Merjenje DC in AC enofaznega toka

Iz izraza za moč enosmernega toka P = IU je razvidno, da jo lahko merimo z ampermetrom in voltmetrom po posredni metodi. Vendar je v tem primeru potrebno izvajati sočasna odčitavanja dveh instrumentov in izračune, kar oteži meritve in zmanjša njihovo natančnost.

Za merjenje moči v DC in enofazni izmenični tok uporabljajo naprave, imenovane vatmetri, ki uporabljajo elektrodinamične in ferodinamične merilne mehanizme.

Elektrodinamični vatmetri so izdelani v obliki prenosnih naprav z visokimi razredi točnosti (0,1-0,5) in se uporabljajo za natančne meritve izmenične in enosmerne moči pri industrijskih in povišanih frekvencah (do 5000 Hz). Ferodinamični vatmetri se pogosteje pojavljajo v obliki panelnih instrumentov z relativno nizkim razredom točnosti (1,5 - 2,5).

Takšni vatmetri se uporabljajo predvsem v izmeničnem toku industrijske frekvence. Pri enosmernem toku imajo znatno napako zaradi histereze jeder.

Za merjenje moči pri visokih frekvencah se uporabljajo termoelektrični in elektronski vatmetri, ki so magnetoelektrični merilni mehanizem, opremljen s pretvornikom aktivne moči v enosmerni tok. Močnostni pretvornik izvede operacijo množenja ui = p in pridobivanje signala na izhodu, ki je odvisen od produkta ui, to je moči.

Na sl. 1, prikazana pa je možnost uporabe elektrodinamičnega merilnega mehanizma za izdelavo vatmetra in merjenje moči.

riž. 1. Preklopna shema vatmetra (a) in vektorski diagram (b)

Stacionarna tuljava 1, zaporedno povezana z obremenitvenim vezjem, se imenuje serijsko vezje vatmetra, gibljiva tuljava 2 (z dodatnim uporom), povezana vzporedno z obremenitvijo, vzporedno vezje.

Za konstanten vatmeter:

Razmislite o delovanju elektrodinamičnega vatmetra na izmenični tok. Vektorski diagram sl. 1, b je zasnovan za induktivno naravo obremenitve. Vektor toka Iu vzporednega tokokroga zaostaja za vektorjem U za kot γ zaradi določene induktivnosti gibljive tuljave.

Iz tega izraza sledi, da vatmeter pravilno meri moč samo v dveh primerih: ko je γ = 0 in γ = φ.

Stanje γ = 0 je mogoče doseči z ustvarjanjem napetostna resonanca v vzporednem vezju, na primer z vključitvijo kondenzatorja C ustrezne kapacitivnosti, kot je prikazano s pikčasto črto na sl. 1, a. Vendar bo napetostna resonanca le pri določeni specifični frekvenci. Pogoj za spremembo frekvence γ = 0 je kršen. Kadar γ ni enak 0, meri vatmeter moč z napako βy, ki jo imenujemo kotna napaka.

Pri majhni vrednosti kota γ (γ običajno ne več kot 40-50 ') relativna napaka

Pri kotih φ blizu 90 ° lahko kotna napaka doseže velike vrednosti.

Druga, specifična napaka vatmetrov je napaka, ki jo povzroča poraba energije njegovih tuljav.

Pri merjenju moči, ki jo porabi obremenitev, dva stikalna vezja vatmetrov, ki se razlikuje po vključitvi njegovega vzporednega vezja (slika 2).

riž. 2. Sheme za vklop vzporednega navitja vatmetra

Če ne upoštevamo faznih premikov med tokovi in ​​napetostmi v tuljavah in menimo, da je breme H čisto aktivno, sta napaki βa) in β(b) zaradi porabe energije navitij vatmetra za vezja na sl. 2, a in b:

kjer sta P.i in P.ti - moč, ki jo porabita zaporedno in vzporedno vezje vatmetra.

Iz formul za βa) in β(b) je razvidno, da imajo lahko napake znatne vrednosti le pri merjenju moči v tokokrogih majhne moči, tj. ko sta Pi in P.ti sorazmerna z Rn.

Če spremenite znak samo enega od tokov, se spremeni smer odklona gibljivega dela vatmetra.

Vatmeter ima dva para sponk (zaporedna in vzporedna vezja) in glede na njihovo vključitev v vezje je lahko smer odklona kazalca različna. Za pravilno priključitev vatmetra je ena od vsakega para sponk označena z «*» (zvezdico) in se imenuje «generatorska sponka».