Mätning av DC och AC enfasström

Av uttrycket för likströmseffekt P = IU kan man se att den kan mätas med en amperemeter och en voltmeter med en indirekt metod. Men i det här fallet är det nödvändigt att utföra samtidiga avläsningar från två instrument och beräkningar, vilket komplicerar mätningarna och minskar dess noggrannhet.

För att mäta effekt i DC och enfas växelström de använder enheter som kallas wattmätare som använder elektrodynamiska och ferrodynamiska mätmekanismer.

Elektrodynamiska wattmätare tillverkas i form av bärbara enheter med höga noggrannhetsklasser (0,1 - 0,5) och används för noggranna mätningar av AC- och DC-effekt vid industriella och förhöjda frekvenser (upp till 5000 Hz). Ferrodynamiska wattmätare finns oftare i form av panelinstrument med relativt låg noggrannhetsklass (1,5 — 2,5).

Sådana wattmätare används huvudsakligen i industriell frekvensväxelström. Vid likström har de ett betydande fel på grund av hysteresen av kärnorna.

För att mäta effekt vid höga frekvenser används termoelektriska och elektroniska wattmätare, som är en magnetoelektrisk mätmekanism utrustad med en aktiv effekt till likströmsomvandlare. Effektomvandlaren utför operationen multiplikation ui = p och erhåller en signal vid utgången som beror på produktens ui, det vill säga effekten.

I fig. 1, och möjligheten att använda en elektrodynamisk mätmekanism för att konstruera en wattmätare och mäta effekt visas.

Ris. 1. Wattmeterskopplingsschema (a) och vektordiagram (b)

Den stationära spolen 1, ansluten i serie med lastkretsen, kallas seriekretsen för wattmätaren, den rörliga spolen 2 (med ett extra motstånd), kopplad parallellt med lasten, parallellkretsen.

För en konstant wattmätare:

Överväg driften av en elektrodynamisk wattmätare på växelström. Vektordiagram fig. 1, b är konstruerad för lastens induktiva karaktär. Strömvektorn Iu parallellkretsen släpar efter vektorn U med vinkeln y på grund av viss induktans hos den rörliga spolen.

Av detta uttryck följer att wattmätaren korrekt mäter effekt endast i två fall: när γ = 0 och γ = φ.

Ett tillstånd γ = 0 kan uppnås genom att skapa spänningsresonans i en parallellkrets, till exempel, genom att inkludera en kondensator C med motsvarande kapacitans, såsom visas med en prickad linje i fig. 1, a. Spänningsresonansen kommer dock bara att vara vid en viss specifik frekvens. Villkoret för ändring av frekvensen γ = 0 har brutits. När γ inte är lika med 0, mäter wattmätaren effekten med ett fel βy, som kallas vinkelfelet.

Vid ett litet värde på vinkeln γ (γ vanligtvis inte mer än 40 — 50 '), relativt fel

Vid vinklar φnära 90° kan vinkelfelet nå stora värden.

Det andra specifika felet för wattmätare är felet som orsakas av strömförbrukningen för dess spolar.

När man mäter den effekt som förbrukas av lasten, två wattmätare omkopplingskretsar, som skiljer sig i införandet av dess parallellkrets (fig. 2).

Ris. 2. Schema för att slå på parallelllindningen av wattmätaren

Om vi ​​inte tar hänsyn till fasskiftningarna mellan strömmarna och spänningarna i spolarna och anser att belastningen H är rent aktiv, kommer felen βa) och β(b), på grund av energiförbrukningen för wattmätarlindningarna, för kretsar i fig. 2, a och b:

där P.i och P.ti — respektive effekt som förbrukas av wattmätarens serie- och parallellkretsar.

Av formlerna för βa) och β(b) kan man se att fel kan ha avsevärda värden endast vid mätning av effekt i lågeffektkretsar, d.v.s. när Pi och P.ti står i proportion till Rn.

Om du ändrar tecknet för endast en av strömmarna kommer avböjningsriktningen för den rörliga delen av wattmätaren att ändras.

Wattmätaren har två par klämmor (serie- och parallellkretsar) och beroende på deras inkludering i kretsen kan pekarens avböjningsriktning vara olika. För korrekt anslutning av wattmätaren är en av varje par av klämmor markerad med en «*» (asterisk) och kallas för «generatorklämman».