Студент должен

знать:

- приборы для измерения;

- схемы подключения приборов;

- основные параметры приборов;

уметь:

- выбирать предел измерения прибора;

- подключать прибор для измерения физической величины.

Измерение мощности в цепях постоянного тока. Электродинамический ваттметр в цепи переменного тока. Измерение активной и реактивной мощности в цепях трехфазного переменного тока. Подключение ваттметров через измерительные трансформаторы тока и напряжения. Определение пределов измерения.

Материал для изучения

Рис. 3.4.1. Схема устройства и соединения электродинамического ваттметра и обозначение измерительного механизма ваттметра

Рис. 3.4.2. Схема соединения ваттметра

Мощность цепи постоянного тока можно определить, если измерить напряжение на зажимах цепи вольтметром и ток в ней амперметром. Их произведение и будет равно мощности этой цепи: P = U I. Этот способ не точен, имеет ряд недостатков и применяется редко. Удобней и точней измерять мощность электродинамическим ваттметром. Неподвижная катушка (рис. 3.4.1) включается последовательно с приемником энергии. Поэтому она называется последовательной или токовой. Подвижная катушка вместе с добавочным сопротивлением включается параллельно приемникам энергии на напряжение цепи U. Поэтому она называется параллельной или катушкой напряжения. Сопротивление параллельной цепи R_U вследствие применения добавочного сопротивления постоянно. По параллельной цепи проходит ток I_U = U/R_U, пропорциональный напряжению. Угол поворота подвижной части ваттметра

,

т.е. он пропорционален мощности. Следовательно, шкала ваттметра равномерная. Изменение направления тока в одной из катушек вызывает изменение направления вращающего момента и направления поворота подвижной части, что делает отсчет по шкале невозможным, так как шкала прибора односторонняя. Поэтому следует различать зажимы ваттметра. Зажим последовательной обмотки, соединяемый с источником питания, называется генераторным. Зажим параллельной цепи, соединяемый с последовательной катушкой, также называется генераторным. Генераторные зажимы отмечаются звездочками. Следовательно, при правильном включении ваттметра токи в его катушках направлены от генераторных зажимов к зажимам, называемым нагрузочными. В схеме на рис. 3.4.2 параллельная цепь ваттметра находится под напряжением U¢, большим, чем напряжение приемников U на падение напряжения в последовательной катушке, ток которой равен I. Следовательно,

Рис. 3.4.3. Схема соединения ваттметра

Рис. 3.4.4. Неправильная схема соединения ваттметра

,

таким образом, мощность, измеряемая ваттметром, равна мощности приемников, подлежащей измерению, и мощности последовательной катушки ваттметра.

В схеме на рис. 3.4.3 ток в последовательной катушке ваттметра больше тока I в приемниках на значение тока I_U в параллельной цепи ваттметра, напряжение на которой равно напряжению приемников. Следовательно,

,

т.е. мощность, измеряемая ваттметром, равна мощности приемников энергии и мощности параллельной цепи ваттметра.

При точных измерениях вводят поправки в результат измерения, обусловленные мощностью его обмотки. При меньшей точности измерений, когда поправки не вводятся, пользуются схемой рис. 3.4.2, ток как обычно мощность последовательной обмотки меньше, чем параллельной, и показания ваттметра будут более точными. На рис. 3.4.4 генераторные зажимы ваттметра соединены неправильно через добавочное сопротивление, и, следовательно, разность потенциалов между концами катушек равна напряжению сети (240 – 600 В). Таким образом, изоляция катушек, находящихся близко одна от другой, подвергается опасности пробоя. Кроме того, может возникнуть дополнительная погрешность вследствие электростатического взаимодействия между катушками ваттметра.