Meting van DC en AC enkelfasige stroom

Uit de uitdrukking voor gelijkstroomvermogen P = IU blijkt dat het kan worden gemeten met een ampèremeter en een voltmeter op een indirecte manier. In dit geval is het echter noodzakelijk om gelijktijdige metingen van twee instrumenten en berekeningen uit te voeren, wat de metingen bemoeilijkt en de nauwkeurigheid vermindert.

Om vermogen te meten in DC en enkelfasige wisselstroom ze gebruiken apparaten die wattmeters worden genoemd en die gebruik maken van elektrodynamische en ferrodynamische meetmechanismen.

Elektrodynamische wattmeters worden geproduceerd in de vorm van draagbare apparaten met hoge nauwkeurigheidsklassen (0,1 - 0,5) en worden gebruikt voor nauwkeurige metingen van AC- en DC-vermogen bij industriële en verhoogde frequenties (tot 5000 Hz). Ferrodynamische wattmeters komen vaker voor in de vorm van paneelinstrumenten met een relatief lage nauwkeurigheidsklasse (1,5 - 2,5).

Dergelijke wattmeters worden voornamelijk gebruikt in industriële frequentie wisselstroom. Bij gelijkstroom hebben ze een aanzienlijke fout vanwege de hysteresis van de kernen.

Om vermogen bij hoge frequenties te meten, worden thermo-elektrische en elektronische wattmeters gebruikt, een magneto-elektrisch meetmechanisme dat is uitgerust met een actieve vermogen-naar-gelijkstroom-omzetter. De vermogensomvormer voert de bewerking uit van vermenigvuldiging ui = p en verkrijgt een signaal aan de uitgang dat afhangt van het product ui, dat wil zeggen het vermogen.

In afb. 1, en wordt de mogelijkheid getoond om een ​​elektrodynamisch meetmechanisme te gebruiken om een ​​wattmeter te construeren en vermogen te meten.

Rijst. 1. Wattmeter-schakelschema (a) en vectordiagram (b)

De stationaire spoel 1, in serie geschakeld met de belastingskring, wordt de serieschakeling van de wattmeter genoemd, de bewegende spoel 2 (met een extra weerstand), parallel geschakeld aan de belasting, de parallelschakeling.

Voor een constante wattmeter:

Denk aan de werking van een elektrodynamische wattmeter op wisselstroom. Vectordiagram Afb. 1, b is geconstrueerd voor de inductieve aard van de belasting. Huidige vector Iu de parallelle schakeling loopt achter op de vector U met de hoek γ als gevolg van enige inductantie van de bewegende spoel.

Uit deze uitdrukking volgt dat de wattmeter het vermogen slechts in twee gevallen correct meet: wanneer γ = 0 en γ = φ.

Een toestand γ = 0 kan worden bereikt door te creëren spanning resonantie in een parallelschakeling, bijvoorbeeld door een condensator C van de overeenkomstige capaciteit op te nemen, zoals weergegeven door een stippellijn in Fig. 1, een. De spanningsresonantie zal echter alleen op een bepaalde specifieke frequentie zijn. Voorwaarde voor verandering van frequentie γ = 0 is geschonden. Als γ niet gelijk is aan 0, meet de wattmeter het vermogen met een fout βy, de hoekfout.

Bij een kleine waarde van de hoek γ (γ meestal niet meer dan 40 — 50 '), relatieve fout

Bij hoeken φdichtbij 90 ° kan de hoekfout grote waarden bereiken.

De tweede, specifieke fout van wattmeters is de fout die wordt veroorzaakt door het stroomverbruik van de spoelen.

Bij het meten van het door de belasting verbruikte vermogen, twee wattmeter schakelcircuits, verschillend in de opname van zijn parallelle schakeling (Fig. 2).

Rijst. 2. Schema's voor het inschakelen van de parallelle wikkeling van de wattmeter

Als we geen rekening houden met de faseverschuivingen tussen de stromen en spanningen in de spoelen en de belasting H als puur actief beschouwen, dan zijn de fouten βa) en β(b), vanwege het energieverbruik van de wattmeterwikkelingen, voor de schakelingen van afb. 2, a en b:

waar P.i en P.ti — respectievelijk, het vermogen dat wordt verbruikt door de serie- en parallelle circuits van de wattmeter.

Uit de formules voor βa) en β(b) blijkt dat fouten alleen merkbare waarden kunnen hebben bij het meten van vermogen in circuits met laag vermogen, d.w.z. wanneer Pi en P.ti evenredig zijn met Rn.

Als u het teken van slechts één van de stromen verandert, verandert de afbuigrichting van het bewegende deel van de wattmeter.

De wattmeter heeft twee paar klemmen (serie- en parallelschakelingen) en afhankelijk van hun opname in het circuit kan de afbuigrichting van de wijzer verschillen. Voor de juiste aansluiting van de wattmeter is één van elk paar klemmen gemarkeerd met een «*» (sterretje) en wordt de «generatorklem» genoemd.