2 Ваттметр электродинамической системы

В измерительном механизме электродинамической системы вращающий момент возникает в результате взаимодействия магнитных полей неподвижной и подвижной катушек с токами (рис. 6.5). Неподвижная катушка обычно состоит из двух одинаковых частей, разделенных воздушным зазором. При протекании токов в катушках возникают силы, стремящиеся повернуть подвижную часть так, чтобы магнитные потоки неподвижной и подвижной катушек Ф₁ и Ф₂ совпали.

При измерении мощности электродинамическим ваттметром неподвижная катушка (обе секции) включается последовательно с нагрузкой и по ней проходит ток нагрузки (I₁), поэтому катушка называется токовой. К подвижной катушке подводится напряжение нагрузки (U), она называется катушкой напряжения.

Таким образом, показания электродинамического ваттметра соответствует активной мощности нагрузки

(6.5)

В ваттметрах направление отклонения указателя изменяется при изменении полярности тока или напряжения, поэтому зажимы последовательной и параллельной цепей ваттметра имеют разметку. Зажимы, обозначенные звездочкой (*) называются генераторными и должны включаться в линию со стороны генератора, т.е. со стороны

поступления энергии.

Электродинамические ваттметры обычно выполняются многопредельными как по току, так и по напряжению.

Градуируются ваттметры в делениях так, что при номинальных токе (I_Н) и напряжении (U_Н) и при стрелка отклоняется на полное число делений шкалы (100 или 150 дел.). Для определения измеренного значения мощности отсчитанное число делений надо умножить на постоянную (цену деления) С_Н., которая для каждого предела измерения вычисляется по формуле

(6.6).

Расширение пределов измерения электродинамических ваттметров как и счетчиков в цепях переменного тока производится с помощью измерительных трансформаторов тока и напряжения.

В лабораторной практике применяются главным образом электродинамические ваттметры классов точности 0,1; 0,2; 0,3; 0,5.

3 Измерительные трансформаторы тока (итт) и напряжения (итн)

Измерительные трансформаторы тока и напряжения обычно состоят из двух электрически изолированных обмоток W₁ и W₂ (первичной и вторичной), намотанных на общий замкнутый сердечник из листовой электротехнической стали или пермаллоя.

Для ИТТ, если пренебречь намагничивающим током, будет справедливо равенство . Отсюда

.

У трансформаторов напряжения добиваются предельно малых падений напряжений в обмотках. При таких условиях

.

По способу включения измерительных трансформаторов в первичную цепь, а также по способу подключения приборов ко вторичным обмоткам и по параметрам нагрузки ИТТ и ИТН существенно отличаются друг от друга.

Первичная обмотка ИТТ включается в цепь нагрузки последовательно, во вторичную обмотку последовательно между собой включаются амперметры, токовые катушки ваттметров, счетчиков, фазометров, катушки реле и все они, следовательно, обтекаются током I₂. Первичная обмотка ИТН включается в измерительную цепь параллельно. К его вторичной обмотке параллельно между собой, т.е., на одно и тоже напряжение U₂, подключаются вольтметры, цепи напряжения ваттметров, счетчиков, фазометров и т.д.

На щитках измерительных трансформаторов указываются номинальные первичные и вторичные величины: I_1H и I_2H – для трансформаторов тока и U_1Н и U_2Н для ИТН. Тогда номинальные коэффициенты трансформации равны

– для ИТТ;

– для ИТН.

Номинальный коэффициент трансформации К_Н – для данного трансформатора величина постоянная.

При использовании измерительных трансформаторов измеряются приборами вторичные величины, а первичные определяются как:

Для ИТТ I_2H обычно равен 5 А (реже 1 или 0,5 А). Для ИТН  В или  В.

ИТТ работает в режиме близком к короткому замыканию, поскольку в его вторичную обмотку включаются приборы, имеющие малое сопротивление. Разрыв вторичной цепи (режим холостого хода) является аварийным случаем, так как при этом во вторичной обмотке трансформатора возникает большая ЭДС (2 – 5 кВ), опасная для жизни, которая может также привести к порче изоляции обмоток трансформатора.

ИТН работает в режиме близком к режиму холостого хода, поскольку к его вторичной обмотке подключаются приборы с большим сопротивлением. Короткое замыкание вторичной обмотки приводит к резкому увеличению токов в обмотках.

Для защиты ИТН от короткого замыкания в его первичной цепи ставятся плавкие предохранители.

Для правильного подключения приборов к измерительным трансформаторам зажимы трансформаторов стандартно маркируются особыми знаками. Зажимы первичной обмотки ИТТ маркируются буквами Л₁ и Л₂ (линия), вторичной обмотки – буквами И₁ и И₂ (измерительная цепь). Зажимы первичной обмотки ИТН обозначатся буквами А и Х, зажимы вторичной а и х

Стандартная маркировка зажимов позволяет определить направление протекания вторичного тока по известному направлению тока в первичной обмотке. Так, если принять, что в первичной обмотке ток протекает в направлении от Л₁ к Л₂ (от А к Х), то в вторичной обмотке направление тока от зажима И₂ к И₁ (от х к зажиму а).