Пусконаладочные работы - ИЗМЕРЕНИЕ ТОКА, КРАТКОВРЕМЕННО ПРОХОДЯЩЕГО ПО ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ

ИЗМЕРЕНИЕ ТОКА, КРАТКОВРЕМЕННО ПРОХОДЯЩЕГО ПО ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ

Для измерения тока, проходящего кратковременно (доли секунды) по электрической цепи, необходимы амперметры с элементами памяти (запоминающие амперметры), в которых стрелка-указатель остается в положении, указывающем ток в течение некоторого времени после его прохождения по электрической цепи.
Запоминающий амперметр (рис. 34) содержит операционный усилитель А типа 140УД1 в виде монолитной интегральной микросхемы (ИМС), ячейку памяти СЗ, R7, показывающий прибор РА и блок питания из преобразователя на транзисторах VT2, VT3 и выпрямителя UD. Амперметр включается в контролируемую цепь через зажимы и 5А или Ц и 10А шунта RS. При измерении тока напряжение с шунта RS подается на вход ИМС (выводы 9, 4, 10). С выхода ИМС (вывод 5) постоянное напряжение прикладывается к ячейке памяти СЗ, R7 и затвору полевого транзистора VT1. При возрастании тока в измеряемой цепи увеличивается напряжение на выходе ИМС и ток, проходящий через полевой транзистор VT1, соответствующий току контролируемой цепи, фиксируется прибором РА. По окончании прохождения тока по контролируемой цепи напряжение на конденсаторе СЗ и показание прибора РА длительное время остаются неизменными. После снятия показания прибора РА стирание запоминаемой величины осуществляется нажатием на кнопку SB (конденсатор СЗ разряжается через резистор R9). Выключатель S служит для отключения ячейки памяти,
которая при его включении закорачивается на резистор R8. Такой прибор удобен, в частности, при измерении тока срабатывания мгновенного расцепителя автоматического выключателя, когда необходимо очень быстро увеличивать ток в его обмотке до тока срабатывания во избежание перегрева регулирующего устройства.

ИЗМЕРЕНИЕ МОЩНОСТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Электрическая мощность — один из важнейших режимных параметров, характеризующий расход электроэнергии за единицу времени. В цепях постоянного тока мощность зависит от напряжения, приложенного к нагрузке, и тока, проходящего по ней: P = UI. Поскольку имеется определенная зависимость между током и напряжением (закон Ома), мощность, рассеиваемую на активном сопротивлении, можно определить по формулам: Р = 12г, или Р = U2, где Р — электрическая мощность, / —ток, U — напряжение.
Для измерения мощности в цепях постоянного тока можно обойтись без специальных электроизмерительных приборов (ваттметров), зная указанные соотношения. Единицей мощности служит 1 Вт, т. е. мощность, потребляемая нагрузкой при токе 1 А и напряжении на ней 1 В. Более крупными единицами являются киловатт (кВт) и мегаватт (МВт): 1 МВт=1000 кВт 1 000 Вт.
В цепях переменного тока такие соотношения применяют только для нагрузок с чисто активным сопротивлением (лампы накаливания, печи сопротивления, электронагревательные бытовые приборы), а при наличии в электрических цепях индуктивных и емкостных сопротивлений приходится учитывать и фазовый сдвиг между током и напряжением, выражаемый через коэффициент мощности. При этом различают мощности: активную Р, за счет которой совершается работа, связанная с преобразованием электрической энергии в другие виды энергии (механическую, тепловую, химическую и др.), реактивную Q, идущую на создание магнитного поля в цепях с индуктивностью (в электродвигателях, трансформаторах, воздушных линиях электропередачи, реакторах) или электрического поля в цепях, обладающих электрической емкостью (кабельных и воздушных линиях электропередачи, конденсаторах), полную.
В однофазных цепях переменного тока, зная напряжение приложенное к нагрузке, ток проходящий по ней, угол сдвига по фазе между напряжением и током, можно определить активную, реактивную и полную мощности: P = U, Q — U, S = UI, причем активную мощность, как и в цепях постоянного тока, измеряют в ваттах, киловаттах и мегаваттах; полную мощность— в вольт-амперах, киловольт-амперах мегавольтамперах; реактивную мощность — в варах, киловарах и мегаварах.
Активное сопротивление в цепях переменного тока соответствует сопротивлению в цепях постоянного тока, но может оказаться больше или меньше сопротивления постоянному току, определяемому для проводников электрического тока, где удельное сопротивление материала проводника; / — длина проводника; поперечное сечение проводника. Это объясняется поверхностным эффектом, заключающимся в вытеснении переменного тока от центра проводника к его поверхности, в связи с чем как бы уменьшается эффективное сечение проводника, и дополнительными потерями в диэлектрике (диэлектрический гистерезис), стальных .проводах, магнитопроводах и магнитопроводящих материалах, окружающих проводники с током (магнитный гистерезис) и, наконец, вихревыми токами, возникающими в массивных электропроводящих конструкциях, окружающих проводник с током.
Активное сопротивление а можно определить, измерив активную мощность и ток или активную мощность и напряжение: . Реактивные сопротивления Х (емкостные), (индуктивные) и реактивная мощность Q, если известен ток / или напряжение || связаны следующими соотношениями. Полное сопротивление можно определить по формуле если известны активное и реактивное сопротивления, или по формуле, если известны ток и напряжение. Полная мощность S связана с полным сопротивлением следующими соотношениями.
В цепях трехфазного тока мощности Р, Q и S равны сумме соответствующих мощностей. В симметричных трехфазных системах при равномерной нагрузке фаз P = P2 = P3 мощность связана с линейным напряжением £/, линейным током I и коэффициентом мощности следующим соотношением, например для активной мощности.
Кроме того, если известна мощность одной фазы (например, активная мощность Р\ первой фазы), мощность трехфазного тока Р будет равна утроенному значению мощности одной фазы P=3Pj.
При пусконаладочных работах применяют как непосредственный, так и косвенный методы измерения мощности. При непосредственном измерении мощности пользуются ваттметрами, а при косвенном сначала измеряют другие величины, а затем, используя известные зависимости между этими величинами и мощностью, определяют мощность.
Для непосредственного измерения мощности обычно применяют переносные однофазные и реже трехфазные ваттметры активной мощности. При подборе ваттметра и сборке измерительной схемы необходимо учитывать соотношение между сопротивлением нагрузки и внутренним сопротивлением обмоток ваттметра (токовой и 'напряжения) . Если сопротивление нагрузки соизмеримо с сопротивлением токовой цепи ваттметра или меньше ее, ваттметр следует включать по схеме, показанной на рис. 35, а, если сопротивление нагрузки соизмеримо с сопротивлением цепи напряжения ваттметра или больше ее,— по схеме, показанной на рис. 35, б.
Более точные результаты можно получить, учитывая мощность, потребляемую самим ваттметром. Зная сопротивление цепи напряжения ваттметра и измерив напряжение, приложенное к нагрузке, надо из показаний ваттметра (см. рис. 35, а) вычесть мощность, потребляемую его цепью напряжения Р^, определив ее по формуле или замерив тем же прибором при отключенной нагрузке. При включении по схеме, показанной на рис. 35, б, зная сопротивление его токовой цепи и измерив силу тока, проходящего по нагрузке, из показаний ваттметра следует вычесть мощность, потребляемую его токовой цепью.
При включении ваттметра в контролируемую цепь необходимо учитывать полярность его выводов (начала токовой обмотки и обмотки напряжения), которые обычно обозначают звездочками. На рис. 35, в показано правильное включение ваттметра при непосредственном включении его в проверяемую цепь, а на рис. 36, а, б — правильное включение ваттметров PW1 и PW2 через измерительные трансформаторы ТА1, ТА2, TV1 и TV2. При правильном включении ваттметра, если мощность положительна, т. е. направлена от источника питания к нагрузке, стрелка прибора отклонится вправо, если мощность отрицательна, т.е. направлена в сторону источника питания, стрелка прибора отклонится влево. Поэтому для отсчета показаний ваттметра меняют местами провода, подходящие к его обмотке напряжения, если ваттметр снабжен переключателем полярности, то переключают последний в другое фиксированное положение. Обычно эти положения отмечены знаками. После этого стрелка ваттметра отклонится вправо и можно будет снять его показания, но записывать их следует уже со знаком «—».
Например, ваттметр для измерения мощности был включен по схеме, показанной на рис. 37, а, и стрелка прибора ушла влево. Для снятия показаний переключили провода, подходящие к его цепи напряжения, как показано на рис. 37, б. Стрелка прибора после этого отклонилась вправо и установилась против деления 800. Однако, поскольку полярность прибора мы изменили, следует записать результат измерения со знаком «—», т. е. Р=—800 Вт. Кроме того, промышленность выпускает ваттметры (обычно щитовые) не только с нулем в начале шкалы, но и посередине. Такие ваттметры,, как правило, устанавливают на щитах управления для измерения мощности на линиях передачи, чтобы оперативный (дежурный) персонал мог сразу определить не только величину, но и направление мощности (от шин в линию или из линии на шины подстанции).
Переносные ваттметры активной мощности обычно градуируют при коэффициенте мощности, равном единице, при этом предел измерения по мощности равен произведению номинальных тока и напряжения. Например, если номинальный ток ваттметра 5 А, а номинальное напряжение 300 В, предел измерения его по мощности 300x5=1500 Вт. Если шкала прибора разбита на сто делений, каждое деление ваттметра (цена деления) будет соответствовать 15 Вт. Если, например, стрелка прибора остановилась против 40-го деления, мощность, показываемая ваттметром, будет 15x40 = = 600 Вт. Мало косинусные ваттметры градуируют при коэффициенте мощности, отличном от единицы. Цена деления и коэффициент мощности, при котором производилась градуировка, указываются заводом-изготовителем -на шкале прибора и в его паспорте.
Косвенными методами измерения пользуются для определения полной мощности S, измеряя ток и напряжение, реактивной мощности, измеряя активную мощность, ток и напряжение после подсчета полной мощности или подсчитывая непосредственно по формуле Q=K U2!2—Р2. Измерив ток I, напряжение U и коэффициент мощности cos ф, можно определить косвенным методом и активную мощность Р.
Однако к косвенному измерению активной мощности прибегают очень редко. Применение косвенных методов измерения, когда приходится пользоваться несколькими приборами, приводит к усложнению процесса измерения и увеличению его погрешности, поскольку она принимается равной сумме погрешностей всех приборов, используемых для измерения.
Коэффициент мощности при проведении пусконаладочных работ, например при определении загрузки электродвигателей, чаще измеряют косвенным методом по формуле однако в ряде случаев используют и метод непосредственного измерения с помощью переносных фазометров. Косвенный метод измерения мощности применяют также и при определении среднего значения мощности за длительный период времени, пользуясь счетчиками (активным для определения активной мощности и реактивным для определения реактивной мощности). Для этого разность показаний счетчика на начало и конец периода, для которого требуется определить среднюю мощность, надо разделить на длительность этого периода.
В трех проводной сети трехфазного тока мощность измеряют обычно двумя однофазными ваттметрами или одним двухэлементным ваттметром трехфазного тока. При измерении активной мощности ваттметры включают по схеме, показанной на рис. 38, при этом, если P — показание первого ваттметра PW1, a Щ— второго ваттметра PW2, мощность трехфазного тока определяется как алгебраическая сумма показаний обоих ваттметров:
Показания ваттметров записывают со знаком « + », если включение их точно соответствует приведенной схеме с учетом полярности выводов и при соответствующем положении переключателя полярности. При равномерной нагрузке фаз можно установить зависимость показаний ваттметров от коэффициента мощности (рис. 39, а). Если cosф = 1, оба ваттметра всегда показывают значения, одинаковые по знаку и величине. При cos = 0,5 показание одного ваттметра равно нулю (при индуктивной нагрузке Р| = = 0 и емкостной нагрузке Р2—О). При cos <0,5 показание одного ваттметра отрицательно (Pi при индуктивной нагрузке, при емкостной нагрузке), а другого — положительно (Рг при индуктивной нагрузке и P при емкостной).
Эта зависимость показаний ваттметров от коэффициента мощности позволяет одними и теми же ваттметрами активной мощности пользоваться не только для измерения активной мощности.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------