3-17. Знаки мощностей и направление передачи энергии

Пусть два активных двухполюсника соединены - друг с другом (рис. 3-19, а). Предположим, что передача энергии в зависимости от режима работы может происходить в любом направлении — и от и от

Рис. 3-19.

Выбранные положительные направления напряжения и тока (рис. 3-19, а) совпадают друг с другом в двухполюснике и противоположны друг другу в двухполюснике Поэтому мощности

являются мощностями, потребляемыми двухполюсником и отдаваемыми двухполюсником Если , то в данный момент времени энергии передается от двухполюсника к двухполюснику . Если , то за каждый период Т двухполюсник принимает,

а двухполюсник отдает энергию, равную РТ. При двухполюсник отдает, а двухполюсник потребляет реактивную энергию. При энергия в данный момент передается в обратном направлении, при энергия за каждый период поступает из двухполюсника в двухполюсник При реактивную энергию отдает двухполюсник

Для рассматриваемой цепи на рис. 3-19, б приведена векторная диаграмма напряжения и тока. При выбранном направлении вектора О в зависимости от режима цепи - вектор тока может лежать в любом квадранте диаграммы. На диаграмме различными направлениями штриховки отмечены области расположения вектора соответствующие положительным значениям активной и реактивной мощностей. Так, для положения вектора показанного на диаграмме пунктиром,

В этом режиме работы активная мощность передается от а реактивная — от

Рис. 3-20.

Рассмотрим теперь, как определяется направление передачи энергии по кривым мгновенных значений напряжения и тока, полученным экспериментально. На рис.

3-20, а показана схема включения осциллографа — прибора, на экране которого наблюдают эти кривые. Ординаты кривых пропорциональны мгновенным значениям напряжений, подводимых к зажимам осциллографа с надписями «напр.» и «ток».

Ток в цепи между двухполюсниками регистрируется осциллографом косвенно, как напряжение на небольшом активном сопротивлении , которое включено в соединительные провода. Напряжение на этом сопротивлении пропорционально току и совпадает с ним по фазе. Знаками «+» и «-» отмечена полярность зажимов осциллографа, при которой ординаты кривых положительны.

Пусть наблюдаются кривые или, как их называют, осциллограммы и и показанные на рис. 3-20, б.

Для решения вопроса о направлении передачи энергии укажем на схеме положительные направления напряжения и тока в соответствии с разметкой «+» и «-» зажимов осциллографа. Положительные направления напряжения и тока, удовлетворяющие этому Условию, совпадают для двухполюсника и противоположны для Двухполюсника Следовательно, по кривым тока и напряжения, показанным на рис. 3-20, б, определяется мощность, потребляемая Двухполюсником или мощность, отдаваемая двухполюсником . В те промежутки времени, когда ординаты кривых и и одного знака, энергия передается от когда же знаки различны,

энергия передается от . Из осциллограммы видно, что следовательно, Таким образом, активная мощность передается от а реактивная — от Ясно, что направление передачи энергии может быть установлено по осциллограммам тока и напряжения только в том случае, если известна полярность зажимов 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 зажима, один — обмотки напряжения и один — обмотки тока, обозначают одинаковыми значками, обычно звездочками (рис. 3-21, а).

Рис. 3-21.

Ваттметр устроен так, что измеряет величину

где — действующие напряжение и ток, подведенные к ваттметру, а — угол сдвига фаз между ними, который соответствует одинаковым положительным направлениям ОВТ и относительно зажимов, отмеченных звездочкой (например, на рис. 3-21, а — от зажимов, отмеченных звездочкой, к зажимам, не отмеченным звездочкой). Стрелка ваттметра отклоняется по шкале в том случае, когда , т. е. когда . Если же и, следовательно, то стрелка отклоняется не по шкале, а в противоположную сторону.

На рис. 3-21, б показаны два ваттметра, у которых обмотки тока включены различно. У ваттметра 1 зажим токовой обмотки, отмеченный звездочкой, находится слева, а у ваттметра 2 — справа. Как уже отмечено, ваттметры дают показания (стрелки отклоняются по шкале), когда Для ваттметра 1 это будет в том случае, когда энергия передается от а для ваттметра 2 в том случае, когда энергия передается от Таким образом, по показаниям ваттметра можно определить не только мощность, но и направление передаваемой энергии, нужно только знать разметку зажимов ваттметра и как он включен в цепь.