Elektrotechnika

12. Meranie výkonu

12.1 Meranie elektrického výkonu jednosmerného prúdu

Výkon jednosmerného prúdu je daný súčinom napätia a prúdu:P=U.I (W,V,A)

Obr. 12.1. Meranie jednosmerného výkonu voltmetrom (a) a ampérmetrom (b)

12.2 Meranie činného výkonu

 Meranie činného výkonu jednofázového striedavého prúdu:Pri meraní výkonu striedavého prúdu sú uvedené metódy pre meranie jednosmerného prúdu vhodné len pre harmonické priebehy jednofázových a trojfázových prúdov priemyselnej frekvencie. Meranie výkonu striedavého prúdu vyžaduje presne dodržiavať orientáciu prúdov a napätí pri zapájaní wattmetrov. Okamžité hodnoty napätí a prúdov sa menia s časom  a nesprávne zapojenie nie je hneď zrejmé. Preto sa pre rýchlu orientáciu zavádzajú komplexné čísla, ktoré sú výhodné nielen na riešenie zložitých impedancií, ale aj na riešenie výkonov. Preto zavádzame pojem fázor výkonu P, ktorý sa definuje ako súčin časového fázora napätia U  a konjugovanej hodnoty časového fázora prúdu I.

P_s=U.I

Obr. 12.3. Zapojenie wattmetra do obvodu striedavého prúdu

Meranie činného výkonu jednofázového striedavého prúdu tromi voltmetrami:Metóda troch voltmetrov je vhodná na meranie činného výkonu spotrebičov, ktoré spôsobujú veľký fázový posun medzi napätím a prúdom, prípadne aj pri malom úbytku napätia na meranom spotrebiči. Wattmeter nemožno použiť pre jeho malú citlivosť. 

Obr. 12.4. Meranie striedavého jednofázového výkonu metódou troch voltmetrov

Meranie činného výkonu trojfázového striedavého prúdu jedným wattmetrom:Táto metóda je vhodná iba vtedy, ak je súmerná napäťová sústava a súmerná záťaž (každá fáza je zaťažená impedanciou rovnakého charakteru a s rovnakou veľkosťou). Vtedy stačí odmerať výkon jednej fázy, ktorý keď vynásobíme troma, dostaneme výkon všetkých troch fáz. Potom platí:  

Ak je meraná sústava trojvodičová, musíme vytvoriť umelý nulový bod pomocou troch rezistorov, pre odpory ktorých musí platiť: R_wv+R_L1=R_L2=R_L3

Obr. 12.5. Zapojenie jedného wattmetra na meranie činného výkonu v trojfázovej sústave pri súmernej záťaži

Meranie činného výkonu trojfázového striedavého prúdu dvoma wattmetrami:Metóda dvoch wattmetrov, nazývaná tiež Áronova metóda, je najrozšírenejšia metóda na meranie činného výkonu trojfázového striedavého prúdu. Wattmetre musíme zapojiť tak, aby cez prúdové cievky pretekali prúdy I_L1 a I_L2

Obr. 12.6. Základná schéma na meranie činného výkonu v trojfázovej sústave s dvoma wattmetrami

Meranie činného výkonu trojfázového striedavého prúdu metódou troch wattmetrov:Metódu troch wattmetrov možno použiť v trojvodičovej aj štvorvodičovej sústaves prístupným nulovým vodičom. Zapojenie udáva fázor výkonu. Ak má sústava vyvedený nulový vodič, jednotlivé wattmetre merajú výkony príslušných fáz, a teda

P=P_L1+P_L2+P_L3

12.3 Meranie jalového výkonu striedavého prúdu

Jalový výkon jednofázového prúdu mažeme určiť meraním činného a zdanlivého výkonu. Elektrodynamické prístroje na meranie jednofázového jalového výkonu sa nazývajú varmetre. Aby výchylka varmetra bola úmerná jalovému výkonu, zapája sa prúdová cievka tak ako pri neraní činného výkonu, a napäťová cievka tak, aby merala napätie sústavy s fázovým posunom -π/2. Na meranie jalového výkonu trojfázového prúdu možno použiť varmeter, ktorých zapojenie je rovnaké ako zapojenie wattmetrov na meranie činného výkonu. Metódy merania sú prakticky tiež rovnaké. Pretože však pootočenie prúdu voči napätiu v napäťovej cievke o - π/2 dosahujeme frekvenčne závislým zapojením, meranie je frekvenčne závislé, a preto sa v praxi nepoužíva.  Ďalšie informácie môžeme nájsť na stránke http://hw.cz/teorieapraxe/dokumentace/art2497-ako-na-meranie-striedavych-velicin-iiizdanlivy-a-ine-vykony.html