Ühefaasilise alalis- ja vahelduvvoolu mõõtmine

Alalisvoolu võimsuse P = IU avaldisest on näha, et seda saab mõõta ampermeetri ja voltmeetri abil kaudsel meetodil. Kuid sel juhul on vaja teha samaaegselt kahe instrumendi näidud ja arvutused, mis raskendavad mõõtmisi ja vähendavad selle täpsust.

Võimsuse mõõtmiseks alalis- ja ühefaasiline vahelduvvool nad kasutavad seadmeid, mida nimetatakse vattmeetriteks ja mis kasutavad elektrodünaamilisi ja ferrodünaamilisi mõõtemehhanisme.

Elektrodünaamilisi vattmeetreid toodetakse kõrge täpsusklassiga (0,1–0,5) kaasaskantavate seadmete kujul ning neid kasutatakse vahelduv- ja alalisvoolu täpseks mõõtmiseks tööstuslikel ja kõrgendatud sagedustel (kuni 5000 Hz). Ferrodünaamilisi vattmeetreid leidub sagedamini suhteliselt madala täpsusklassiga (1,5–2,5) paneelinstrumentide kujul.

Selliseid vattmeetreid kasutatakse peamiselt tööstusliku sagedusega vahelduvvoolus. Alalisvoolu korral on neil südamike hüstereesi tõttu oluline viga.

Võimsuse mõõtmiseks kõrgetel sagedustel kasutatakse termoelektrilisi ja elektroonilisi vattmeetreid, mis on magnetoelektrilised mõõtemehhanismid, mis on varustatud aktiivvõimsuse alalisvoolu muunduriga. Võimsusmuundur teostab korrutamise ui = p operatsiooni ja väljundis signaali saamist, mis sõltub korrutisest ui ehk võimsusest.

Joonisel fig. 1 ning on näidatud võimalus kasutada elektrodünaamilist mõõtemehhanismi vattmeetri konstrueerimiseks ja võimsuse mõõtmiseks.

Riis. 1. Vattmeetri lülitusskeem (a) ja vektorskeem (b)

Koormusahelaga järjestikku ühendatud statsionaarset mähist 1 nimetatakse vattmeetri jadaahelaks, liikuvat mähist 2 (täiendava takistiga), paralleelselt ühendatud koormusega, paralleelahelaks.

Konstantse vattmeetri jaoks:

Mõelge elektrodünaamilise vattmeetri tööle vahelduvvoolul. Vektordiagramm joon. 1, b on konstrueeritud koormuse induktiivse iseloomu jaoks. Vooluvektor Iu paralleelahel jääb vektorist U maha nurga γ võrra liikuva pooli mõningase induktiivsuse tõttu.

Sellest avaldisest järeldub, et vattmeeter mõõdab võimsust õigesti ainult kahel juhul: kui γ = 0 ja γ = φ.

Oleku γ = 0 saab saavutada loomisega pinge resonants paralleelses vooluringis, näiteks kaasates vastava mahtuvusega kondensaatori C, nagu on näidatud punktiirjoonega joonisel fig. 1, a. Pinge resonants on aga ainult teatud kindlal sagedusel. Sageduse muutmise tingimus γ = 0 on rikutud. Kui γ ei ole 0, mõõdab vattmeeter võimsust veaga βy, mida nimetatakse nurgaveaks.

Nurga γ väikese väärtuse korral (γ tavaliselt mitte rohkem kui 40–50') suhteline viga

Nurkade korral, mis on 90 ° lähedal, võib nurgaviga ulatuda suurte väärtusteni.

Teine, vattmeetrite spetsiifiline viga on selle mähiste energiatarbimisest põhjustatud viga.

Koormuse tarbitud võimsuse mõõtmisel kaks vattmeetri lülitusahelad, mis erineb paralleelse vooluringi kaasamise poolest (joonis 2).

Riis. 2. Vattmeetri paralleelse mähise sisselülitamise skeemid

Kui me ei võta arvesse faasinihkeid mähiste voolude ja pingete vahel ning loeme koormust H puhtalt aktiivseks, siis vattmeetri mähiste energiatarbimisest tulenevad vead βa) ja β(b) vooluringid joonisel fig. 2, a ja b:

kus P.i ja P.ti — vastavalt vattmeetri jada- ja paralleelahelate tarbitav võimsus.

βa) ja β(b) valemitest on näha, et vigadel võivad olla märgatavad väärtused ainult võimsuse mõõtmisel väikese võimsusega ahelates, st. kui Pi ja P.ti on proportsionaalsed Rn-ga.

Kui muudate ainult ühe voolu märki, muutub vattmeetri liikuva osa läbipainde suund.

Vattmeetril on kaks paari klambreid (jada- ja paralleelahelad) ning sõltuvalt nende kaasamisest ahelasse võib osuti läbipainde suund olla erinev. Vattmeetri õigeks ühendamiseks on üks igast klambripaarist tähistatud tähega «*» (tärniga) ja seda nimetatakse «generaatoriklambriks».