ИЗМЕРЕНИЕ МОЩНОСТИ Измерение мощности в цепях постоянного тока

ИЗМЕРЕНИЕ МОЩНОСТИ Измерение мощности в цепях постоянного тока

Схемы измерения мощности в цепи постоянного тока с помощью амперметра и вольтметра

P = Uv. IА где U v и I А – показания вольтметра и амперметра. Погрешность измерения состоит из погрешностей вольтметра и амперметра и погрешности метода. Погрешность метода обусловлена потреблением мощности приборами и зависит от схемы включения P 1 = Ux(Ix + Iv) = Px + Pv где Р х = U x I x – значение измеряемой мощности; P v = U x I v – мощность, потребляемая вольтметром.

Значение мощности, определенное по показаниям приборов в схеме а, превышает значение Р х на величину Р v т. е. имеет место положительная относительная погрешность метода δм 1 = Pv/Px

P 2 = (UX + UA)IX = PX + PA где РА = U A I X – мощность, потребляемая амперметром, и относительная погрешность метода δм 2 = PA/Px

Таким образом, значение погрешности метода для обеих схем зависит от отношения мощности, потребляемой соответствующим прибором, к измеряемой. При измерении сравнительно больших мощностей это отношение пренебрежимо мало; при измерении небольших мощностей выбирают схему, обеспечивающую меньшее значение погрешности метода.

Для измерений мощности с помощью амперметра и вольтметра – пользуются магнитоэлектрическими приборами, которые обеспечивают широкий диапазон измерений и сравнительно высокую точность. Измерения с наивысшей точностью производят, используя для измерения тока и напряжения компенсаторы постоянного тока или цифровые приборы. Недостатком метода амперметра и вольтметра является необходимость одновременного отсчета показаний двух приборов и выполнения вычислений. Более удобен метод прямого измерения мощности ваттметром , где также возможно применение двух схем (рис. а и б).

Схемы измерения мощности в цепях постоянного и однофазного переменного токов с помощью ваттметров

Чтобы не перегрузить обмотки ваттметра, для контроля напряжения и тока в цепь включают амперметр и вольтметр. Результат измерения определяется по показанию ваттметра: Р = C WN W где C W и N W – постоянная и отсчет по шкале ваттметра. Погрешность измерения, кроме погрешности ваттметра, содержит также погрешность метода, обусловленную потреблением мощности измерительными приборами.

Несмотря на удобства, ваттметры на постоянном токе имеют ограниченное применение , прежде всего, из-за сравнительно узкого диапазона измерения. Так, электродинамические и ферродинамические ваттметры выпускаются на токи от 0, 01 до 10 А и напряжения от 30 до 600 В, что значительно уже диапазона измерений амперметров и вольтметров постоянного тока.

Измерение мощности в цепях однофазного переменного тока Измерение активной мощности

Для измерений активной мощности в цепях однофазного переменного тока применяются ваттметры – электро- и ферродинамические на частотах до 10 000 Гц, термоэлектрические и электронные – на более высоких частотах. Для схемы рис. а мощность, измеренная ваттметром Р 1 = CWNW = РX + РV + РUW Откуда δм 1 = (РV + РUW)/ РX где Р V и Р UW – мощности, потребляемые вольтметром и цепью напряжения ваттметра.

Для схемы рис. б соответственно Р 2 = CWNW = РX + РА + РIW δм 2 = (РА + РIW )/ РX где Р А И Р IW – мощности, потребляемы амперметром и цепью тока ваттметра. На практике пользуются схемой рис. а, так как мощность, потребляемую вольтметром и параллельной обмоткой ваттметра, можно определить более точно: сопротивление вольтметра и параллельной цепи ваттметра обозначается на этих приборах с погрешностью, не превышающей их класса точности, а для сопротивления амперметра и токовой цепи ваттметра даются только приближенные значения.

Непосредственное включение ваттметра в цепь применяется обычно при значениях тока и напряжения до 10 А и 600 В соответственно. Если измеряемый ток превышает 10 А, применяют трансформаторы тока, а при напряжении выше 600 В – трансформаторы тока и напряжения. Для защиты обслуживающего персонала от высокого напряжения заземляют вторичные обмотки и корпуса измерительных трансформаторов.

Схема измерения мощности ваттметром с применением измерительных трансформаторов

Результат измерения мощности для схемы определяется как Р = CWNW k. Ik. U где k I , k U – значения коэффициен трансформации тока и напряжения. Соответственно относительная погрешность измерения мощности δP = δW + f. I + f. U + δφIU + δM где δ W – относительная погрешность ваттметра; f I , f U – погрешн коэффициентов трансформации; δ φ IU угловая погрешность измерения; δ M – погрешность метода.

Измерение реактивной мощности в однофазных цепях не имеет большого практического значения, поэтому однофазные варметры серийно не выпускаются. Реактивную мощность однофазного потребителя при синусоидальных токах и напряжениях можно определить, измерив его активную и полную мощности с помощью ваттметра, амперметра и вольтметра.