double arrow

Измерение электрической мощности и энергии

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
Рассмотрим общие свойства для всех ваттметров на примере электродинамического ваттметра. При использовании электро­динамического измерительного меха­низма в качестве ваттметра его катуш­ки включаются по схеме, изображенной на рис. 10.1. Обе половины неподвиж­ной катушки 1 включены последователь­но в цепь тока /, а подвижная катушка 2 — параллельно нагрузке Rн на напря­жение U. Добавочное сопротивление R до6 служит для расширения предела измерения ваттметра по напряжению. Поэтому неподвижную катушку часто называют последовательной, а подвижную катушку — параллельной. Показатель r 2 выражает сопротивление подвижной катушки. Выше было получено следующее выражение для зависимости угла отклонения α от токов I1 и I2 в катушках электродинамического измерительного механизма:

 

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
На схеме две половины неподвижных катушек, образующих последовательную цепь, включаются либо последовательно, либо параллельно. В последнем случае тот же ток по этой катушке будет проходить при удвоенном номинальном токе прибора. Добавочное сопротивление параллельной цепи секционируется, в результате этого имеется несколько пределов и по напряжению. Кроме того, обычно выводится еще и так называемый 1000-омный зажим, служащий для присоединения наружных добавочных сопротивлений. Так как номинальный ток параллельной цепи электродинамических ваттметров составляет 30 мА, то этот зажим соответствует напряжению 30 В. На схеме R 1, R 2и R 3 — добавочные сопротивления.

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.



Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



Сейчас читают про: