Знаки мощностей и направление передачи энергии
Пусть два активных двухполюсника А1 и А2 соединены друг с другом (рис. 6.19, а). Предположим, что передача энергии в зависимости от режима работы может происходить в любом направлении — и от А1 к А2, и от А2 к А1.
Выбранные положительные направления напряжения и тока (рис. 6.19, а) совпадают друг с другом в двухполюснике А2 и противоположны друг другу в двухполюснике А1. Поэтому мощности
p=ui и S=UI*=P+jQ
являются мощностями, получаемыми двухполюсником А2 и отдаваемыми двухполюсником А1. Если p>0, то в данный момент времени энергия передается от двухполюсника А1 к двухполюснику А2. Если Р>0, то за каждый период Т двухполюсник А2 получает, а двухполюсник А1 отдает энергию, равную РТ. При Q>0 двухполюсник А1 отдает, а двухполюсник А2 получает реактивную энергию. При p<0 энергия в данный момент передается в обратном направлении, при Р<0 энергия за каждый период поступает из двухполюсника А2 в двухполюсник А1. При Q<0 реактивную энергию отдает двухполюсник А2.
Для рассматриваемой цепи на рис. 6.19, б приведена векторная диаграмма напряжения и тока. При выбранном направлении вектора U в зависимости от режима цепи вектор тока I может находиться в любом квадранте диаграммы. На диаграмме выделены области расположения вектора I, соответствующие положительным и отрицательным значениям активной и реактивной мощностей. Так, для положения вектора I, показанного на диаграмме штриховой линией, Р>0 и Q<0. В этом режиме работы активная мощность передается от А1 к А2, а реактивная — от А2 к А1.
Рис. 6.19.
Рассмотрим теперь, как определяется направление передачи энергии по кривым мгновенных значений напряжения и тока, полученным экспериментально. На рис. 6.20, а показана схема включения осциллографа — прибора, на экране которого наблюдают эти кривые. Ординаты кривых пропорциональны мгновенным значениям напряжений, подводимых к выводам осциллографа с надписями «Напр.» и «Ток». Ток в цепи между двухполюсниками А1 и А2 регистрируется осциллографом косвенно, как напряжение на резисторе с небольшим сопротивлением, который включен в соединительные провода. Напряжение на этом сопротивлении пропорционально току и совпадает с ним по фазе. Знаками + и — отмечена полярность выводов осциллографа, при которой ординаты кривых положительны.
Рис. 6.20
Пусть наблюдаются кривые, или, как их называют, осциллограммы u и ur=ri, показанные на рис. 6.20, б.
Для решения вопроса о направлении передачи энергии укажем на схеме положительные направления напряжения и тока в соответствии с разметкой + и — выводов осциллографа. Положительные направления напряжения и тока, удовлетворяющие этому условию, совпадают для двухполюсника А2 и противоположны для двухполюсника А1. Следовательно, по кривым тока и напряжения, показанным на рис. 6.20, б, определяется мощность, получаемая двухполюсником А2, или мощность, отдаваемая двухполюсником А1. В те промежутки времени, когда ординаты кривых u и ur одного знака, энергия передается от А1 к А2, когда же знаки u и ur различны, энергия передается от А2 к А1. Из осциллограммы видно, что j»2p/3, следовательно, P=UIcosj<0 и Q=UIsinj>0. Таким образом, активная мощность передается от А2 к А1 а реактивная — от А1 к А2. Ясно, что направление передачи энергии может быть установлено по осциллограммам тока и напряжения только в том случае, если известна полярность выводов осциллографа и схема его подключения к цепи.
Активная мощность измеряется ваттметром, который имеет две цепи, или, как принято говорить, две обмотки — напряжения и тока. Два вывода, один — обмотки напряжения и один — обмотки тока, обозначают одинаковыми значками, обычно звездочками (рис. 6.21, а).
Ваттметр устроен так, что измеряет значение
UIcos(ÐU,I),
где U и I — действующие напряжение и ток, подведенные к ваттметру, а ÐU,I — угол сдвига фаз между ними, который соответствует одинаковым положительным направлениям U и I относительно выводов, отмеченных звездочкой (например, на рис. 6.21, а — от выводов, отмеченных звездочкой, к выводам, не отмеченным звездочкой). Стрелка ваттметра отклоняется по шкале, если |ÐU,I|<p/2, т. е. cos(ÐU,I)>0. Если же |ÐU,I|>p/2 и, следовательно, cos(ÐU,I)<0, то стрелка отклоняется не по шкале, а в противоположную сторону.
Рис. 6.21
На рис. 6.21,6 показаны два ваттметра, у которых обмотки тока включены различно. У ваттметра 1 вывод токовой обмотки, отмеченный звездочкой, находится слева, а у ваттметра 2 — справа. Как уже отмечено, ваттметры дают показания (стрелки отклоняются по шкале), если |ÐU,I|<p/2. Для ваттметра 1 это будет при передаче энергии от А1 к А2, а для ваттметра 2 — от А2 к А1. Таким образом, по показаниям ваттметра можно определить не только мощность, но и направление передаваемой энергии, нужно только знать разметку выводов ваттметра и как он включен в цепь.
Расчет электрических цепей Топливо в России вновь дорожает - погрузчики дизельные . Складское и торговое оборудование. Цепи постоянного и переменного тока Мягкая мебель по ценам фабрики - мебель мягкая в Новосибирске . Мягкая Мебель! Выгодные Цены. Расчёт трёхфазных электрических цепей Законы Кирхгофа и расчёт резистивных электрических цепей scania запчасти Расчёт магнитной цепи Расчёт электрического поля Сборник заданий по ТОЭ Явление электромагнитной индукции и магнитные цепи Электрические цепи постоянного тока Электрические цепи переменного тока Баланс мощностей Граф электрической цепи Лекции по курсу основы электротехники
