12.2 Измерения мощности, энергии и коэффициента мощности
12.2.1 Измерения мощности в цепях постоянного тока
Мощность можно измерять (определитель), измерив ток и напряжение с помощью амперметра и вольтметра: P=UVIA.
Погрешность измерения состоит из погрешностей PV и PA и погрешности метода. Последняя обусловлена потреблением мощности приборами и зависит от схемы их включения
-
относительная погрешность метода.
При измерении сравнительно больших мощностей δМ пренебрежительно мало, при измерении небольших мощностей следует выбирать схему, обеспечивающую меньшее значение δМ, т.е. нужно знать РV и РА и учитывать их.
При измерении мощности с помощь PV и PA наиболее часто используют магнитоэлектрические приборы, которые обеспечивают широкий диапазон измерений и сравнительно высокую точность.
Но метод PV и PA неудобен, т.к. необходимо одновременно снимать показания двух приборов и выполнять вычисления.
Применяют
ваттметры (электродинамические,
ферродинамические). Электродинамические
– лабораторные, феррадинамические –
щитовые, но их на постоянном токе
стараются не применять из-за значительной
погрешности. Результат измерения
определяется как СW=
;
полное число делений шкалы.
P=CWNN,
где, Сw-постоянная ваттметра; NN- отсчет по шкале.
Несмотря на удобство, ваттметры на постоянном фоне имеют ограниченное применение из-за сравнительно узкого диапазона измерений. Обычно они выпускаются на токи от 0,01 до 10А и напряжения 30÷600В, что значительно уже диапазона измерений PV и PA постоянного тока.
12.2.2 Измерение мощности в цепях однофазного переменного тока
Измерение активной мощности. Для измерения активной мощности в цепях однофазного переменного тока применяются ваттметры – электро и ферродинамические на частотах до 10000Гц, термоэлектрические и электронные на более высоких частотах.
Схема вклюячения ваттметра (электромеханического)
У ваттметра имеются две пары зажимов (последовательной и параллельной цепей) и в зависимости от их включения в цепь направление отклонения указателя может быть различным. Для правильного включения ваттметра один из каждой пары зажимов обозначается «звездочкой» и называется «генераторным зажимом».
Непосредственное включение ваттметра в цепь применяется обычно при значениях тока и напряжения до 10А и 600В. Свыше применяют ИТТ и ИТН.
Индуктивный характер параллельной цепи PW является причиной появления т.к. угловой погрешности ваттметра. Что это? Рассмотрим векторную диаграмму.
У электродинамических приборов
,
для нашего случая
Т.е. очевидно, что при активно-индуктивной нагрузке показания PW завышены, а при активно-емкостной - занижены.
Угловая погрешность
βγ≈
Нужно помнить еще и то, что погрешности ваттметров значительны при измерениях в маломощных цепях (из-за потребления мощности обмотками).
В маломощных цепях целесообразно применять электронные ваттметры – они позволяют измерять мощность с 10-7Вт
Измерение реактивной мощности. В однофазных цепях не имеет большого практического значения измерений реактивной мощности. Поэтому однофазные варметры серийно не выпускаются.
Реактивную мощность однофазного потребителя можно измерить (определитель) измерив его активного и полную мощность с помощью PW, PA и PV:
Qx=
,