Файл: Быков М.А. Электрические измерения электрических величин [учеб. пособие].pdf

В многопредельных вольтметрах последовательно с катуш­ ками включается не одно, а несколько добавочных сопротив­ лений.

Подключая к схеме вольтметра соответствующие добавоч­ ные сопротивления, меняют таким образом предел измерения прибора.

Ul>U2>U3).

Рис. 111-29

Электродинамические ваттметры

В электродинамических ваттметрах (рис. III-30) подвиж­ ная и неподвижная катушки прибора образуют самостоятель­ ные цепи: неподвижная катушка / включается последователь­ но с нагрузкой (как амперметр) и называется стоковой или последовательной обмоткой» ваттметра, подвижная катушка 2

вместе с добавочным сопротивлением / ? д о б включается па­

схемы.

Щ

ветствующие преобразования, получим уравнение шкалы элек­ тродинамического ваттметра для постоянного тока:

Из уравнения (Ш-21) следует, что угол отклонения под­ вижной части электродинамического ваттметра а пропорцио­ нален произведению мощности (в первой степени) и множите-

дМ-

101

В цепях переменного тока входное напряжение и и токи і

и ів , протекающие в обмотках прибора, сдвинуты между собой по фазе на определенные фазовые углы. Примем, что

и — Uт sin mt; i — I m sin (<ot — 9); iB = 7m .B sin (mt—Ô).

В общем случае сопротивление обмотки напряжения Z B сле­ дует считать комплексным, так как катушка 2 обладает неко­

Подставив мгновенные значения токов в уравнение для •Мвр.ср и проделав тригонометрические преобразования (при-

Угол сдвига фаз между напряжением и током в обмотке напряжения ваттметра ô усложняет выражение для тИвр.ср>

усложняет характер зависимости между углом отклонения прибора и измеряемой мощностью. В приборах, где активная составляющая сопротивления этой обмотки значительно боль­ ше индуктивной составляющей, угол ô пренебрежимо мал и практически можно считать, что ток / в и напряжение U сов­ падают ло фазе. Если же это условие не выполняется, в ватт­ метрах принимаются специальные меры (ом. ниже), позво­ ляющие скомпенсировать влияние индуктивного сопротивле­ ния, т. е. сделать 0=0. Тогда при ô = 0 cosô—1, cos((p—ô) = =*cos<p и уравнение шкалы электродинамического ваттметра на переменном токе принимает вид

*

Таким образом, на переменном токе электродинамический ваттметр измеряет активную мощность (P = £//cos<p), при­ чем показания прибора как на переменном токе, так и на по­ стоянном будут совпадать, так как в каждом случае угол от­ клонения подвижной части прямо пропорционален мощности.

102

Это позволяет градуировать ваттметры и поверять их на по­ стоянном токе, а пользоваться для измерения—на переменном токе промышленной и низких звуковых частот (до нескольких сотен герц).

Большая часть ваттметров рассчитывается не на один, а на несколько пределов измерения по току и напряжению, что позволяет значительно расширить их рабочий диапазон.

Расширение пределов измерения по току производится пе­ реключением секций неподвижной катушки с последователь­ ной схемы на параллельную (если катушка состоит из двух частей), аналогично тому, как это делается в электродинамиче­ ских амперметрах.

Пределы намерения по напряжению изменяют путем под­ бора добавочных сопротивлений, как это делается в электро­ динамических вольтметрах. В лабораторной практике широко распространены ваттметры с двумя пределами по току (на­ пример, на 2,5 и 5 а) и тремя пределами по напряжению (на-" пример, на 75, 150 и 300 в), обеспечивающие шесть значений номинальных мощностей шкалы.

<хн^-полное число делений шкалы.

Пользуясь ваттметрами, следует иметь в виду, что направ­ ление отклонения стрелки прибора зависит от взаимного на­ правления токов в подвижной и неподвижной катушках. Если изменить направление тока одновременно в обеих катушках,

Зажимы со звездочками называют «генераторными», по­ скольку этими зажимами прибор включается в сторону генера­ тора, питающего данную цепь и нагрузку.

На рис. III-32 приведены две возможные схемы включения ваттметра, выполненные с соблюдением правила «генератор­ ных зажимов».

103

При измерении небольших мощностей собственная мощность, расходуемая в приборе, может оказаться соизмеримой с мощ­

пользуются схемой рис. Ш-32, а, поскольку мощность, потреб­

ляемая в последовательной цепи ваттметра, несколько мень­ ше, чем в параллельной.

В ваттметрах высокого класса точности применяют темпе­ ратурную и частотную компенсацию, одна из схем которых приведена на рис. Ш-ЗЗ.

0

температура оказывает на работу прибора небольшое влияние и в ваттметрах класса точности ниже, чем 0,5, этой погрешно­

стью пренебрегают.

104