Лабораторная работа № 6 измерение мощности в цепях переменного тока

Цель работы: приобретение навыков измерения мощности в одно­фазных и трехфазных цепях переменного тока.

Краткие сведения

Полная мощность однофазной цепи переменного тока определяется выражением

. (1)

Активная составляющая

, (2)

где U − действующее значение напряжения, В;

I − действующее значение тока, А;

 − угол сдвига фаз между током и напряжением;

сos − коэффициент мощности.

В трехфазной цепи переменного тока согласно закону сохранения энергии активная мощность равна сумме мощностей отдельных фаз:

(3)

Для случая симметричной нагрузки

. (4)

Если мощность каждой фазы представить в виде выражения (2), учитывая, что при соединении приемников по схеме «звезда»

и ,

а при соединении по схеме «треугольник»

и ,

то активная мощность трехфазной цепи (независимо от способа соединения фаз) для симметричной нагрузки

. (5)

Если это уравнение записать через фазные токи и напряжения, то

. (6)

Активную мощность трехфазной цепи можно измерить при помощи однофазных или трехфазного ваттметров.

Для измерения мощности в трехпроводной трехфазной цепи широкое распространение имеет способ однофазных ваттметров. Он применяется при любом характере нагрузки и любых способах соединения фаз. Мощность в этом случае, как это может быть доказано, равна алгебраической сумме показаний двух ваттметров включенных, как указано на рис. 1:

.

Р и с. 1

Содержание работы

1. С помощью имеющихся на стенде лампового реостата, емкостей и прилагаемых измерительных приборов собрать схему однофазной цепи переменного тока. Схема включается в сеть напряжением 127 В. Произвести необходимые измерения и вычисления.

2. С помощью лампового реостата и прилагаемых приборов, собрать схему трехфазной цепи переменного тока. Произвести измерения и вычисления.

3. В качестве электроизмерительных приборов применить ампер­метр с максимальным пределом измерений 1 А, вольтметр с максимальным пределом измерений 600 В, ваттметр, подобрав их из комплекта приборов.

Порядок выполнения работы

1. Собрать схему согласно рис. 2 и получить разрешение на включение.

2. Установить пределы измерений вольтметра – на 150 В, амперметра – на 1 А, ваттметра, по напряжению – 150 В, по току – 2,5 А.

3. Произвести измерение активной мощности ваттметром и полной мощности методом амперметра-вольтметра. Определить полную мощность, подсчитать значение коэффициента мощности для случаев подключения емкостей С₁ = 5 мкФ и С₂ = 10 мкФ.

Р и с. 2

4. Измеренные и вычисленные данные свести в табл. 1.

Т а б л и ц а 1

Сопротивление цепи	И З М Е Р Е Н О			В Ы Ч И С Л Е Н О
	P, Вт	U, В	I, А	S, В∙А	сos 	, град.
R
R+C1
R+C2

5. Собрать схему согласно рис. 3 и получить разрешение на включение.

6. Установить пределы измерений вольтметра – на 300 В, амперметра – на 0,5 А, ваттметра, по напряжению – 150 В, по току – 2,5 А.

7. Произвести измерение активной мощности методом двух ваттметров. Снять показания приборов и подсчитать значение мощности трехфазной цепи методом амперметра-вольтметра для равномерной и неравномерной нагрузки. В качестве трехфазной нагрузки применить ламповый реостат, соединив его «звездой».

Р и с. 3

8. Показания приборов занести в табл. 2.

Т а б л и ц а 2

Нагрузка

ЗАДАНО

И З М Е Р Е Н О

В Ы Ч И С Л Е Н О

включено ламп в фазах:

UAB B

UAX B

UBY B

UCZ B

IA A

IB A

IC A

P1 Вт

P2 Вт

PW Вт

PAX Вт

PBY Вт

PCZ Вт

PV,I Вт

А

В

С

Равно-мерная

Неравно-мерная