Masurarea puterii electrice - masurarea puterii electrice in circuite de curent alternativ monofazat

MASURAREA PUTERII ELECTRICE

1 NOTIUNI GENERALE

Puterea reprezinta energia consumata in unitatea de timp : P=

Unitatea de masura pentru puterea in Sistemul International(SI) este wattul,avand ca simbol W.

In curent continuu intreaga energie absorbita de un consumator de la o sursa se consuma, in sensul ca se transforma in alte forme de energie(calorica,mecanica,luminoasa etc.)

In curent alternativ nu intotdeauna intreaga energie absorbita de la sursa se consuma.In cazul circuitelor ce contin componentele reactive (bobine sau condensatoare) o parte din energie se inmaganzineaza sub forma de energie reactiva.Avand in vedere acest lucru,in curent alternativ se deosebesc urmatoarele tipuri de puteri electrice :

putere aparenta ;

putere activa ;

putere reactiva.

Puterea aparenta este egala cu produsul dintre valoarea eficace a tensiunii la care se alimenteaza consumatorul si valoarea eficace a intensitatii curentului ce trece prin consumator :

S=UI.

Unitatea de masura pentru puterea aparenta este voltamperul[VA].

Puterea activa reprezinta puterea consumata (transformata in alte forme de energie)si este egala cu produsul dintre valoarea eficace a tensiunii, valoarea eficace a intensitatii curentului si cosinusul unghiului ,de defazaj dintre tensiune si curent :

P=UIcos

Unitatea de masura pentru puterea activa este wattul[W].

Puterea reactiva reprezinta energia care circula intre generator si receptor in unitatea de timp, fara a se transforma in alte forme de energie. Aceasta energie este inmagazinata de componentele reactive sub forma de camp electric in cazul condensatoarelor sau de camp electromagnetic in cazul bobinelor. Puterea reactiva este egala cu produsul dintre valoarea eficace a tensiunii, valoarea eficace a intensitatii curentului si sinusul unghiului, de defazaj intre tensiune si curent :

Q=UI sin

Unitatea de masura pentru puterea reactiva este varul[var].

Intre puterile aparenta,activa si reactiva exista relatia :

S²=P² +Q²

2 MASURAREA PUTERII ELECTRICE IN CIRCUITE DE CURENT ALTERNATIV MONOFAZAT

Masurarea puterii aparente

Avand in vedere ca puterea aparenta este egala cu produsul dintre intensitatea curentului absorbit de un consummator si tensiunea la care se alimenteaza consumatorul,se poate deduce ca masurarea acestuia se poate realize cu un voltmetru si un ampermetru.Dupa cum se observa,si in cazul acestui montaj se poate alege varianta amonte sau varianta aval, in functie de impedanta consumatorului Z.Citind indicatiile ampermetrului si voltmetrului si neglijand puterile absorbite de cele doua aparate(in cazul alegerii corecte a variantei aval sau amonte),puterea aparenta se poate calcula cu relatia :

Document online: Unitatea de comanda prin laringofon Lucrare: Forta taietoare orizontala si verticala - calculul nodului

S=U*I

Masurarea puterii active

Puterea activa se poate masura cu wattmetrul electrodinamic sau ferodinamic.In curentul alternativ,indicatia aparatelor electrodinamice si ferodinamice este :

Daca,la fel ca in curent alternativ,se va monta un astfel de aparat cu bobinele fixe in serie cu consumatorul,iar bobina mobila impreuna cu o rezistenta aditionala se va monta in paralel cu consumatotul,atunci

        

si relatia devine :

Relatia arata ca in curent alternativ indicatia aparatelor electrodinamice si ferodinamice este proportionala cu puterea activa si,ca urmare,ele pot fi folosite ca wattmetre.

Montarea wattmetrelor in circuit se va face alegand varianta amonte sau aval, in functie de marimea consumatorului Z,avand grija ca bornele marcate sa fie legate spre sursa.

Cand wattmetrele au mai multe domenii de masurare,se va proceda ca si in cazul masurarii puterii in curent continuu.

Masurarea puterii reactive

Puterea reactiva se poate masura fie indirect,fie direct cu aparate a caror scara este gradata in vari,numite varmetre.

Metoda indirecta-cunoscand relatia care leaga intre ele puterile aparente,activa si reactiva,puterea reactiva se poate determina masurand puterea aparenta prin metoda ampermetrului si voltmetrului,puterea activa cu wattmetrul electrodinamic sau ferodinamic si aplicand relatia :

Q=

Metoda  indirecta se foloseste mai rar,deoarece nu da rezultate precise din cauza numarului mare de aparate intrebuintate si a consumului acestora.

Masurarea puterii reactive cu varmetrul.Puterea reactiva se poate masura direct cu aparate numite varmetre.Varmetrele sunt realizate tot cu aparate electredinamice sau ferodinamice,dar,spre deosebire de wattmeter,varmetrele au in serie cu bobina mobila in loc de rezistenta aditionala o bobina sau un condensator,care introduc un defazaj suplimentar de 90.

Dupa cum se stie,puterea reactiva este data de relatia Q=K I sin ,iar indicatia aparatelor electrodinamice si ferodinamice este :

Unde este intensitatea curentului care trece prin bobina fixa,iar este intensitatea curentului care trece prin bobina mobila.Daca un aparat elecrodinamic sau ferodinamic se monteaza cu bobina fixa in serie cu consumatorul,iar bobina mobila impreuna cu o bobina aditionala de inductanta mare se monteaza in paralel cu consumatorul,atunci iar unghiul de defazaj intre devine 90, deoarece bobina aditionala defazeaza curentul in urma tensiunii,cu 90.In acest caz indicatia devine :

Relatia arata ca in cazul in care in locul rezistentei aditionale se monteaza o bobina aditionala,indicatia aparatelor electrodinamice si ferodinamice este proportionala cu puterea reactiva,deci ele functioneaza cu varmetre.

Daca in serie cu bobina mobila se monteaza un condensator de capacitate C,indicatia devine :

Dupa cum se observa,si in cazul bobinei aditionale si in cazul condensatorului aditional,indicatia depinde de frecventa.Pentru a se micsora influenta frecventei asupra indicatiilor, se construiesc varmetre compensate,cu doua bobine de tensiune cuplate pe acelasi ax,una dintre ele in serie cu o bobina,iar cealalta in serie cu un condensator.In acest caz se obtine :

La varmetrele compensate,in jurul frecventei pentru care este indeplinita conditia indicatiile sunt foarte putin influentate de frecventa.

Mont5area varmetrelor in circuit este asemanatoare cu montarea wattmetrelor,fiind necesara montarea bornelor marcate spre sursa.La o montare corecta varmetrul va indica in sensul normal daca de fazajul dintre U si I este inductiv si in sens contrar daca defazajul este capacitiv.In acest ultim caz,se vor inversa bornele uneia dintre bobine.