Для ферродинамических, так же как и для электродинамических приборов, наиболее характерными являются ваттметры. Поэтому при рассмотрении измерительных цепей, погрешностей и методов их компенсации рассмотрим только однофазный ферродинамический ваттметр, наиболее характерными погрешностями которого являются частотная (угловая) погрешность, погрешность от нелинейности кривой намагничивания и погрешность от асимметрии воздушного зазора.
Угловая погрешность gb возникает вследствие различия фазовых соотношений в приборе и измерительной цепи. Однако в данных приборах задача компенсации погрешности имеет ряд особенностей, обусловленных наличием ферромагнитных масс. Вследствие потерь на гистерезис и вихревые токи в магнитопроводе, обмотке и расположенных вблизи катушки возбуждения металлических деталях магнитный поток катушек отстает по фазе от намагничивающего тока на угол e. При рассмотрении электродинамических приборов этот угол можно было считать равным нулю. Из-за индуктивности рамки ток в параллельной цепи отстает на угол b. В результате сдвиг фаз между магнитной индукцией В в воздушном зазоре и током I 2 в цепи рамки отличается от разности фаз между током и напряжением в сети на угол (e–b). Напомним, что для ферродинамических приборов МВР=kBI2 cos(B,I2).
|
|
В электродинамических ваттметрах компенсационная схема уменьшает погрешность, вызываемую только фазовым сдвигом в параллельной цепи (наличием угла b). В ферродинамических ваттметрах угол e больше b, поэтому для уменьшения разности (e–b) необходимо последовательно с рамкой включать добавочную индуктивность или вводить параллельно рамке емкостное сопротивление. В обоих случаях угол b возрастает. Угловая погрешность gb = 0, если e = b (или, что то же tg e = tg b). При использовании для компенсации погрешности конденсатора имеет место следующее равенство:
. (4.66)
Откуда искомое сопротивление xС = 1/wC будет
. (4.67)
Для определения значения емкости конденсатора необходимо знать tge (угол e).
Рис. 4.23. Схема параллельной цепи ваттметра с компенсацией угловой погрешности
Рассчитать эти параметры возможно, но трудно, поэтому в большинстве случаев их определяют экспериментально. Чаще всего для этого измеряют, например мостом переменного тока, индуктивное и активное сопротивления катушек и по полученным значениям активного сопротивления и индуктивности определяют потери на гистерезис и вихревые токи PFe и реактивную мощность Pr. Тогда искомое значение
. (4.68)
Погрешность от нелинейности кривой намагничивания проявляется в том, что отсчет по ваттметру одной и той же мощности различен при различных сочетаниях тока в нагрузке и напряжения. Практически погрешность появляется в тех случаях, когда напряжение сети или коэффициент мощности отличается от значений, при которых производилась градуировка прибора. Снизить погрешность от нелинейности кривой намагничивания можно выбором рабочего участка кривой намагничивания материала магнитопровода.
|
|
Погрешность асимметрии или погрешность электромагнитного взаимодействия обусловлена асимметрией воздушного зазора. Если разомкнуть цепь катушки возбуждения и установить включенной параллельную цепь, указатель ваттметра должен устанавливаться на нулевой отметке. В действительности рамка может занять другое положение соответствующее минимуму магнитного сопротивления для потока, создаваемого рамкой. Система “рамка с током – магнитопровод” представляет собой обращенный электромагнитный прибор, в котором катушка возбуждения вращается вокруг неподвижного ферромагнитного сердечника. Погрешность от асимметрии обычно не превышает десятых долей процента, уменьшить ее можно только тщательной регулировкой измерительного механизма в процессе сборки.