Цель: научиться измерять электрическую мощность и энергию различными способами
Ход работы:
1. Измерение мощности в цепях постоянного и однофазного переменного тока ваттметрами
2. Измерение энергии в цепях постоянного тока
3. Вывод.
В цепях постоянного тока для измерения мощности применяются электродинамические ваттметры, а в цепях однофазного тока — электродинамические (в качестве лабораторных приборов классов 0,2 и 0,5), ферродинамические и индукционные ваттметры (в качестве щитовых приборов классов 1,0 и 1,5).
Рис. 10.1. Схема включения электродинамического ваттметра: 1 — неподвижная (последовательная) катушка; 2— подвижная (параллельная) катушка |
|
|
Если ваттметр включен в цепь переменного тока, то необходимо учесть фазовые сдвиги. Вследствие небольшой индуктивности цепи подвижной катушки ток I 2 в ней отстает от напряжения U на весьма небольшой угол δ. Сдвиг по фазе φ между током в последовательной катушке (I 1 = I) и напряжением определяется характером нагрузки.
Так как ψ = φ - δ, то
Подставляя получим
Таким образом, показания электродинамического ваттметра как на постоянном, так и на переменном токе пропорциональны мощности Р. Шкалы их практически равномерны.
Генераторные зажимы.Если переключить направление тока в одной из катушек, то отклонение α изменит знак на обратный, т.е. стрелка прибора отклонится в обратную сторону. Поэтому при включении ваттметра необходимо соблюдать определенное направление токов в катушках.
Чтобы отличить «начала» обмоток катушек от их «концов», в ваттметрах «начала» обмоток катушек всегда обозначаются особым знаком «*» (звездочкой) или «+» (плюсом). Выводы, обозначенные этим знаком, называются генераторными выводами или генераторными зажимами. Такое название обусловлено тем, что они включаются в провода, идущие к источнику тока (к генератору), а не к нагрузке.
|
|
Электродинамические ваттметры являются обычно лабораторными приборами высоких классов точности и выпускаются на несколько пределов измерения по току и напряжению.
Рис. 10.3. Схема цепи многопредельного электродинамического ваттметра |
Чаше всего ваттметры рассчитываются так, что полное отклонение стрелки наступает при номинальном токе, номинальном напряжении и cosφ = 1. В соответствии с этими значениями и числом делений на шкале определяется постоянная ваттметра, или цена его деления. Так, ваттметр на 5 А, 150 В и cosφ = 1 со шкалой, имеющей 150 делений, имеет постоянную составляющую
Ферродинамические и индукционные ваттметры выпускаются в качестве щитовых приборов классов точности от 1,5 и ниже.
2. Измерение энергии в цепях постоянного тока чаще всего осуществляется электродинамическими счетчиками, представляющими собой электродвигатель постоянного тока, в котором поле создастся неподвижными катушками А—А, а якорем служат катушки В, включаемые в цепь через коллектор 1.
Катушки А—А включаются в цепь нагрузки последовательно, а якорь с катушкой К (назначение которой будет пояснено далее) и добавочным сопротивлением Rдоб включаются в цепь параллельно.
Вывод: мощность измеряется косвенно-опытным и опытным, способами.