Come misurare la potenza in un circuito CA trifase

La potenza in un circuito trifase può essere misurata utilizzando uno, due e tre wattmetri. Il metodo a dispositivo singolo viene utilizzato in un sistema simmetrico trifase. La potenza attiva dell'intero sistema è pari a tre volte il consumo di energia in una delle fasi.

Quando si collega il carico a stella con un punto stella accessibile, oppure se, quando si collega il carico a triangolo, è possibile collegare la bobina del wattmetro in serie al carico, si possono utilizzare i circuiti di manovra mostrati in fig. 1.

Riso. 1 Circuiti per misurare la potenza della corrente alternata trifase quando si collegano carichi a - secondo un circuito a stella con un punto zero accessibile; b — secondo lo schema triangolare, usando un wattmetro

Se il carico è collegato a stella con un punto neutro o triangolo non disponibile, è possibile utilizzare un circuito con un punto neutro artificiale (Fig. 2). In questo caso le resistenze devono essere pari a Rw + Ra = Rb = Rc.

Figura 2. Schema di misurazione della potenza CA trifase con un wattmetro con punto zero artificiale

Per misurare la potenza reattiva, le estremità di corrente del wattmetro sono collegate alla sezione di ciascuna fase e le estremità della bobina di tensione ad altre due fasi (Fig. 3). Pieno potere reattivo è determinato moltiplicando la lettura del wattmetro per la radice di tre. (Anche con una leggera asimmetria di fase, l'utilizzo di questo metodo dà un errore significativo).

Riso. 3. Schema per misurare la potenza reattiva della corrente alternata trifase con un wattmetro

Il metodo a due dispositivi può essere utilizzato con carico di fase bilanciato e sbilanciato. Tre opzioni equivalenti per includere wattmetri per misurare la potenza attiva sono mostrate in fig. 4. La potenza attiva è determinata dalla somma delle letture del wattmetro.

Quando si misura la potenza reattiva, il circuito di Fig. 5, ma con un punto zero artificiale. Per creare un punto zero, è necessario soddisfare la condizione di uguaglianza delle resistenze degli avvolgimenti di tensione dei wattmetri e del resistore R. La potenza reattiva è calcolata dalla formula

dove P1 e P2 — letture di wattmetri.

Utilizzando la stessa formula si può calcolare la potenza reattiva con carico uniforme delle fasi e collegamento dei wattmetri secondo lo schema di fig. 4. Il vantaggio di questo metodo è che la potenza attiva e reattiva può essere determinata utilizzando lo stesso schema. Con carico uniforme delle fasi, la potenza reattiva può essere misurata secondo il diagramma di fig. 5 B.

Il metodo in tre parti si applica a ciascun carico di fase. La potenza attiva può essere misurata secondo il diagramma di fig. 6. La potenza dell'intero circuito è determinata sommando le letture di tutti i wattmetri.

Riso. 4.Schemi per misurare la potenza attiva della corrente alternata trifase con due wattmetri a - gli avvolgimenti di corrente sono inclusi nelle fasi A e C; b — nelle fasi A e B; c — nelle fasi B e C

La potenza reattiva per una rete a tre e quattro fili viene misurata secondo lo schema di fig. 7 ed è calcolato dalla formula

dove РА, РБ, РК — letture dei wattmetri inclusi nelle fasi A, B, C.

Riso. 5. Schemi per misurare la potenza reattiva della corrente alternata trifase con due wattmetri

Riso. 6. Schemi per misurare la potenza attiva della corrente alternata trifase con tre wattmetri a - in presenza di un conduttore neutro; b — con un punto zero artificiale

In pratica, i wattmetri trifase a uno, due e tre elementi vengono solitamente utilizzati secondo il metodo di misurazione.

Per espandere il limite di misurazione, è possibile applicare tutti gli schemi indicati quando si collegano i wattmetri tramite trasformatori di misurazione di corrente e tensione. Nella fig. 8 mostra come esempio uno schema per misurare la potenza con il metodo di due dispositivi quando sono accesi da trasformatori di misura di corrente e tensione.

Riso. 7. Schemi per la misurazione della potenza reattiva con tre wattmetri

Riso. 8. Schemi per l'accensione dei wattmetri tramite trasformatori di misura.