Измерение мощности в цепях постоянного тока

Для измерения мощности используют метод амперметра и вольтметра, а также метод ваттметра.

Распространенными являются две схемы реализации метода амперметра и вольтметра.

а) Схема для малых сопротивлений (R_н<<R_v)

б) Схема для больших сопротивлений(R_н>>R_A)

Схема а) используется при малых сопротивлениях нагрузки (т.е. гораздо меньших, чем сопротивление вольтметра). Схема б применяется тогда когда сопротивление нагрузки велико, т.е когда оно гораздо больше чем сопротивление амперметра.

По схеме а)

в этом случае мощность потребляемая вольтметром и является погрешностью этой схемы. Для уменьшения необходимо увеличить сопротивление вольтметра.

По схеме б)

погрешность этой схемы это , для уменьшения необходимо уменьшать сопротивление амперметра.

Метод амперметра – вольтметра имеет следующий недостаток: необходимо производить отсчет по двум приборам и необходимо вычислять мощность.

Для измерения мощности в цепях постоянного и переменного тока широко применяются э лектродинамические и ферродинамические ваттметры.

Схема включения ваттметра:

На постоянном токе отклонение стрелки ваттметра будет иметь вид:

.

- удельный противодействующий момент, - сопротивление катушки измерительного механизма, - взаимная индуктивность катушек. Для обеспечения равномерности шкалы конструктивно делают .

, - чувствительность, - добавочное сопротивление. На постоянном токе пропорциональна мощности. На переменном токе .

Угол существует, так как имеется активно - индуктивный характер цепи тока .

- уравнение шкалы на переменном токе.

Отличие от нуля угла приводит к появлению погрешности (угловая погрешность ваттметра), поэтому в ваттметре применяются специальные меры для уменьшения (наиболее часто включают емкость для достижения резонанса в цепи тока ).

Однако при изменении частоты напряжения исследуемой цепи условие резонанса нарушается.

Относительная угловая погрешность оценивается так:

.

Второй составляющей погрешности ваттметра является погрешность, обусловленная потреблением мощности катушками прибора.

Возьмем две схемы включения ваттметра

а) б)

Для упрощения анализа считаем, что - это активная нагрузка , и не будем учитывать фазовые сдвиги между токами и напряжениями в обмотках.

Погрешности измерения мощности для данных схем а) и б) имеют вид:

, - мощность потребляемая последовательной обмоткой ваттметра.

.

- мощность, потребляемая параллельной ветвью прибора.

Для правильного включения ваттметра один из видов обмоток обозначен звездочкой (они называются генераторными зажимами ваттметра).

Для определения показаний ваттметра необходимо количество делений умножить на постоянную ваттметра С (Вт/дел)

,

- максимальное количество делений, - указывается на щитке прибора.

В случае, когда необходима высокая точность измерения мощности, используют компенсатор, с помощью которого поочередно измеряют ток нагрузки и напряжение нагрузки и вычисляют значение мощности. При измерении активной мощности, кроме электродинамических и ферродинамических ваттметров, используют также цифровые и электронные ваттметры.

Непосредственное включение ваттметра в цепь возможно, если I<20A, U<600В. Для расширения пределов измерения используются трансформаторы тока и напряжения.

В этом случае показания ваттметра необходимо умножить на коэффициенты трансформации по току и по напряжению.

Лекция №16

Поиск по сайту: