Basic Electrical Engineering (3110005)

BE | Semester-1   Winter-2019 | 11-01-2020

Q3) (c) 

With neat circuit diagram and a phasor diagram prove that two-watt meters are sufficient to measure total power in 3-phase system.

Reading of watt meter, W1 = VRY IR cos∅1 = VL IL cos ( 30 + ∅ )
 
Reading of watt meter, W2 = VBY IB cos∅2 = VL IL cos ( 30 - ∅ )
 
Total Power, P = W1 + W2
 
⇒P = VL IL cos ( 30 + ∅ ) + VL IL cos ( 30 - ∅ )
 
⇒P = VL IL  cos ( 30 + ∅ ) +  cos ( 30 - ∅ ) 
 
⇒P = VL IL  cos 30 cos ∅ + sin 30 sin ∅ + cos 30 cos ∅ - sin 30 sin ∅ 
 
⇒P = VL IL  2 cos 30 cos ∅ 
 
⇒P = VL IL  2 32 cos ∅ 
 
⇒P = 3 VL IL cos ∅
 
 
Now, P = W1 - W2
 
⇒P = VL IL cos ( 30 + ∅ ) - VL IL cos ( 30 - ∅ )
 
⇒P = VL IL  cos ( 30 + ∅ ) -  cos ( 30 - ∅ ) 
 
⇒P = VL IL  cos 30 cos ∅ + sin 30 sin ∅ - cos 30 cos ∅ + sin 30 sin ∅ 
 
⇒P = VL IL  2 sin 30 sin ∅ 
 
⇒P = VL IL  2 12 sin ∅ 
 
⇒P =  VL IL sin ∅
 
 
Now,
 
 3 W1 - W2 W1 + W2 = 3 VL IL sin ∅ 3 VL IL cos ∅ 
 
 ⇒3 W1 - W2 W1 + W2 = tan ∅
 
Effect of power factor on watt meter reading:
 
W1 = VL IL cos ( 30 + ∅ )
 
W2 = VL IL cos ( 30 - ∅ )
 
Thus, readings W1 and W2 will vary depending upon the power factor angle ∅.
 
Hence, prove that two-watt meters are sufficient to measure total power in 3-phase system.