Аналоговые электромеханические измерительные приборы. Ларионов А.Н - 35 стр.

UptoLike

35
x
u
0, то tgφ
u
=x
u
/r
u
0, следовательно φ
u
0 и ψ≈φ . Таким образом, угол поворота
α =k
2
·I·U·cosφ≈k
2
P подвижной системы ваттметра пропорционален активной
мощности .
В случае равенства полного сопротивления цепи напряжения ее активному
сопротивлению показания ваттметра в цепи постоянного и переменного тока
будут одинаковы . Это дает возможность
производить градуировку и поверку ватт-
метра при постоянном токе .
При выводе формулы угла поворота
α =k
2
·I·U·cosφ≈k
2
P предполагалось, что φ
u
0 , поскольку индуктивность подвижной
катушки ничтожно мала. Для уменьшения
погрешности , вызванной этим допущением,
параллельно резистору R
д
следует вклю -
Рис.25 чить компенсационный конденсатор, ем-
емкость которого равнаC
к
=L
подв
/R
д
2
, где
L
подв
индуктивность подвижной катушки .
В цепях, сила тока или напряжение которых превышает диапазон измерений
прибора по току или напряжению , ваттметры включают через измерительные
трансформаторы тока (ТрТ) и напряжения (ТрН ) (рис.25). При этом мощность
цепи определяется как произведение показания ваттметра P
w
на номинальный
коэффициент трансформации тока (k
i
) и напряжения (k
u
), то есть P=P
w
·k
i
·k
u
.
Для измерения реактивной мощности (Q) в цепи синусоидального тока не -
обходимо, чтобы в формуле α=k
2
·I·U·cosφ косинус угла φ был заменен на синус.
Для этого необходимо, чтобы угол (φ
u
) сдвига фаз между током и напряжением
был равен 90
0
(рис.26.а ). Тогда угол поворота подвижной системы ваттметра
будет равен:
α=k
2
·I·U·cos(φ-φ
u
)k
2
·I·U·cos(φ-90
0
)= k
2
·I·U·sinφ= k
2
·Q.
Таким образом, угол поворота подвижной системы ваттметра пропорциона -
лен реактивной мощности . Требуемый фазовый сдвиг (φ
u
=90
0
) между напряже-
нием и током в параллельной цепи достигается за счет включения в параллель-
ную цепь дополнительного резистора и ка -
тушки (рис.26.б ).
Для рассмотренных схем характерна зави -
симость показаний ваттметра от частоты то -
ка , поскольку частота влияет на реактивное
сопротивление и фазовый сдвиг между током
и напряжением в параллельной цепи ватт-
метра. Измерение реактивной мощности име -
ет смысл лишь в цепях с приемниками Z
н
, а ) б )
Рис.26
                                                     35

xu≈0, то tgφ u=xu /ru≈0, сле д о ва те льно φ u≈0 и ψ ≈φ. Та ки м о б р а зо м , уго л п о во р о та
α=k2·    I·U· cosφ≈k2 P п о д ви ж но й си сте м ы ва ттм е тр а п р о п о р ц и о на ле н а кти вно й
м о щ но сти .
     В случа е р а ве нства п о лно го со п р о ти вле ни я ц е п и на п р яж е ни я е е а кти вно м у
со п р о ти вле ни ю п о ка за ни я ва ттм е тр а в ц е п и п о сто янно го и п е р е м е нно го то ка
                                                    б уд ут о д и на ко вы. Это д а е т во зм о ж но сть
                                                    п р о и зво д и ть гр а д уи р о вку и п о ве р ку ва тт-
                                                    м е тр а п р и п о сто янно м то ке .
                                                         П р и выво д е ф о р м улы угла п о во р о та
                                                    α=k2·    I·
                                                              U· cosφ≈k2 P п р е д п о ла га ло сь, что φ u
                                                    ≈0, п о ско льку и нд укти вно сть п о д ви ж но й
                                                    ка тушки ни что ж но м а ла . Для ум е ньше ни я
                                                    п о гр е шно сти , вызва нно й эти м д о п ущ е ни е м ,
                                                    п а р а лле льно р е зи сто р у Rд сле д уе т вклю -
                   Ри с.25                         чи ть ко м п е нса ц и о нный ко нд е нса то р , е м -
                                                    е м ко сть ко то р о го р а вна Cк=Lп одв /Rд2, гд е
Lп одв – и нд укти вно сть п о д ви ж но й ка тушки .
     В ц е п ях, си ла то ка и ли на п р яж е ни е ко то р ых п р е выша е тд и а п а зо н и зм е р е ни й
п р и б о р а п о то ку и ли на п р яж е ни ю , ва ттм е тр ы вклю ча ю т че р е з и зм е р и те льные
тр а нсф о р м а то р ы то ка (ТрТ) и на п р яж е ни я (ТрН ) (р и с.25). П р и это м м о щ но сть
ц е п и о п р е д е ляе тся ка к п р о и зве д е ни е п о ка за ни я ва ттм е тр а Pw на но м и на льный
ко эф ф и ц и е нттр а нсф о р м а ц и и то ка (ki) и на п р яж е ни я (ku), то е сть P=Pw·         ki·
                                                                                                      ku.
     Для и зм е р е ни я р е а кти вно й м о щ но сти (Q) в ц е п и си нусо и д а льно го то ка не -
о б хо д и м о , что б ы в ф о р м уле α=k2·     I·U· cosφ ко си нус угла φ б ыл за м е не н на си нус.
Для это го не о б хо д и м о , что б ы уго л (φ u) сд ви га ф а з м е ж д у то ко м и на п р яж е ни е м
б ыл р а ве н 900 (р и с.26.а ). То гд а уго л п о во р о та п о д ви ж но й си сте м ы ва ттм е тр а
б уд е тр а ве н:
                     α=k2· I·U·  cos(φ-φ u)≈k2·   I·
                                                   U·  cos(φ-900)= k2·     I·U· sinφ= k2·  Q.
     Та ки м о б р а зо м , уго л п о во р о та п о д ви ж но й си сте м ы ва ттм е тр а п р о п о р ц и о на -
ле н р е а кти вно й м о щ но сти . Тр е б уе м ый ф а зо вый сд ви г (φ u=900) м е ж д у на п р яж е -
ни е м и то ко м в п а р а лле льно й ц е п и д о сти га е тся за сче твклю че ни я в п а р а лле ль-
ную ц е п ь д о п о лни те льно го р е зи сто р а и ка -
тушки (р и с.26.б ).
     Для р а ссм о тр е нных схе м ха р а кте р на за ви -
си м о сть п о ка за ни й ва ттм е тр а о тча сто ты то -
ка , п о ско льку ча сто та вли яе тна р е а кти вно е
со п р о ти вле ни е и ф а зо вый сд ви г м е ж д у то ко м
и на п р яж е ни е м в п а р а лле льно й ц е п и ва тт-
м е тр а . Изм е р е ни е р е а кти вно й м о щ но сти и м е -
е тсм ысл ли шь в ц е п ях с п р и е м ни ка м и Zн ,                        а)                 б)
                                                                                    Ри с.26