Yksivaiheisen DC- ja AC-virran mittaus

Tasavirtatehon P = IU lausekkeesta voidaan nähdä, että se voidaan mitata ampeerimittarilla ja volttimittarilla epäsuoralla menetelmällä. Tässä tapauksessa on kuitenkin suoritettava samanaikaiset lukemat kahdesta instrumentista ja laskelmista, mikä vaikeuttaa mittauksia ja vähentää sen tarkkuutta.

Tehon mittaamiseen DC- ja yksivaiheinen vaihtovirta he käyttävät laitteita nimeltä wattimittareita, jotka käyttävät sähködynaamisia ja ferrodynaamisia mittausmekanismeja.

Sähködynaamisia wattimittareita valmistetaan kannettavina laitteina, joilla on korkeat tarkkuusluokat (0,1 - 0,5), ja niitä käytetään AC- ja DC-tehon tarkkoihin mittauksiin teollisuus- ja korkeilla taajuuksilla (jopa 5000 Hz). Ferrodynaamisia wattimittareita löytyy useammin paneeliinstrumenteista, joiden tarkkuusluokka on suhteellisen alhainen (1,5 - 2,5).

Tällaisia ​​wattimittareita käytetään pääasiassa teollisuuden taajuusvaihtovirrassa. Tasavirralla niissä on merkittävä virhe johtuen ytimien hystereesistä.

Tehon mittaamiseen korkeilla taajuuksilla käytetään termosähköisiä ja elektronisia wattimittareita, jotka ovat magneettisähköinen mittausmekanismi, joka on varustettu aktiiviteho-tasavirtamuuntimella. Tehonmuunnin suorittaa kertolaskuoperaation ui = p ja saa ulostulosta signaalin, joka riippuu tulosta ui eli tehosta.

Kuvassa Kuvassa 1 on esitetty mahdollisuus käyttää sähködynaamista mittausmekanismia wattimittarin rakentamiseen ja tehon mittaamiseen.

Riisi. 1. Wattimittarin kytkentäkaavio (a) ja vektorikaavio (b)

Kiinteää käämiä 1, joka on kytketty sarjaan kuormituspiirin kanssa, kutsutaan wattimittarin sarjapiiriksi, liikkuvaa kelaa 2 (lisävastuksella), joka on kytketty rinnan kuorman kanssa, rinnakkaispiiriksi.

Vakiowattimittari:

Harkitse sähködynaamisen wattimittarin toimintaa vaihtovirralla. Vektorikaavio kuva. 1, b on rakennettu kuorman induktiivista luonnetta varten. Virtavektori Iu rinnakkaispiiri on kulman γ jäljessä vektorista U johtuen liikkuvan kelan induktanssista.

Tästä lausekkeesta seuraa, että wattimittari mittaa tehoa oikein vain kahdessa tapauksessa: kun γ = 0 ja γ = φ.

Tila γ = 0 voidaan saavuttaa luomalla jänniteresonanssi rinnakkaispiirissä esimerkiksi sisällyttämällä vastaavan kapasitanssin kondensaattori C, kuten kuvassa 2 on esitetty katkoviivalla. 1, a. Jänniteresonanssi on kuitenkin vain tietyllä tietyllä taajuudella. Taajuuden muutoksen ehto γ = 0 on rikottu. Kun γ ei ole yhtä suuri kuin 0, wattimittari mittaa tehon virheellä βy, jota kutsutaan kulmavirheeksi.

Pienellä kulman γ arvolla (γ yleensä enintään 40 - 50') suhteellinen virhe

Kulmissa φlähellä 90° kulmavirhe voi saavuttaa suuria arvoja.

Toinen, wattimittareiden erityinen virhe on sen käämien tehonkulutuksesta aiheutuva virhe.

Kuorman kuluttamaa tehoa mitattaessa kaksi wattimittarin kytkentäpiirit, joka eroaa rinnakkaispiirinsä sisällyttämisestä (kuva 2).

Riisi. 2. Kaaviot wattimittarin rinnakkaiskäämityksen kytkemiseksi päälle

Jos emme ota huomioon käämien virtojen ja jännitteiden välisiä vaihesiirtoja ja katsomme kuorman H puhtaasti aktiiviseksi, virheet βa) ja β(b), jotka johtuvat wattimittarin käämien energiankulutuksesta, kuvion piirit. 2, a ja b:

missä P.i ja P.ti — wattimittarin sarja- ja rinnakkaispiirien kuluttama teho.

Kaavoista βa) ja β(b) voidaan nähdä, että virheillä voi olla huomattavia arvoja vain mitattaessa tehoa pienitehoisissa piireissä, ts. kun Pi ja P.ti ovat suhteessa Rn:ään.

Jos muutat vain yhden virtojen etumerkkiä, wattimittarin liikkuvan osan taipumasuunta muuttuu.

Wattimittarissa on kaksi paria puristimia (sarja- ja rinnakkaispiirit) ja riippuen niiden sisällyttämisestä piiriin, osoittimen taipumasuunta voi olla erilainen. Wattimittarin oikeaa liitäntää varten yksi kustakin puristinparista on merkitty «*»:lla (tähdellä) ja sitä kutsutaan «generaattoripuristimeksi».