Файл: Электрические измерения. Общий курс учебник.pdf

включены соответственно конденсатор Сх, емкость которого измеря­ ется, и конденсатор постоянной емкости С0. Сопротивления катушек делаются настолько малыми, чтобы ими можно было пренебречь по сравнению с сопротивлениями конденсаторов и считать, что Іх ~- = Ub)Cx; І2 — Uo)C0. Отклонение подвижной части логометра опре­ деляется отношением токов в обмотках подвижных катушек, т. е.

a-FiUIJ-FiCjCo),

т.е. каждому значению емкости Сх соответствует определенное положение подвижной части прибора, вследствие чего пікалу можно градуировать в единицах емкости. От на­ пряжения питания показания фарадметра

не зависят.

через баллистический гальванометр, отсчитывая первое максималь­ ное отклонение его подвижной части ocl m .

Искомая емкость

где Сg — баллистическая постоянная гальванометра.

20. Измерение мощности, энергии, угла сдвига фаз и частоты

Измерение мощности постоянного и переменного однофазного тока. Из выражения Р — UI для мощности постоянного тока видно, что ее можно измерять косвенным методом при помощи вольтметра и амперметра. Однако при этом способе необходимо производить одно­ временный отсчет по двум приборам и вычисления, что усложняет измерение и снижает его точность.

На практике для измерения мощности постоянного и перемен­ ного тока применяются приборы — ваттметры.

Для ваттметров используются электродинамические, ферроди­ намические и редко — индукционные измерительные механизмы. Электродинамические ваттметры делают переносными, высоких клас-

144

сов точности и применяют для точных измерении мощности посто­ янного и переменного тока на низких и повышенных частотах (до 2000 Гц). Ферродинамические ваттметры чаще всего бывают стацио­ нарными, имеют относительно низкий класс точности (1—1,5). При­ меняются они главным образом на переменном токе промышленной частоты. На постоянном токе они имеют значительную погрешность, обусловленную гистерезисом.

Индукционные ваттметры по своему принципу действия могут работать только на переменном токе, имеют низкий класс точности (2,5), в настоящее время почти но применяются.

Для измерения мощности на высоких частотах могут применяться термоэлектрические и электронные ваттметры.

8

Рис. 89. Измерение мощности ваттметром: а — схема вклю­ чения прибора; б — векторная диаграмма

На рис. 89, а и б показаны схемы электродинамического ватт­ метра, включение его для измерения мощности, потребляемой на­ грузкой Н, и его векторная диаграмма. Неподвижная катушка 1 включается в цепь нагрузки последовательно и называется после­ довательной катушкой ваттметра. Подвижная катушка 2 с доба­ вочным сопротивлением г д включается параллельно нагрузке и называется параллельной цепью ваттметра.

Для ваттметра, включенного в цепь постоянного тока на основа­ нии (62), будем иметь

Для получения равномерной шкалы в ваттметрах необходимо постоянство —^f-- В электродинамических приборах это осуществля­ ется соответствующей формой, размерами и начальным положением катушек.

Б ферродииамических ваттметрах постоянство ооеспечивается равномерным и радиальным магнитным полем воздушного

145

где

Рассмотрим работу электродинамического ваттметра на перемен­ ном токе. Векторная диаграмма (рис. 89, б) построена для индуктив­ ного характера нагрузки. Вектор тока / м — параллельной цепи отстает от вектора U на угол у вследствие некоторой индуктивности подвижной катушки.

На основании (62)

мощность лишь в двух случаях: при у = 0 ж'у = ф. Условие у ----- О может быть достигнуто созданием резонанса напряжений в парал­ лельной цени, например включением конденсатора С соответствую­ щей емкости, как это показано штриховой линией на рис. 89, а.

Однако резонанс напряжений будет лишь при некоторой определен­ ной частоте. С изменением частоты условие у --- 0 будет нарушено. При у Ф 0 ваттметр измерит мощность с погрешностью р\., которая

если вследствие малости угла у (обычно угол у не больше 40—50') при­ нять sin у ^у, cos у ^ 1) угол у выразить в минутах, а погреш­ ность — в %. Из (95) следует, что при углах ф, близких к 90°, угло­ вая погрешность может достигнуть очень большой величины.

В ферродинамических ваттметрах угловая погрешность зависит от разности углов у и 6 (рис. 89, б), где Ѳ — угол между векторамитока / и потока Фі в зазоре сердечника, зависящий от потерь на гистерезис и вихревые токи в сердечнике. Второй, специфической для ваттметров погрешностью является погрешность, обусловленная

146

в катушках прибора и считать нагрузку H чисто активной, погреш­ ности, обусловленные потреблением мощности приборами, равны:

для схемы рис. 90, а

h(U-Uà РА

100, [%],

для схемы рис. 90, б

100, [ % ] ,

где РА И PU — мощности, потребляемые последовательной п парал­ лельной обмотками ваттметра.

б)

la

А

ные значения лишь при измерениях мощности в маломощных цепях, т. е..когда величины РА И PU соизмеримые Р.

Из выражения (62) следует, что если поменять знак только одного из токов, то изменится направление отклонения подвижной части прибора. У ваттметра имеются две пары зажимов (последователь­ ной 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 знаком «*» (звездочка) и называется «генераторным зажимом».

При питании ваттметра от общей цепи генераторные зажимы нужно включать к одному полюсу источника, т. е. соединять их вместе.

Электродинамические ваттметры имеют обычно несколько пределов изме­ рения по току и по напряжению, чаще всего два предела по току, например 5 и 10 А, и три по напряжению — 30, 150 и 300 В. Такие приборы снабжаются неименованными шкалами, и для того чтобы найти величину мощности, изме­ ренную ваттметро.м, необходимо число делений, указываемое стрелкой, умно­ жить на постоянную прибора С, которая определяется по формуле

С = - Г " о м / н о м , Вт/дел.,

147