Измерение мощности в цепях постоянного тока
Для измерения мощности используют метод амперметра и вольтметра, а также метод ваттметра.
Распространенными являются две схемы реализации метода амперметра и вольтметра.
а) Схема для малых сопротивлений (Rн<<Rv)
б) Схема для больших сопротивлений(Rн>>RA)
Схема а) используется при малых сопротивлениях нагрузки (т.е. гораздо меньших, чем сопротивление вольтметра). Схема б применяется тогда когда сопротивление нагрузки велико, т.е когда оно гораздо больше чем сопротивление амперметра.
По схеме а) 
в этом случае
мощность потребляемая вольтметром и
является погрешностью этой схемы. Для
уменьшения
необходимо увеличить сопротивление
вольтметра.
По схеме б) 
погрешность этой
схемы это
, для уменьшения
необходимо уменьшать сопротивление
амперметра.
Метод амперметра – вольтметра имеет следующий недостаток: необходимо производить отсчет по двум приборам и необходимо вычислять мощность.
Для измерения мощности в цепях постоянного и переменного тока широко применяются электродинамические и ферродинамические ваттметры.
Схема включения ваттметра:
На постоянном токе отклонение стрелки ваттметра будет иметь вид:
.
- удельный
противодействующий момент,
-
сопротивление катушки измерительного
механизма,
-
взаимная индуктивность катушек. Для
обеспечения равномерности шкалы
конструктивно делают
.
,
- чувствительность,
- добавочное
сопротивление. На постоянном токе
пропорциональна мощности. На переменном
токе
.
Угол
существует, так как имеется активно -
индуктивный характер цепи тока
.
- уравнение шкалы на переменном токе.
Отличие от нуля угла приводит к появлению погрешности (угловая погрешность ваттметра), поэтому в ваттметре применяются специальные меры для уменьшения (наиболее часто включают емкость для достижения резонанса в цепи тока ).
Однако при изменении частоты напряжения исследуемой цепи условие резонанса нарушается.
Относительная угловая погрешность оценивается так:
.
Второй составляющей погрешности ваттметра является погрешность, обусловленная потреблением мощности катушками прибора.
Возьмем две схемы включения ваттметра
а) б)
Для упрощения
анализа считаем, что
- это активная нагрузка
,
и не будем учитывать фазовые сдвиги
между токами и напряжениями в обмотках.
Погрешности измерения мощности для данных схем а) и б) имеют вид:
,
-
мощность потребляемая последовательной
обмоткой ваттметра.
.
- мощность,
потребляемая параллельной ветвью
прибора.
Для правильного включения ваттметра один из видов обмоток обозначен звездочкой (они называются генераторными зажимами ваттметра).
Для определения показаний ваттметра необходимо количество делений умножить на постоянную ваттметра С (Вт/дел)
,
-
максимальное количество делений,
- указывается на щитке прибора.
В случае, когда необходима высокая точность измерения мощности, используют компенсатор, с помощью которого поочередно измеряют ток нагрузки и напряжение нагрузки и вычисляют значение мощности. При измерении активной мощности, кроме электродинамических и ферродинамических ваттметров, используют также цифровые и электронные ваттметры.
Непосредственное включение ваттметра в цепь возможно, если I<20A, U<600В. Для расширения пределов измерения используются трансформаторы тока и напряжения.
В этом случае показания ваттметра необходимо умножить на коэффициенты трансформации по току и по напряжению.
Лекция №16