Drehstromleistung: einige Formeln zur Berechnung und Methoden zur Leistungsmessung

Wechsel- und Gleichstrom unterscheiden sich in vielen Parametern, insbesondere beim Vorhandensein von Phasen der ersten Art. Diese Unterschiede sind mit komplexeren Formeln und Methoden zur Berechnung der Zahlenwerte der den Wechselstrom charakterisierenden Größen einschließlich der Leistung des Drehstroms verbunden.

Eigenschaften von Drehstromkreisen

Elektrische Systeme, die Drehstrom als Stromquelle verwenden, haben zwei Hauptanschlussarten: "Stern" und "Dreieck". In den Diagrammen, die den Anschluss einer dreiphasigen Stromversorgung zeigen, Es ist üblich, Phasen mit einer Reihe von lateinischen Buchstaben zu bezeichnen:

• A, B, C;
• oder U, V, W.

Und der sogenannte Neutrale wird mit dem Buchstaben N bezeichnet.

In der Praxis müssen Sie sich häufig damit auseinandersetzen, die Leistung eines elektrischen Stroms zu berechnen. Bei Gleichstrom wird dieses Problem äußerst einfach gelöst – durch Multiplikation von Spannung und Stromstärke. Diese

Parameter unterliegen keinen zeitlichen Änderungen, daher bleibt der Leistungswert unverändert, da das System ausgeglichen ist und sich ständig in diesem Zustand befindet.

Eine ganz andere Situation ergibt sich, wenn es erforderlich ist, die Leistung eines elektrischen Stroms zu berechnen, der sich im Laufe der Zeit in Größe und Fließrichtung ändert. Die Durchführung solcher Berechnungen erfordert spezielle Kenntnisse über die Natur des Wechselstroms und seine Eigenschaften.

Die Drehstromleistung berechnet sich als Summe der Einzelwerte für jede Phase und ausgedrückt durch die Formel:

Vorausgesetzt, das Netzwerk ist gleichmäßig belastet, ist die von jedem von ihnen verbrauchte Energie wie folgt definiert: . Das heißt, dieser Wert in einer separaten Phase wird unter Verwendung des Produkts der entsprechenden Spannungen und Ströme mit dem Kosinus des Phasenwinkels gefunden.

Und da die Last gleichmäßig auf jede Phase verteilt wird, sind die Leistungsmerkmale separat gleich. Als Ergebnis kann die Leistung eines Drehstromnetzes in dieser Situation durch Multiplikation dieses Wertes mit 3 ermittelt werden, berechnet für eine separate Phase: .

Sternverbindung

Die Verwendung einer solchen Schaltung beim Verbinden der Phasen ermöglicht es, das System auszugleichen und die Gesamtspannung an ihrem Schnittpunkt N gleich Null zu erhalten. Bei einer Sternschaltung ist der Drehstrom durch zwei Spannungsarten gekennzeichnet: Phase und Leitung. Die Phasenspannung wird zwischen einer der Phasen (A, B oder C) und dem Nullpunkt N gemessen, und die lineare Spannung zeigt den Wert der Potenzialdifferenz zwischen den beiden Phasen (A-B, B-C oder A-C).

Die Beziehung zwischen Netz- und Phasenspannungen und -strömen bei einem solchen Anschlussschema ist wie folgt: und .

Und folglich, die allgemeine Leistungskennlinie ergibt sich aus der Formel:.

Anschlussplan Dreieck

Beim Anschließen von Lasten in einem Drehstromkreis nach dem "Dreieck" -Prinzip sind die Werte der linearen und der Phasenspannung gleich und die Stromstärke (linear und phasenweise) wird durch das Verhältnis zusammenhängen:.

Die resultierende Formel für die Leistung eines 3-Phasenstroms mit einer gleichmäßigen Last auf jeder Phase in diesem Zusammenhang sieht wie folgt aus: .

Leistungsmessung

Um die Leistung von Drehstromkreisen zu messen, ermöglichen Wattmeter, spezielle Geräte, die für diesen Zweck entwickelt wurden. Ihre Anzahl und Anschlussmethoden hängen vom jeweiligen Stromkreis ab: seinen Eigenschaften und Lastanschlussdiagrammen. Dreiphasige Netze unterscheiden sich durch die Anzahl der Versorgungsdrähte und die Verteilung der Last auf die Phasen, nämlich:

• Dreileitersystem;
• Vierleitersystem;
• gleichmäßige Belastung;
• asymmetrische Belastung.

Je nach Variante der Kombination von System und Last wird die Methode zur Messung der Leistung im Stromnetz festgelegt.

Symmetrische Belastung

Wenn das System aus vier Drähten besteht (3 Phasen und "Null") und die Last gleichmäßig zwischen Phasen, dann reicht es, um den Gesamtleistungswert zu ermitteln, ein Gerät für Messungen. Die Stromwicklung des Wattmeters ist in Reihe mit einem der linearen Drähte verbunden, und die Spannungswicklung des Messgeräts ist zwischen den linearen und neutralen Drähten geschaltet. Diese Anschlussart ermöglicht es, die Wattzahl pro Phase herauszufinden. Und da die Last im System gleichmäßig verteilt ist, wird die resultierende Leistung des Drehstromnetzes durch Multiplizieren der erhaltenen Messwerte mit der Anzahl der Phasen, dh mit 3, ermittelt.

Bei einem Dreileitersystem ist die Spannungswicklung des Messgerätes mit der Netzspannung des Netzes verbunden und ihre Stromwicklung leitet den linearen elektrischen Strom durch sich hindurch. Daher ist die Gesamtleistung des Netzwerks größer als die Messwerte des Wattmeters in wenn.

Ungleiche Verteilung der Verbraucher

Schaltungen mit unsymmetrischen Phasenlasten erfordern den Einsatz mehrerer Wattmeter zur Ermittlung der Leistungskennlinie. In einem System aus vier Drähten müssen drei Geräte so angeschlossen werden, dass die Spannungswicklungen jedes einzelnen zwischen dem Neutralleiter und einer der Phasen geschaltet sind. Das Gesamtergebnis wird durch Summieren der einzelnen Messwerte jedes Wattmeters ermittelt.

Ein Dreileitersystem erfordert mindestens zwei Wattmeter, um die Leistung des gesamten Stromkreises zu bestimmen. Die Spannungswicklungen jedes einzelnen Wattmeters werden mit der Eingangsstromzange und dem verbleibenden freien Leiterdraht verbunden. Die erhaltenen Messwerte werden addiert und der Wert dieser Größe für einen Drehstromkreis erhalten. Dieser Schaltplan für Messgeräte basiert auf dem ersten Kirchhoffschen Gesetz.

Solche Nuancen sind bei der Gestaltung eines Drehstromnetzes für den Privatsektor sehr wichtig. Und auch sie sollten bei der ordnungsgemäßen Wartung bestehender Stromversorgungssysteme berücksichtigt werden.