Мощность ваттметра

Электродинамический ваттметр

Cтраница 4

Электродинамические ваттметры обычно выполняются многопредельными как по току, так и по напряжению. Для этого неподвижная катушка состоит из секций, соединенных последовательно или параллельно, а в цепи подвижной катушки добавочный резистор выполняется секционированным так, чтобы получать несколько номинальных напряжений.  

Схема включения ваттметра ( звездочками отмечены генераторные зажимы.  

Переносные электродинамические ваттметры обычно имеют несколько пределов измерения по току и напряжению.  

Электродинамический ваттметр типа Д566 / 12 имеет два предела измерения по току: / к 2 5; 5 А и три-по напряжению: / 75; 150; 300 В.  

Электродинамические ваттметры лабораторного типа одинаково работают как в цепи постоянного, так и в цепи переменного тока. Обычно их изготовляют многопредельными и с условной шкалой.  

Схема счетчика Tf ехфазного тока.  

Электродинамическими ваттметрами измеряют мощность в цепях постоянного и переменного токов.  

Некоторые электродинамические ваттметры имеют переключаемые пределы измерения по величине номинального напряжения и номинального тока, например, 30 / 75 / 150 / 300 В и 2 5 / 5 А.  

Имеется электродинамический ваттметр с двумя пределами измерения по току ( 2 5 — 5) а, двумя пределами измерения по напряжению ( 30 и 120 в) и шкалой ( 0 — 150) делений.  

Шкала переносных электродинамических ваттметров, как правило, градуируется не в единицах измеряемой величины, а в делениях ( 75, 100 или 150) без указания значения этих делений в единицах мощности. Цена деления шкалы в зависимости от предела измерения имеет разные значения.  

Электродинамический ваттметр.  

В электродинамическом ваттметре на рабочем участке шкалы это условие всегда обеспечивается путем выбора определенных соотношений размеров катушек и их начального взаимного расположения.  

Устройство прибора электродинамической системы.  

Широко распространены электродинамические ваттметры — приборы для измерения электрической мощности в цепях постоянного и переменного токов. Электродинамические ваттметры имеют равномерную шкалу.  

Задача 9.13. Электродинамический ваттметр типа АСТД со шкалой на ак 150 делений и с пределами измерения по току / к 5 а и по напряжению UK 75 в, включен в схему постоянного тока и показывает а 102 деления.  

Для включения ваттметра его генераторные зажимы (зажимы, обозначенные *I и *V), соединяются накоротко одним проводником. Для правильного показания ваттметра оба генераторных зажима должны быть присоединены к одному проводу со стороны генератора источника тока, а не нагрузки. Затем другим проводом включается последовательно в цепь неподвижная катушка; при этом в зависимости от предела тока этот провод подключается к зажиму 1А – при измеряемом токе не превышающем 1А, или 5А при токе, не превышающем 5А.

Затем включается параллельно цепи рамки; для этого предварительно к зажиму подключается одно из дополнительных сопротивлений (в зависимости от предела напряжения: 30V – до 30В, 150V – до 150В и 300V – 300В).

В передний паз крышки прибора устанавливается рабочая шкала так, чтобы лицевая сторона прибора была обращена к шкале с пределом измерения, равным произведению предела по току на предел по напряжению.

Опыты с ваттметром

Ниже описаны только отдельные опыты, характеризующие возможности демонстрационного ваттметра.

Опыт 1. Измерение мощности в цепи однофазного переменного тока с активной нагрузкой.

Для выполнения этого опыта собирают электрическую цепь по схеме, приведённой на рисунке 3.

При проведении опыта целесообразно иметь возможность плавного изменения напряжения, поэтому следует провода А, Б подключить к зажимам регулируемого напряжения школьного распределительного щита или воспользоваться школьным регулятором напряжения (или иным трансформатором), допускающим плавное или ступенчатое регулирование напряжения.

Рис. 6 Схема электрической цепи в опыте 1.

В качестве нагрузки следует включить ползунковый реостат сопротивлением до 20 Ом (с допустимым током 5А).

Ваттметр включают в цепь через добавочное сопротивление 150V и через зажим 5А (см. схему).

Остановив ползунок реостата так, что в цепь включается все сопротивления реостата, устанавливается напряжение на нагрузку 50В, и наблюдают показания ваттметра, вольтметра и амперметра. Затем повышают напряжение на нагрузку, устанавливая последовательно 60, 80, 100В наблюдая каждый раз показания всех приборов.

Результаты этого опыта подтверждают, что мощность равна произведению напряжения на силу тока.

Опыт 2. Измерение мощности в цепи трёхфазного тока с активной симметричной нагрузкой.

С помощью одного демонстрационного ваттметра можно произвести опыт по измерению активной мощности трёхфазного тока при равномерной нагрузке всех фаз (т.е. когда в каждую фазу включены одинаковые нагрузки).

Для проведения этого опыта собирают электрическую цепь, как показано на рисунке 7.

В каждую фазу в качестве нагрузки включают по одной электрической лампе одинакового сопротивления.

Измерительные приборы используются те же, что и в предыдущем опыте.

Пределы ваттметра (по току и напряжению) устанавливаются в зависимости от напряжения и мощности электрических ламп.

Рис. 7 Схема электрической цепи в опыте 2.

По показаниям приборов устанавливают, что мощность одной фазы равна произведению фазного напряжения на ток в фазе.

Учитывая полную симметрию цепи трёхфазного тока, приведённой на рисунке 4, высчитывают мощность всей цепи, умножив показания ваттметра на 3.

Для измерения мощности постоянного тока достаточно измерить напряжение и ток. Результат определяется по формуле:

P = U I

Метод амперметра и вольтметра пригоден и для измерения полной мощности, а также активной мощности переменного тока, если cosφ = 1.

Измерение мощности тока

Чаще всего измерение мощности осуществляется одним прибором — ваттметром. Как было сказано ранее, для измерения мощности лучшей является электродинамическая система.

Ваттметр снабжен двумя измерительными элементами в виде двух катушек: последовательной и параллельной. По первой катушке течет ток, пропорциональный нагрузке, а по второй — пропорциональный напряжению в сети. Угол поворота подвижной части электродинамического ваттметра пропорционален произведению тока и напряжения в измерительных катушках:

α = k I U = k P

Схема включения ваттметра

Рис. 1

Измерение мощности в трехфазных цепях

В трехфазных цепях для измерения мощности используют один, два и три ваттметра. Если нагрузка симметричная и включена «звездой», то достаточно одного ваттметра (рис. 2, а). Если в этой же схеме нагрузка несимметрична по фазам, то используются три ваттметра (рис. 2, б).

Схемы измерения мощности

Рис. 2

В схеме соединения потребителей «треугольником» измерение мощности производится двумя ваттметрами (рис. 2, в).

Подробности Категория: В Просмотров: 2789

ВАТТМЕТР, прибор для измерения электрической мощности, расходуемой в каком-нибудь участке электрической цепи. В технике и в лабораторной практике применяется ваттметр двух типов: электродинамический и индукционный.

Электродинамический ваттметр основан на взаимодействии токов и состоит из двух обмоток (фиг. 1): неподвижной а, несущей весь ток цепи I, и подвижной b, несущей ток i, пропорциональный напряжению цепи. Подвижная обмотка соединяется последовательно с большим безындукционным сопротивлением и включается параллельно приемнику. Ток к подвижной обмотке подводится по двум спиральным пружинкам с, которые в то же время создают вращающий момент, противодействующий повороту обмотки.

При синусоидальных токах, если Е — эффективное напряжение, I — эффективная сила тока однофазной цепи и ϕ — угол сдвига фаз между током и напряжением, мощность Р, потребляемая в цепи, выражается произведением:

В электродинамических ваттметрах взаимодействие двух магнитных потоков Ф1 и Ф2, созданных токами I и i в обмотках, образует момент вращения:

Здесь α — угол отставания тока i в подвижной обмотке ваттметра, имеющей индуктивность L. Благодаря наличию угла α момент М не вполне пропорционален мощности Р; поэтому расчет прибора необходимо вести так, чтобы создаваемая углом α ошибка ваттметра не превосходила пределов точности отсчета. Так как

то угол α можно уменьшить введением большого добавочного сопротивления в цепь подвижной обмотки. Это сопротивление изготовляется из материала с ничтожным температурным коэффициентом и делает прибор нечувствительным к изменениям температуры окружающей среды. Из преобразования формулы (2)

следует, что это же добавочное сопротивление делает прибор малочувствительным и к изменению частоты тока, так как при малом значении дроби можно принять Электродинамический ваттметр является прецизионным прибором и применяется гл. обр. в лабораторной практике. Достоинства его: большая точность (до 0,25%), пригодность для постоянного и переменного тока, независимость показаний от частоты тока, формы кривой напряжения и температуры. Недостатки: легкая конструкция, слабые магнитные поля, небольшой вращающий момент и, вследствие этого, сильное влияние внешнего поля на показания ваттметра. Для уменьшения этого влияния и приспособления электродинамического ваттметра к условиям работы на распределительных щитах, применяют железный кожух, защищающий механизм ваттметра от действия внешнего поля, или устраивают весь магнитопровод из железа, усиливая таким образом поле и вращающий момент.

Механизм электродинамического ваттметра представлен на фиг. 2.

Индукционный ваттметр отличается от электродинамического тем, что ток в подвижную систему не подводится извне, а индуктируется токами в неподвижных обмотках (фиг. 3).

Индукционный ваттметр состоит из кольцеобразного сердечника а с двумя парами выступающих внутрь полюсов b, охватывающих центральный цилиндрический сердечник с; оба сердечника набраны из листового железа. В зазоре между полюсами и цилиндром вращается на опорах тонкостенный алюминиевый барабан d. На каждом полюсе кольцеобразного сердечника расположена обмотка; обмотки диаметрально противоположных полюсов соединены последовательно. Одна пара обмоток несет весь ток цепи, другая — ток, пропорциональный напряжению цепи, причем в этой обмотке искусственно создается отставание тока от напряжения на 90°. При включении такого ваттметра в цепь переменного тока пульсация двух полей, смещенных на 1/4 периода во времени и на 90° в пространстве, создает вращающееся поле, которое индуктирует ток в барабане и приводит его во вращение. Противодействующий момент развивается спиральными или цилиндрическими пружинками. Вращающий момент индукционного ваттметра выражается формулой:

где с — частота тока и ϱ — удельное сопротивление материала барабана. Индукционный ваттметр не м. б. отнесен к классу прецизионных приборов, так как показания его зависят от формы кривой напряжения, от частоты тока и от температуры среды. Индукционный ваттметр пригоден только для переменного тока и градуируется на определенную частоту. Достоинства его: прочная и сильная конструкция, слабое влияние внешних полей.

Поэтому индукционный ваттметр является прекрасным техническим прибором и с успехом применяется на распределительных щитах. Механизм индукционного ваттметра показан на фиг. 4.

Обычно ваттметры выполняются на умеренные токи и напряжения: 100—200 А, 120 V. Для напряжений до 600 V применяются внешние добавочные сопротивления в цепи напряжения.

Для токов больше 200 А и напряжений выше 600 V применяются пятиамперные ваттметры на 100—120 V в соединении с трансформаторами тока и напряжения. Для измерения мощности трехфазного тока имеются различные специальные конструкции ваттметра: 1) однофазный ваттметр, включаемый на линейный ток и фазовое напряжение; ваттметр измеряет фазовую мощность, но градуируется на мощность Р трехфазного тока: он годен только для равномерной нагрузки; 2) однофазный ваттметр, включаемый на линейный ток и линейное напряжение по схеме фиг. 5; в цепь напряжения включается дроссель, дающий добавочный сдвиг фазы тока в обмотке напряжения на 30°; ваттметр градуируется на мощность трехфазного тока, но дает правильные показания только при равномерной нагрузке всех трех фаз; применяется в сетях с недоступной нулевой точкой;

3) ваттметр с двумя однофазными системами, действующими на общую ось; включается на два линейных тока — I1 и I2 и два линейных напряжения – Е1-3 и Е2-3 по схеме фиг. 6; ваттметр измеряет мощность трехфазного тока; годен для неравномерной нагрузки и для трехпроводной системы (без нулевого провода);

4) ваттметр с двумя однофазными системами, действующими на общую ось, причем каждая катушка тока состоит из 2 обмоток; включается на два фазовых напряжения – E1-0 и Е2-0 и три тока по схеме фиг. 7;

ваттметр измеряет мощность трехфазного тока; годен для неравномерной нагрузки и для четырехпроводной системы (трехфазная с нулевым проводом).

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *