Tato prezentace byla vytvořena v rámci projektu Orbis pictus 21. století

Měření elektrického výkonu OB21-OP-EL-ELKM-JANC-M-2-019

Měření elektrického výkonu Elektrický výkon závisí na součinu elektrického napětí a proudu a je také prací za jednotku času. Zdroj elektrické energie výkon odevzdává, elektrický spotřebič ho odebírá. Výkon odebíraný spotřebičem se nazývá příkon. Základní jednotkou elektrického výkonu je watt [W].

Měření výkonu stejnosměrného proudu Výkon stejnosměrného proudu se zpravidla zjišťuje změřením napětí U a proudu I a jejich vynásobením podle vzorce P = U. I [W, V, A] Je to nepřímá metoda zjišťování elektrického výkonu.

Měření výkonu stejnosměrného proudu Obr . 1 Měření výkonu voltmetrem a ampérmetrem Voltmetr připojen a) před ampérmetr b) za ampérmetr

Měření výkonu stejnosměrného proudu Zapojení podle obr. 1a je výhodnější pro větší napětí a malé proudy, zapojení podle obr. 1b je zase výhodnější pro velké proudy a malá napětí. Výkon stejnosměrného proudu se wattmetrem obvykle nezjišťuje. Přístroj by musel mít elektrodynamickou měřící soustavu. Připojil by se pro měření výkonu stejně jako wattmetr pro měření výkonu střídavým jednofázovým proudem.

Měření výkonu střídavého jednofázového proudu Výkon střídavého proudu je úměrný napětí U a proudu I, záleží však ještě na účiníku cos : P = U . I . cos  [W; V, A, -] Výkon vypočítaný podle tohoto vzorce se nazývá činný, t.j. skutečně dodávaný nebo odebíraný. Jeho jednotkou je watt. Vzniká účinkem činné složky elektrického proudu.

Měření výkonu střídavého jednofázového proudu Kromě činné složky má elektrický proud ještě složku jalovou, která svírá s činnou složkou úhel 90. Vynásobena napětím dává jalový výkon Q Q = U . I . sin  [Var; V, A, -] Jeho jednotkou je voltampér reaktanční [Var]. Jalový výkon je spotřebičem přijímán na vytváření magnetického nebo elektrického pole a při jejich zániku se zase vrací zpět do sítě, tedy ve skutečnosti se neodebírá.

Měření výkonu střídavého jednofázového proudu Když ve vzorci pro činný výkon vynecháme násobení účiníkem, dostaneme zdánlivý výkon S, má výkonovou složku činnou a jalovou. Jeho jednotkou je voltampér [VA]. Vztahy mezi druhy výkonů střídavého proudu vyjadřuje obr. 2.

Měření výkonu střídavého jednofázového proudu Obr. 2 Vztahy mezi výkony střídavého proudu

Měření výkonu střídavého proudu wattmetrem Wattmetr je přístroj, který při měření výkonu střídavého proudu respektuje vliv účiníku cos . Je tvořen proudovou cívkou, která je pevná a napěťovou cívkou, která je vždy otočná. Všeobecně konstantu pro určitý rozsah zjistíme tak, že vynásobíme příslušný napěťový rozsah rozsahem proudovým a součin dělíme počtem dílků stupnice.

Měření výkonu střídavého proudu wattmetrem Skutečný výkon zjistíme když počet dílků výchylky vynásobíme konstantou příslušného rozsahu. Kde v je výchylka wattmetru.

Měření výkonu střídavého proudu wattmetrem Obr. 3 Měření wattmetrem a) napěťová cívka je před proudovou b) napěťová cívka je za proudovou

Měření výkonu střídavého proudu wattmetrem Krajní svorky wattmetru jsou proudové, vnitřní svorky wattmetru jsou napěťové (obr.3). Proudovou svorku označenou  připojujeme vždy ke zdroji, proudovou svorku A ke spotřebiči. Napěťové svorky zapojujeme paralelně ke spotřebiči a to buď před nebo za cívku proudovou ( viz obr. 3).

Měření výkonu střídavého proudu wattmetrem Tento způsob zapojení svorek wattmetru je nutný proto: aby napěťová cívka měla vzhledem k proudové cívce jen malý napěťový rozdíl, aby se ručka wattmetru při měření vychylovala ve správném směru. Během měření wattmetrem by mohlo dojít k přetížení jeho proudové nebo napěťové cívky. Aby se to nestalo, zapojuje se pro kontrolu před wattmetr jak ampérmetr, tak i voltmetr.

Měření výkonu střídavého trojfázového proudu Obr. 4 Soustava třífazového proudu čtyřvodičová – zapojení do hvězdy třívodičová – zapojení do trojúhelníka R, S, T … fázové vodiče, N … nulový vodič

Měření výkonu střídavého trojfázového proudu Třífazový proud vzniká sdružením proudů jednofázových. Třífázová elektrická energie se rozvádí buď soustavou čtyřvodičovou podle obr. 4 a, nebo třívodičovou podle obr. 4b. Třífazová soustava může vzniknout i ze čtyřvodičové soustavy, a to vynecháním nulového vodiče. Zatížení v obou soustavách bývá buď souměrné, při němž jsou všechny fáze stejně zatížené, nebo nesouměrné.

Měření výkonu střídavého trojfázového proudu Při souměrném zatížení výkon dostaneme když wattmetrem změříme výkon jedné fáze a vynásobíme třemi Při nesouměrném zatížení změříme výkon každé fáze a celkový výkon se rovná součtu všech fází.

Měření výkonu střídavého trojfázového proudu Obr. 5 Příklad měření výkonu třífazového elektromotoru zapojeného do hvězdy zatíženého souměrně, uzel je přístupný a) schéma zapojení b) zapojení na svorkovnici elektromotoru

Měření výkonu střídavého trojfázového proudu Obr.6 Příklad měření výkonu třífázového elektromotoru zapojeného do trojúhelníka zatíženého souměrně a) schéma zapojení b) zapojení na svorkovnici elektroměru

Děkuji za pozornost Ing. Ladislav Jančařík

Literatura E. Vitejček a V. Hos: Elektrické měření, SNTL Praha 1979 V. Fajt a kol.: Elektrická měření, SNTL Praha 1987 L. Bejček a kol.: Měření v elektrotechnice, FEKT VUT Brno 2003