Měření činného výkonu v jednofázových střídavých obvodech se provádí elektrodynamickým nebo ferodynamickým wattmetrem obdobným způsobem jako měření výkonu ve stejnosměrném obvodu: proudové vinutí wattmetru je připojeno k řezu fázového vodiče a napěťové vinutí je zapojeno mezi fázi a nulu
Měření výkonu jednopřístrojovou metodou– tato metoda se používá k měření činného výkonu v symetrických třífázových obvodech.
Pokud nulový bod není k dispozici, použije se spínací obvod wattmetru s umělým nulovým bodem. Isk..null..acc. vytvořené pomocí dvou rezistorů, z nichž každý se rovná odporu napěťového vinutí wattmetru
Měření výkonu dvoupřístrojovou metodou– používá se při měření výkonu v třífázovém třívodičovém obvodu pomocí dvou jednoprvkových wattmetrů.
Měření výkonu metodou tří přístrojů – používá se při měření výkonu v třífázovém čtyřvodičovém obvodu (používají se tři jednoprvkové wattmetry
31. Metody měření jalového výkonu v obvodech střídavého proudu
K měření jalového výkonu se používají zařízení elektrodynamických nebo ferodynamických systémů, u kterých není úhel natočení pohyblivé části úměrný cos, ale sin, taková zařízení se nazývají wattmetry. Pro měření jalového výkonu v třífázových obvodech však lze použít běžné wattmetry, pokud jsou zapojeny podle obvodů ekvivalentního napětí.
Pravidlo pro zapnutí wattmetru pro měření jalového výkonu:
1. Proudové vinutí wattmetru se zapíná stejně jako při změně činného výkonu.
2. Napěťové vinutí je zapnuto při napětí, které by se při změně činného výkonu zpožďovalo o 90 od napětí dodávaného do vinutí.
Měření jalového výkonu metodou jednoho přístroje – používá se při zapojení klasického jednofázového elektrodynamického nebo ferodynamického wattmetru, určeného k měření činného výkonu, do třífázového tří nebo čtyřprůchodového obvodu.
Měření jalového výkonu metodou dvou přístrojů – používá se v třífázovém třívodičovém obvodu se symetrií i asymetrií proudů.
Měření jalového výkonu metodou tří přístrojů – používá se v třífázových čtyřvodičových obvodech se symetrií i asymetrií proudů.
34. Měření frekvence. Elektromechanické měřiče frekvence. Oscilografické metody měření frekvence.
Elektromechanické měřiče frekvence. Tyto přístroje slouží k měření frekvencí v rozsahu 20-2500 Hz především v energetických obvodech a jsou založeny na elektromagnetických a elektrodynamických (ferodynamických) mechanismech.
Elektrický obvod elektrodynamického frekvenčního měřiče na základě poměrového mechanismu a vektorového diagramu proudů jsou na Obr.
Lissajousova figurová metoda. Tato metoda se používá k měření frekvence sinusových napětí. Jeden ze vstupů (například vstup kanálu Y) je napájen
32. Měření elektrické energie. Jednofázový indukční měřič. Spínací schémata. Princip fungování.
Měření činné a jalové energie v jednofázových a třífázových, třívodičových a čtyřvodičových střídavých obvodech lze provádět pomocí speciálních integračních elektrických měřicích přístrojů – jednofázových a třífázových elektroměrů.
V těch. lit. zvolit. Elektroměry určené k účtování energie v obvodech jednofázového střídavého proudu se nazývají jednofázové elektroměry.
Jako otočný prvek jednofázového elektroměru je použit indukční měřicí mechanismus. Princip činnosti mechanismu je založen na interakci dvou nebo více střídavých magnetických toků s proudy indukovanými nebo v pohyblivém hliníkovém disku.
33. Momenty působící na kotouč jednofázového indukčního měřiče.
Točivý moment M se rovná:
Kde F1 a F2 jsou toky procházející hliníkovým diskem; f-frekvence měření průtoků F1 a F2; φ-úhel fázového posunu mezi toky Ф1 a Ф2.
Pro vytvoření točivého momentu jsou zapotřebí alespoň dvě složky jednoho toku, které mají fázový posun a jsou posunuty v prostoru.
Točivý moment dosáhne své hodnoty, když je fázový posun mezi toky Ф1 a Ф2 roven 90 (sinψ=1)
Točivý moment závisí na frekvenci měření průtoků F1 a F2.
Třecí moment je proměnná hodnota v závislosti na úhlové rychlosti otáčení disku. Kompenzační moment při změněné hodnotě napětí je konstantní hodnotou, proto k rovnosti kompenzačního momentu a třecího momentu dochází pouze při jedné velmi specifické zátěži. Při provozu měřiče dochází k případům, kdy kompenzační moment zpravidla překročí třecí moment při nízkém zatížení a v důsledku toho se kotouč měřiče začne vlivem kompenzačního momentu otáčet, i když I → 0 , tedy když spotřebitel energii nespotřebovává, tento jev se nazývá samohybné počítadlo.
Otáčení kotouče čítače pod vlivem napětí aplikovaného na svorky paralelního obvodu a při absenci proudu v sériovém obvodu. samohybný Pro eliminaci samohybu je k ose disku připevněn hák z feromagnetického materiálu. Pozice vlajky 11 je magnetizována magnetickými proudy, které vytvářejí kompenzační moment a přitahují hák, čímž se eliminuje samohyb
34. Měření fázového posunu. Elektromechanické fázové měřiče. Oscilografické metody měření fázového posunu.
elektromechanické fázové metry, Elektrodynamické a ferodynamické poměrové měřiče lze použít ke konstrukci fázových měřičů (jak indikačních, tak záznamových) určených k měření fázového posunu mezi napětím a proudem v zátěži a účiníku.
Na základě elektrodynamických mechanismů je možné sestrojit fázové měřiče pro měření cosφ v obvodech třífázového střídavého proudu. Principem činnosti je podobný jednofázovému fázoměru, ale potřebné fázové posuny mezi proudy ve vinutí rámů pohyblivé části zařízení lze získat jednodušeji použitím posunů o 120 stupňů. mezi napětími a proudy třífázového obvodu. Takové zařízení poskytuje správné hodnoty v třífázovém obvodu se symetrickými napětími a proudy. V případě asymetrického třífázového obvodu můžeme mluvit pouze o fázovém rozdílu mezi proudem a napětím v každé fázi.
Oscilografické metody měření fáze. Metoda lineárního rozmítání zahrnuje použití dvoupaprskového osciloskopu nebo jednopaprskového osciloskopu s elektronickým spínačem. V tomto případě se na obrazovce osciloskopu vytvoří obraz dvou napětí, mezi nimiž je nutné změřit fázový posun. Pokud jsou napětí U1 a U2 přivedena na vstup Y osciloskopu přes elektronický komutátor, pak jsou obrazy vytvořeny jako přerušované čáry.
K měření fázového posunu mezi sinusovými napětími se používá elipsová metoda. Napětí U1 a U2 jsou přivedena na vstupy kanálů U a X (kanál X pracuje v režimu zesílení signálu и2). Obraz elipsy se získá na obrazovce osciloskopu
Elipsová metoda umožňuje měření v rozsahu 0-90° bez určení znaménka fázového úhlu.
Každý spotřebič napájený z elektrické sítě spotřebovává určitou energii. Výkon charakterizuje v tomto případě rychlost, jakou elektrická síť vykonává práci nezbytnou pro fungování konkrétního zařízení nebo obvodu, který je z této sítě napájen. Síť samozřejmě musí být schopna zajistit tento výkon bez přetížení, jinak může dojít k nehodě.
Pro měření spotřeby energie v obvodech střídavého proudu se používají speciální zařízení – wattmetry. Wattmetry ukazují aktuální spotřebu energie a některé z nich dokonce dokážou vypočítat množství energie v kilowatthodinách spotřebované za určitou dobu, když spotřebitel pracoval. V tomto článku se podíváme na několik hlavních typů wattmetrů.
Wattmetry se používají v různých oblastech průmyslu a každodenního života, zejména v elektroenergetice a strojírenství. Kromě toho jsou wattmetry často užitečné v každodenním životě.
Používají se k určení výkonu různých domácích spotřebičů, k výpočtu přibližných nákladů na elektřinu za měsíc, k diagnostice zařízení, k testování sítí a jednoduše jako vizuální indikátory. Existují panelové wattmetry, wattmetry ve formě síťových adaptérů, digitální a analogové wattmetry.
Princip činnosti těchto zařízení je obecně jednoduchý: měří se napájecí napětí a spotřeba proudu a výkon se určuje jako součin těchto hodnot s přihlédnutím k účiníku zkoumaného obvodu. Účiník je určen fázovým rozdílem mezi proudem a napětím. Digitální wattmetry zobrazují naměřené hodnoty na displeji nebo je zaznamenávají v digitální podobě, zatímco analogové wattmetry zobrazují hodnoty se šipkou na stupnici.
Elektrodynamické měřicí přístroje
Zařízení založená na principu interakce dvou magnetických polí vytvářených proudy tekoucími ve dvou různých cívkách v konstrukci a principu činnosti se nazývají elektrodynamická.
Jedna z těchto cívek je pevně fixována a druhá, umístěná uvnitř první, se může otáčet kolem své osy a je držena v určité výchozí poloze spirálovými pružinami. Podle výchylky pohybující se cívky lze přímo posoudit sílu proudu procházejícího cívkami.
V závislosti na datech zařízení a způsobu jeho zapnutí lze toto zařízení použít k měření buď proudu v obvodu (ampérmetr), nebo napětí na svorkách obvodu (voltmetr), nebo energie spotřebované v obvodu. (wattmetr).
Protože se směr elektrického proudu protékajícího oběma cívkami elektrodynamického měřicího zařízení mění současně, zůstává směr interakční síly mezi cívkami při změně směru proudu dodávaného do zařízení nezměněn. Proto jsou takové měřicí přístroje vhodné pro měření střídavého i stejnosměrného proudu.
Analogové wattmetry
Mezi analogová zařízení patří wattmetry elektrodynamického systému. Jejich práce je založena na interakci dvojice cívek, z nichž první je stacionární a druhá je pohyblivá, to znamená, že se může vychýlit do strany. Pevná cívka je spojena s proudem a pohyblivá cívka je spojena s napětím.
Pevná cívka má malý počet závitů a je zapojena sériově do obvodu měření výkonu, zatímco pohyblivá cívka má výrazně větší počet závitů a je připojena přes rezistor paralelně k testovanému zařízení.
Čím více proudu prochází pevnou cívkou, tím silnější její magnetické pole vychyluje pohybující se cívku spojenou se šipkou. Stupnice přístroje je odstupňována ve wattech. Jak jste již pochopili, zde se automaticky bere v úvahu proud, napětí a účiník obvodu.
Schéma zapojení wattmetru:
Schéma zapojení pro wattmetr z krytu zařízení D5065:
Výkon třífázového systému lze měřit pomocí tří wattmetrů připojených ke každé fázi. Problém však lze vyřešit jednodušším způsobem.
Při rovnoměrném zatížení bylo možné provádět měření pomocí jediného wattmetru. Pro nerovnoměrnou zátěž a třívodičový systém použijte dva wattmetry (nebo jeden speciálně navržený wattmetr, tzv. dvoučlánkový). Pro nerovnoměrnou zátěž a čtyřvodičový systém použijte tři wattmetry nebo jeden tříprvkový.
Někdy se k měření jalového výkonu používají sinusové wattmetry, u kterých je odchylka pohyblivé části úměrná nikoli kosinusu, ale sinusu fázového úhlu mezi proudem a napětím.
Provedení wattmetrů pro měření jalového výkonu je stejné jako pro činný výkon. Jediný rozdíl je v tom, že u sinusových wattmetrů je uměle vytvořen fázový posun o 90° mezi napětím a proudem v paralelním obvodu. Sinusové wattmetry nebo někdy nazývané varmetry se zapínají pomocí stejných měřicích obvodů jako wattmetry pro měření činného výkonu.
Při nerovnoměrném zatížení ve čtyřvodičovém vedení jsou sériová vinutí tří wattmetrů připojena k lineárním vodičům a paralelní obvody jsou připojeny k lineárním vodičům a nulovému vodiči. Výkon třífázového obvodu se určuje jako součet odečtů wattmetru. Je možné použít jeden tříprvkový wattmetr.
Digitální wattmetry
Digitální wattmetr funguje úplně jinak. Proud se měří nepřímo pomocí Ohmova zákona odhadem poklesu napětí na kalibrovaném bočníku a napětí se měří pomocí obvodu digitálního voltmetru. Snímač proudu nemusí být nutně bočník, ale také proudový transformátor.
Okamžité parametry proudu a napětí naměřené obvodem jsou zpracovávány mikroprocesorem, který na základě těchto údajů vypočítává spotřebu elektrické energie a také množství celkové elektrické energie, kterou spotřebitel za dobu měření spotřeboval. Výsledek se zobrazí na digitálním displeji přístroje.
Analogová zařízení lze často nalézt ve formě panelů, modulárních produktů a digitální zařízení lze nalézt ve formě profesionálních zařízení a přenosných zařízení.
Domácí wattmetr
Velmi častým příkladem jednoduchého digitálního wattmetru je domácí wattmetr v podobě síťového adaptéru – adaptéru. Je určen ke sledování spotřeby energie a také k rychlému odhadu nákladů na elektřinu v domácnosti. Wattmetr se zasune do zásuvky, ze které je obvykle napájeno zařízení, jehož spotřebu je potřeba zjistit. Poté se zástrčka samotného zařízení zapojí do zásuvky wattmetru.
Stisknutím odpovídajícího tlačítka začne wattmetr počítat čas a zaznamenávat množství elektřiny spotřebované od tohoto okamžiku, tedy energii, která byla vydána jeho zásuvkou. Náklady na elektřinu se také počítají, pokud je přednastavena cena za kilowatthodinu. Zatímco zařízení běží a wattmetr měří výkon, cena na displeji se pravidelně aktualizuje. Wattmetry tohoto typu jsou schopny měřit výkony až 3600 W.
Jakmile zařízení zasunete do zásuvky a zapojíte, displej začne okamžitě odpočítávat čas a v reálném čase zobrazuje spotřebu energie. Pomocí tlačítek můžete přepínat zobrazovaný parametr z výkonu na proud, na napětí, zobrazit špičkový výkon, minimální výkon atd.
Navíc na displeji vidíte frekvenci střídavého proudu v zásuvce. Nastavením ceny za kilowatthodinu elektřiny pomocí domácího wattmetru můžete odhadnout náklady na elektřinu spotřebovanou lednicí, počítačem, ventilátorem, klimatizací, topením, ohřívačem vody atd.
Profesionální wattmetry
Profesionální wattmetry se vyznačují rozšířenou funkčností a vyšší třídou přesnosti. Tyto přístroje umožňují otestovat jednodušší měřicí přístroje a samy jsou schopny měřit výkon v mnohem širším rozsahu proudů, napětí a frekvencí než domácí.
Profesionální wattmetr je dražší, jako každý stacionární přístroj této třídy, už jen kvůli zvýšeným požadavkům na přesnost a kvalitu měření. Profesionální wattmetry často nejsou pro tvar proudu rozhodující, dokážou měřit střídavé a stejnosměrné, sinusové, obdélníkové, pulzující a pilové proudy a přitom vypočítat spotřebu energie s uvedením účiníku a charakteru zátěže (jalový, indukční, kapacitní , smíšené). K dispozici pro jednofázové i třífázové obvody.
Analogový wattmetr jako součást profesionální laboratorní měřicí sady K540:
Panelové wattmetry
Pro měření a indikaci činného a jalového výkonu v třífázových nebo jednofázových sítích na střídavý proud jsou užitečné panelové vestavěné wattmetry. Indikátor zobrazuje aktuální hodnotu výkonu ve formě čísel na svém displeji, který může mít obvykle až čtyři číslice, aby byla zajištěna dostatečně vysoká přesnost. Zařízení vypadá jako druh měřicí hlavy namontované v pouzdře.
Obvyklým využitím wattmetrů tohoto typu jsou indikační panely různých elektrických zařízení pracujících v sítích s frekvencí 50 Hz, tedy těch, kde je wattmetr instalován napevno a nelze jej již sejmout. Je možné propojit wattmetr s elektronickými obvody, které upravují činnost obvodu, ve kterém je instalován, v závislosti na dynamice spotřeby činného nebo jalového výkonu.
Doufám, že vám tento článek pomohl. Podívejte se také na další články z kategorie Elektrická energie doma a v práci » Pomoc začínajícím elektrikářům
