Măsurarea curentului monofazat DC și AC

Din expresia pentru puterea curentului continuu P = IU, se poate observa că aceasta poate fi măsurată folosind un ampermetru și un voltmetru printr-o metodă indirectă. Cu toate acestea, în acest caz, este necesar să se efectueze citiri simultane de la două instrumente și calcule, care complică măsurătorile și reduc precizia acesteia.

Pentru a măsura puterea în DC și curent alternativ monofazat folosesc dispozitive numite wattmetre care folosesc mecanisme de măsurare electrodinamice și ferodinamice.

Wattmetrele electrodinamice sunt produse sub formă de dispozitive portabile cu clase de precizie ridicate (0,1 — 0,5) și sunt utilizate pentru măsurători precise ale puterii AC și DC la frecvențe industriale și ridicate (până la 5000 Hz). Wattmetrele ferrodinamice se găsesc mai des sub formă de instrumente de panou cu o clasă de precizie relativ scăzută (1,5 — 2,5).

Astfel de wattmetre sunt utilizate în principal în curent alternativ de frecvență industrială. La curent continuu, au o eroare semnificativă din cauza histerezisului nucleelor.

Pentru a măsura puterea la frecvențe înalte, se folosesc wattmetre termoelectrice și electronice, care sunt un mecanism de măsurare magnetoelectric echipat cu un convertor de putere activă în curent continuu. Convertorul de putere realizează operația de înmulțire ui = p și obținerea unui semnal la ieșire care depinde de produsul ui, adică de putere.

În fig. 1 și este prezentată posibilitatea utilizării unui mecanism de măsurare electrodinamic pentru a construi un wattmetru și a măsura puterea.

Orez. 1. Schema de comutare a wattmetrului (a) și diagrama vectorială (b)

Bobina staționară 1, conectată în serie cu circuitul de sarcină, se numește circuitul în serie al wattmetrului, bobina mobilă 2 (cu o rezistență suplimentară), conectată în paralel cu sarcina, circuitul paralel.

Pentru un wattmetru constant:

Luați în considerare funcționarea unui wattmetru electrodinamic pe curent alternativ. Diagrama vectorială fig. 1, b este construit pentru natura inductivă a sarcinii. Vectorul curent Iu circuitul paralel este în urmă cu unghiul γ în urma vectorului U din cauza unei anumite inductanțe a bobinei în mișcare.

Din această expresie rezultă că wattmetrul măsoară corect puterea doar în două cazuri: când γ = 0 și γ = φ.

O stare γ = 0 poate fi atinsă prin creare rezonanța tensiunii într-un circuit paralel, de exemplu, prin includerea unui condensator C cu capacitatea corespunzătoare, așa cum se arată printr-o linie punctată în fig. 1, a. Cu toate acestea, rezonanța tensiunii va fi doar la o anumită frecvență specifică. Condiția de modificare a frecvenței γ = 0 este încălcată. Când γ nu este egal cu 0, wattmetrul măsoară puterea cu o eroare βy, care se numește eroare unghiulară.

La o valoare mică a unghiului γ (γ, de obicei, nu mai mult de 40 — 50 '), eroare relativă

La unghiuri φ apropiate de 90 °, eroarea unghiulară poate atinge valori mari.

A doua eroare specifică a wattmetrelor este eroarea cauzată de consumul de energie al bobinelor sale.

La măsurarea puterii consumate de sarcină, doi circuite de comutare a wattmetrului, diferă prin includerea circuitului său paralel (Fig. 2).

Orez. 2. Scheme de pornire a înfășurării paralele a wattmetrului

Dacă nu luăm în considerare defazajele dintre curenții și tensiunile din bobine și considerăm sarcina H ca fiind pur activă, erorile βa) și β(b), datorită consumului de energie al înfășurărilor de wattmetru, pentru circuitele din fig. 2, a și b:

unde P.i și P.ti — respectiv puterea consumată de circuitele în serie și paralele ale wattmetrului.

Din formulele pentru βa) și β(b), se poate observa că erorile pot avea valori apreciabile numai atunci când se măsoară puterea în circuite de putere mică, adică. când Pi şi P.ti sunt proporţionale cu Rn.

Dacă schimbați semnul doar unuia dintre curenți, direcția de deviere a părții mobile a wattmetrului se va schimba.

Wattmetrul are două perechi de cleme (circuite în serie și paralele) și în funcție de includerea lor în circuit, direcția de deviere a indicatorului poate fi diferită. Pentru conectarea corectă a wattmetrului, una din fiecare pereche de cleme este marcată cu un «*» (asterisc) și se numește «clemă generator».