3. Лабораторная работа n3 поверка ваттметра электродинамической системы

3.1.Цель работы.

3.1.1. Изучить схему поверки ваттметра;

3.1.2. Определить класс точности поверяемого ваттметра;

3.1.3. Изучить методы поверки измерительных приборов.

3.2.Основные теоретические положения

(см. лабораторную работу N1)

Измерительный механизм ваттметра электродинамической системы. Внутри неподвижной катушки вращается укрепленная на оси бескаркасная рамка из изолированной проволоки; ток в нее поступает по спиральным пружинкам, так же как в приборах магнитоэлектрической системы. Взаимодействие токов подвижной обмотки и неподвижной создает необходимый вращающий момент. Механизм такого рода снабжается воздушным или магнитоиндукционным успокоителем.

Уравнение шкалы механизма электродинамической системы имеет вид:

1 dМ

 = ----- I1 I2 -------.

W d

Взаимная индуктивность М зависит от расположения подвижной катушки относительно неподвижной обмотки, и величина dМ/d является некоторой функцией угла  между плоскостями, в которых расположены катушки. Учитывая это, полученное выше уравнение шкалы можно написать в таком виде:

1

 = ------ I1 I2 f().

W

Электродинамические приборы используют в качестве амперметров, вольтметров и ваттметров.

Если катушки измерительного механизма электродинамической системы включить в цепь, как показано на рис. 3.1., то пользуясь обозначениями на рисунке, имеем:

U

I2 = ----- ,

Rв

Rв = R +Rд.

Тогда:

1 dМ dМ

 = ------ U I1 ----- = К Р -----,

W Rв d d

где К = const, Р - мощность.

Чтобы шкала прибора была равномерной, необходимо иметь:

dM

---- = const

d

Это достигается путем выбора размеров и формы катушек и их начального взаимного положения.

При включении ваттметра в цепь переменного тока уравнение шкалы прибора:

1 dМ

 = ------- U I cos( - ) ------,

W Zв d

где Zв - модуль полного сопротивления параллельной цепи ваттметра;

• - угол сдвига между I2 и U, возникающий вследствие реактивности параллельной цепи и являющийся угловой погрешностью ваттметра.

Для того чтобы  было пропорционально мощности переменного тока, стремятся сделать угол  возможно малым. Хотя электродинамические ваттметры применимы как на постоянном токе, так и на переменном, градуируются же и поверяются они на, как правило, на постоянном токе.

Цена деления ваттметра определяется по формуле:

Uн Iн

Ср = -------,

Ан

где Uн, Iн - установленные пределы измерения, соответственно, по напряжению и по току;

Ан - полное число делений шкалы.

Для правильного включения ваттметра, один из зажимов параллельной и последовательной цепей отмечается значком (*). Эти зажимы включаются согласованно, как показано на рис. 3.1., со стороны источника питания и называют генераторными.

Рис. 3.1.

Электродинамические ваттметры выпускаются классов 0,2 и 0,5 и применяются в качестве переносных лабораторных приборов, при этом их показания остаются одинаковыми как на постоянном, так и на переменном токе.

В данной работе изучается косвенный метод поверки ваттметров электродинамической системы.

3.3. Проведение опыта.

3.3.1. Поверка ваттметра косвенным методом.

3.3.1.1. В данной работе поверка ваттметра осуществляется на основе вычислений, использующих результаты измерений тока и напряжения на активной нагрузке.

3.3.1.2. Соберите схему рис. 3.2.

Рис. 3.2.

3.3.1.3. Для расчета величины активной мощности используйте формулу:

Р = U I,

сравнив с расчетом по формуле:

Р = I² R

3.3.2. Поверка ваттметра при помощи измерителя угла рассогласования (сдвига по фазе между током и напряжением).

3.3.2.1. В данном разделе изучается косвенный метод поверки ваттметра при помощи фазометра. Для индуктивной нагрузки с известным активным сопротивлением определяется ток, напряжение и угол рассогласования и на базе полученных данных вычисляется значение активной мощности.

3.3. Обработка результатов опыта.

3.3.1. Измерьте величину напряжения и тока при активной нагрузке и занесите данные в Табл.3.1.

Таблица 3.1.

	Опытные данные			Расчетные значения
N	Рп,B	U,B	I,A	Расчетное значение Po=U*I		0, %

3.4.2. Сделайте расчет мощности по формулам:

Р = U I,

3.4.3. Сравните результаты косвенного расчета мощности с результатами измерения при помощи ваттметра. Вычислить абсолютную погрешность

 = Рп – Ро

3.4.4. Определите класс точности поверяемого ваттметра по формуле:

Рmax

_О.П. = ------ 100%,

Рн

, где Рmax – наибольшая абсолютная погрешность;

Рн – нормирующее значение (верхний предел измерения ваттметра).

3.4. Вопросы для самопроверки.

3.4.1. Приведите уравнение шкалы прибора электродинамической системы для измерения мощности в цепях постоянного и переменного напряжения.

3.4.2. Укажите область применения электродинамических приборов.

3.4.3. Нарисуйте схему включения ваттметра.

3.4.4. Определите цену деления ваттметра при:

Uн = 300В, Iн = 1А, Ан = 150;

Uн = 450В, Iн = 5А, Ан = 150;

Uн = 150В, Iн = 2А, Ан = 300.