11.8. Показания приборов различных систем в цепях несинусоидального тока

Стандартные электроизмерительные приборы (вольтмет­ры и амперметры) (предназначены для измерения постоянно­го или синусоидального переменного токов. Приборы пере­менного тока отличаются друг от друга по принципу дейст­вия и измеряют различные физические величины, но все они проградуироваиы так, чтобы показывать действующее значе­ние синусоидального тока или напряжения. В связи с этим, при попытке измерения несинусоидальных напряжений и то­ков, показания приборов различных систем могут резко раз­личаться между coбой.

Рассмотрим напряжения или токи, измеряемые прибора­ми различных систем.

Для измерения постоянных напряжений и токов приме­няются приборы магнитоэлектрической системы, которые ре­агируют на среднее значение функции за период

Для измерения действующих значений напряжения или тока предназначаются приборы электромагнитной, электро­динамической, тепловой систем, показания которых

Электронные приборы (вольтметры) переменного тока по принципу действия делятся на две группы.

Приборы одной группы реагируют на среднее по модулю значение напряжения. Градуировка их соответствует дейст­вующему значению синусоидального напряжения. Как из­вестно, действующее значение напряжения связано со сред­ним по модулю посредством коэффициента формы (11.17)

Для синусоиды , поэтому показание такого вольтметра

.

Приборы второй группы реагируют на пиковое (макси­мальное) значение измеряемой несинусоидальной величины проградуированы они таким образом, чтобы показывать действующее значение синусоидальной функции. В этом случае показание электронного вольтметра

Пример 11.8.Определить показания магнитоэлектрического, электромагнитного, электродинамического, теплового и электронных вольтметров, включенных на несинусоидальное напряжение в форме меандра (рис. 11.3), где .

а) б)

Рис.11.3

Решение

Постоянная составляющая напряжения отсутствует вви­ду симметрии кривой относительно оси

ординат ( см.§11.2). Поэтому показание магнитоэлектрического вольтметра.

Действующее (среднеквадратичное) значение измеряемого напряжения равно 100В, поскольку

квадрат функции (рис. 11.36)равен 10000.Следовательно, показания вольтметров

электромагнитной, электродинамической, тепловой систем

Среднее по модулю значение напряжения равно100В. Таким образом, электронный

вольтметр, реагирующий на среднее по модулю напряжение, покажет

Максимальное значение напряжения . По­этому показание электронного

пикового вольтметра

Пример 11.8 иллюстрирует различие, показаний прибо­ров в цепи несинусоидального тока. Действующие значения несинусоидального напряжения можно измерять приборами электромагнитной, электродинамической, тепловой систем, но не электронными вольтметрами. Более подробные изме­рения осуществляются анализаторами спектра, которые из­меряют амплитуды гармонических составляющих несинусоидального напряжения.

Активные мощности в цепях несинусоидалыюго тока из­меряются обычными ваттметрами.