Файл: Попов В.С. Электрические измерения (с лабораторными работами) учебник.pdf

Р и с . 8-9. Схема для получения тока в параллельной катушке ваттметра, сдвинутого по фазе на 90° относи­ тельно напряжения (а), и векторная диаграмма парал­ лельной цепи указанной схемы (б).

Д568 класса точности 0,5. Для измерения мощности в це­ пях с большим сдвигом (cos фн = 0,1) служит ваттметр типа Д542 класса точности 0,5.

8-3. Ф Е Р Р О Д И Н А М И Ч Е С К И Й ВАТТМЕТР

Ферродинамический ваттметр имеет измерительный механизм системы того же названия (§ 2-4). Неподвижная

намагничивания, от вихревых токов и от гистерезиса. Потери в стальном сердечнике вызывают отставание по фазе последовательного магнитного потока Фг от тока /

237

этой цепи на угол е (рис. 8-10). Поэтому выражение угла поворота подвижной части [см. (8-4)] будет:

а — /с2 Пи cos (ф -f- е — фу) = к3 IU cos (ф -f- е — фу). (8-12) Выполнив условие фи = е, получим:

а = кя IU cos фи = к3Р,

т. е. угловая погрешность ваттметра будет равна нулю.

Р и с . 8 - 11 . Схема ферродииампческото ватт­ метра типа Д539.

Для выполнения условия фу = е при относительно больших значениях угла е угол фу увеличивают, приме­ няя добавочный резистор, выполненный частично или полностью не с бифилярной, а с обычной унифилярной обмоткой, как, например, у ваттметров типа Д539.

Погрешности от гистерезиса и вихревых токов снижают точность этих ваттметров (класс 1,5). Изготовляя магнитопровод из пермаллоя, можно получить ваттметры, удов­ летворяющие требованиям класса 0,5.

Схема ваттметра типа Д539 дана на рис. 8-11.

238

Ваттметр имеет: а) два номинальных тока с наимень­ шими значениями 10—20 мА и наибольшими — 5—10 А; б) четыре номинальных напряжения 30—75—150 и 300 В или 75—150—300—600 В. Они пригодны для постоянного и переменного тока с частотой 45—65—500 Гц.

Магнитопровод из пермаллоя и растяжки для крепле­ ния подвижной части позволили уменьшить номинальный ток в параллельной цепи до 3,0 мА. Мощность последова­ тельной цепи равна 0,15 Вт.

8-4. ИЗМЕРЕНИЕ МОЩНОСТИ ВАТТМЕТРОМ С И З М Е Р И Т Е Л Ь Н Ы М И Т Р А Н С Ф О Р М А Т О Р А М И

Измерение мощности в низковольтных цепях с боль­ шими токами производится ваттметром с трансформатором тока (рис. 8-12).

Первичная обмотка трансформатора тока соединяется последовательно с приемником энергии. К зажимам вто-

Рпс . 8-12. Схема соединения ваттметра с трансфор­ матором тока (а) и векторная диаграмма для указан ­ ной цепи (б).

ричной обмотки присоединяются последовательно соеди­ ненные амперметр и токовая цепь ваттметра. Параллель­ ная цепь ваттметра и вольтметр присоединяются к про­ водам первичной цепи.

Зажимы трансформатора Л1 и Иг соединяются между собой, чтобы генераторные зажимы ваттметра имели один потенциал. Ввиду этого вторичную обмотку трансформа­ тора тока заземлять нельзя.

239

Исходя пз схемы соединения и векторной диаграммы (рпс. 8-12, б), напишем выражение мощности, измеряе­ мой ваттметром:

Pw = I2U1 cos ф2 .

Умножив это выражение на номинальный коэффи­ циент трансформации трансформатора тока kHi, получим:

Таким образом, найденное значение мощности Р\, рав­ ное произведению показаний ваттметра и номинального коэффициента трансформации трансформатора тока, при­ ближенно равно измеряемой мощности Pv

У ваттметров, предназначенных для постоянной сов­

и-указывается номинальный коэффициент трансформатора тока, с которым произведена градуировка.

Погрешность в измерении мощности, вызванная приме­ нением трансформатора тока, зависит от токовой погреш­ ности трансформатора и угловой погрешности его.

Обозначив

напишем выражение для погрешности мощности, вызван­

Таким образом, погрешность измерения мощности, вызванная угловой погрешностью трансформатора тока, зависит не только от 6, но и от угла сдвига между током и напряжением в первичной цепи.

240 1

Измерение мощности в цепях высокого напряжения производится ваттметром с трансформаторами тока и напряжения (рис. 8-13).

Первичная обмотка трансформатора тока соединяется последовательно с приемником энергии; к зажимам вто­ ричной обмотки присоединяются последовательно соеди­ ненные амперметр и токовая цепь ваттметра.

Первичная обмотка трансформатора напряжения сое­ диняется с проводами первичной цепи; к зажимам вто-

ричной обмотки присоединяются вольтметр и цепь напря­ жения ваттметра. Один зажим каждой из вторичных обмо­ ток измерительных трансформаторов и их корпуса зазем­ ляются.

Исходя из схемы соединения и векторной диаграммы (рис. 8-13), напишем выражение мощности, измеряемой ваттметром:

Умножив (8-15) на произведение номинальных коэф­ фициентов трансформации трансформаторов, получим:

Так как

241

равное произведению показаний ваттметра и номиналь­

цепи ваттметра с точностью до Ьц совпадало по фазе с на­ пряжением первичной цепи трансформатора напряжения.

На рис. 8 - 1 4 дана правильная схема соединения ватт­ метра, при которой указательная стрелка ваттметра отклоняется от нуля шкалы вправо. На схеме стрелками показаны положительные направления токов.

На рпс. 8 - 15 дана неправильная схема соединения ваттметра, в которой генераторный зажим цепи тока ватт­ метра присоединен не к зажиму Их, а к зажиму И2 и нагрузочный зажим цепи тока присоединен не к зажиму из, а к зажиму Иг трансформатора тока. Вследствие этого фаза тока в последовательной цепи ваттметра измени­ лась на половину периода, вектор тока повернулся на 180° (рис. 8-15). При этой схеме соединения мощпость,

и, следовательно, подвижная часть ваттметра отклонится в обратную сторону.

242