Раздел 5. Измерение мощности

5.1 Измерение мощности

Метод амперметра и вольтметра

Из формулы Р = I* U видно, что в цепи постоянного тока мощность можно

измерить косвенным методом по показаниям амперметра и вольтметра. При этом возможны две схемы включения приборов:

Действительное значение мощности, потребляемой нагрузкой, равно Pа = Ui*Ii.

В первой схеме амперметр показывает значение тока нагрузки, а вольтметр -

сумму падений напряжений на амперметре и на нагрузке. Мощность, определенная по показаниям приборов, равна:

P=(Ui+Ua)*Ii=Ui*Ii+Ua*Ii=P_A+P_a

Найдем значение методической погрешности для первой схемы:

Во второй схеме показания вольтметра соответствуют напряжению на нагрузке Uн, а амперметр показывает сумму токов, протекающих по нагрузке и по вольтметру. Измеренное значение мощности равно:

P=Ui(Ii+IA)=Ui*Ii+Ui*Ia

Найдем значение методической погрешности для второй схемы:

Измерение в цепях мощности постоянного тока ваттметрами.

В настоящее время для измерения мощности постоянного и переменного тока

используют электродинамические и ферродинамические ваттметры.

Для измерения мощности переменного тока широко применяются

ферродинамические ваттметры.

Ферродинамическим ваттметрам свойственны все достоинства и недостатки, характерные для ферродинамических ИМ по сравнению с электродинамическими. Точность их ниже по сравнению с электродинамическими, но более высокая чувствительность и механическая прочность обеспечивают широкое применение ферродинамических ваттметров.

Более просто мощность в цепях постоянного тока измеряется с помощью электродинамического ваттметра (один стрелочный механизм имеет две обмотки). Показания ваттметра («+» или «-») завися от направления тока в обмотке. «Начало» обмоток обозначается * или + . Выводы обозначенные * называются генераторными выводами или генераторными зажимами, т.к. они чаще всего оказываются включенными в провода идущие от источника тока (к генератору), а не к нагрузке.

Ваттметр имеет две цепи: одна из них включена последовательно, а другая параллельно нагрузке. Через первую протекает ток нагрузки, а через вторую напряжение источника. Первая обмотка называется последовательной цепью ваттметра, а другая - параллельной. Иногда их еще называют «цепь тока» и «цепь напряжения». Генераторный зажим токовой обмотки всегда включается в сторону источника питания.

Для уменьшения методической погрешности генераторный зажим может подключаться следующим образом.

Т ак же как и в методе амперметра-вольтметра, погрешность возникает из-за шунтирующего действия нагрузки сопротивлением обмотки напряжения и падения напряжения на токовой обмотке.

Сравнивая схемы нетрудно заметить, что первую схему целесообразно применять при сравнительно большом сопротивлении нагрузки, а вторую при относительно малом сопротивлении нагрузки. Значение сопротивления токовой цепи указывается на циферблате прибора.

Измерение в цепях мощности переменного тока ваттметрами.

Схемы, приведенные выше, могут применяться для измерения мощности на переменном токе. Показания ваттметра определяются соотношением P=U*I*cosφ.

φ определяется характером нагрузки. Обычно ваттметры ЭМ типа используются для измерения мощности в цепях переменного тока частотой 50 Гц. С увеличением частоты появляется индуктивный характер катушек и точность показаний уменьшается. Однако рабочая область частот ваттметра ЭДС может достигать нескольких кГц. Ваттметр Д568 применяется в диапазоне частот до 5 кГц. Ферродинамические ваттметры , содержащие магнитные сердечники , обладают более высокой чувствительностью , однако частотные свойства хуже из-за потерь в сердечнике.