Содержание: Одной из важнейших характеристик электрической цепи является ее мощность. С помощью данного параметра определяется величина работы, которую электрический ток выполняет за определенную единицу времени. Все устройства включаемые в цепь должны иметь мощность, соответствующую мощности конкретной сети. Для замеров мощности электрического тока применяется специальный измерительный прибор – ваттметр. В основном он нужен в сетях переменного тока, определяя мощность включенных приборов, а также для тестирования сетей и их отдельных участков, контроля и слежения за режимом работы электрооборудования, учета потребленной электроэнергии. До того, как выполняется измерение мощности ваттметром, на исследуемом участке предварительно измеряется сила тока и напряжение. Для того чтобы получить наглядную итоговую информацию, эти данные следует преобразовать с помощью ваттметров, которые могут быть аналоговыми и цифровыми. Большая часть всех измерений в течение длительного времени проводилась аналоговыми устройствами, в свою очередь разделяющихся на категории показывающих и самопишущих. Они отображают значение активной мощности на заданном участке цепи. Типичным представителем считается показывающий прибор с полукруглой шкалой и поворачивающейся стрелкой. На шкалу нанесена градуировка, соответствующая величинам нарастающей мощности, которую он измеряет в ваттах. Другой тип – ваттметр цифровой относится к измерительным приборам, способным выполнять замеры не только активной, но и реактивной мощности. Все подобные устройства оборудованы дисплеем, на который кроме мощности, выводятся показания силы тока, напряжения, расхода электроэнергии за определенный период времени. Наиболее совершенные приборы подключаются и позволяют выводить полученные данные на компьютер, расположенный удаленно от места проведения измерений. Основой конструкции наиболее распространенных аналоговых ваттметров является электродинамическая система. Приборы этого типа дают возможность сделать максимально точные замеры и получить необходимые результаты. Принцип действия ваттметра аналогового типа осуществляется на основе двух взаимодействующих катушек. Первая катушка является неподвижной, в ее конструкции используется толстый обмоточный провод с небольшим количеством витков и незначительным сопротивлением. Подключение этой катушки выполняется последовательно с потребителем. Вторая катушка находится в движении. Для ее обмотки применяется тонкий проводник с большим числом витков и высоким сопротивлением. Эта катушка подключается параллельно с потребителем и оборудуется дополнительным сопротивлением для защиты от коротких замыканий обмоток. Когда ваттметр включается в сеть, в обмотках его катушек появляются магнитные поля, взаимодействующие между собой. За счет этого взаимодействия происходит образование момента вращения, отклоняющего движущуюся обмотку на величину расчетного угла. На данный показатель оказывает влияние произведение силы тока и напряжения в установленный момент времени. Основной принцип работы цифрового ваттметра заключается в предварительном измерении силы тока и напряжения на исследуемом участке цепи. К потребителю нагрузки последовательно подключается датчик тока, а датчик напряжения подключается по параллельной схеме. Главным конструктивным элементом датчика служит термистор, термопара или измеряющий трансформатор. По такому же принципу работает ваттметр бытовой, широко используемый в домашних условиях. Такое устройство достаточно включить в розетку, чтобы начать процесс измерения. Основой устройства служит микропроцессор, к которому поступают измеренные параметры тока и напряжения, после чего и вычисляется мощность. Полученные результаты выводятся на экран и одновременно передаются на внешние приборы. В самом микропроцессоре присутствуют элементы, в том числе и микроконтроллеры, позволяющие автоматически управлять рабочими режимами, дистанционно переключать пределы измерений. С их помощью выполняется индикация условных обозначений измеряемых величин. При работе с преобразователями больших и средних уровней мощности, выполняется калибровка цифрового устройства с помощью калибратора мощности постоянного тока. Самостоятельная калибровка ваттметра осуществляется калибратором мощности переменного тока. Питание всех узлов и элементов происходит через источник питания постоянного тока, встроенный внутрь измерительного прибора. Напряжение, поступающее с приемного преобразователя, включенного в розетку, усиливается УПТ – усилителем постоянного тока до значений, делающих более устойчивой работу АЦП – блока аналого-цифрового преобразователя. Далее напряжение, пропорциональное измеряемой мощности, преобразуется во временной интервал, заполняемый импульсами опорной частоты. Количество этих импульсов, пропорциональное измеряемой мощности будет отображаться на ЦОУ – цифровом отсчетном устройстве. Полученные данные могут быть введены в специальное устройство, предназначенное для обработки информации. От того, насколько правильно подключен ваттметр в конкретном участке цепи, будет зависеть точность полученных данных. Правильная схема включения ваттметра выглядит следующим образом: неподвижная катушка тока измерительного прибора последовательно соединяется с нагрузкой или потребителями электроэнергии. Подвижная катушка напряжения последовательно соединяется с добавочным сопротивлением, а затем весь этот участок параллельно подключается к нагрузке. Подвижная часть ваттметра имеет определенный угол поворота, вычисляемый по формуле: α = k2IхIu = k2U/Ru, в которой I и Iu являются соответственно токами последовательной и параллельной катушек прибора. Поскольку в схеме используется добавочное сопротивление, параллельная цепь устройства будет обладать практически постоянным сопротивлением (Ru). В этом случае угол поворота будет равен: α = (k2/Ru)хIхU = k2IхU = k3P. То есть, мощность цепи будет определяться именно по этому параметру. В ваттметре равномерно нанесена измерительная шкала, сделанная в одностороннем варианте, когда расположение делений начинается от нуля в правую сторону. Когда электрический ток в неподвижной катушке изменяет свое направление, это приводит к изменению направления поворота и вращающего момента подвижной катушки. Если подключение ваттметра выполнено неправильно и направление тока будет другим, электронный прибор не сработает. По этим причинам не следует путать зажимы, которые используют для подключения. Последовательная обмотка имеет зажим для соединения с источником питания, называемый генераторным. Параллельная цепь также называется генераторной и имеет собственную нужную клемму, чтобы подключить участок к проводу, соединенному с последовательной катушкой. При нормальном подключении, токи в катушках прибора от генераторных зажимов направляются к негенераторным. electric-220.ru 2.Подготовить презентацию о возможных неисправностях аккумуляторных батарей (самостоятельная работа 5). Выдержка из методических указаний по выполнению самостоятельной работы для студентов Самостоятельная работа 4 Тема 1.3 Электрические цепи постоянного тока Задание. Выполните конспект по теме «Устройство и работа аккумуляторных батарей». Оснащение. Литература [6], [7]. Порядок выполнения задания: 1.Внимательно прочитайте требуемый учебный материал. 2.Напишите название изучаемого материала в тетрадь. 3.Напишите конспект по следующему плану: 3.1 Назначение аккумулятора. 3.2 Составляющие (устройство) аккумулятора. 3.3 Принцип действия аккумулятора. 3.4 Параметры аккумулятора. 3.5 Условия эксплуатации аккумуляторных батарей. 3.6Необслуживаемые аккумуляторные батареи: характеристики, условия эксплуатации. Приложение Б ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3 Тема 1.2 Электрические измерения. Наименование: Измерение электрической мощности в цепях постоянного тока. Цель работы: Усвоить суть закона баланса мощностей. Оборудование: Миллиамперметры постоянного тока 300 мA, амперметр постоянного тока 1А, вольтметры постоянного тока 50V и 15V, лампы накаливания, блок питания постоянного тока 0 – 30V, соединительные провода. Задание. Проверьте справедливость закона баланса мощностей. Порядок выполнения: 1.Внимательно прочитайте учебный материал. 2.Изобразите в бланке отчёта электрическую схему последовательного или параллельного соединения (по указанию преподавателя) двух ламп накаливания с указанием места включения электроизмерительных приборов. 3.Перенесите в бланк отчёта таблицу 3.1 или 3.2 (исходя из способа соединения ламп). 4.Соберите электрическую цепь по схеме, что ранее изобразили. Дайте её проверить преподавателю. 5.Подключите питание к проверенной электрической цепи. Входное напряжение выбирайте в заданном интервале питающего напряжения используемого источника. При этом снимите показания электроизмерительных приборов. Результаты измерения занесите в таблицу 3.1 (3.2). 6.Опыт повторите, изменив входное напряжение. 7.Используя экспериментальные данные, проверьте равенство, соответствующее балансу мощностей. Сделайте вывод в бланке отчёта. 8.Письменно ответьте на контрольные вопросы. 8.1 Как определить мощность участка цепи постоянного тока, не имея ваттметра? 8.2 В чём суть баланса мощностей? 8.3 Как изменятся показания ваттметра при измерении мощности, потребляемой двумя лампами, соединёнными параллельно, если к ним подключить ещё одну? Почему? 8.4 Как изменятся показания ваттметра, если из последовательного соединения двух ламп убрать одну? Что произойдёт с яркостью оставшейся? Почему? 8.5 Влияет ли способ соединения потребителей на количество потребляемой ими мощности? Почему? Учебный материал При последовательном соединении резисторы соединяются в одну неразветвленную цепочку. Ток в каждом резисторе одинаков и равен общему току всей цепи. Напряжение, приложенное к цепи равно сумме падений напряжений на каждом резисторе. При параллельном соединении все резисторы подключены к двум узловым точкам цепи. Напряжение на всех резисторах одинаково, так как их концы подключены к одному и тому же источнику электрической энергии. Общий ток в неразветвленной части цепи равен сумме токов в каждом разветвлении (в каждом резисторе). infourok.ru План работы Различные методы измерения мощности и способы подключения приборов в цепях постоянного тока. Анализ результатов измерений. Мощность – физическая величина, равная выполняемой работе за единицу времени, что равносильно скорости изменения энергии системы. В частности, электрическая мощность – это величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии в другие виды энергии, например, механическую, тепловую, световую и т. д. Мощность в цепях постоянного тока определяется выражением P = UI, где U – напряжение, приложенное к нагрузке, В, I – ток, протекающий через нагрузку, А. Единицей измерения электрической мощности является ватт (Вт). Из приведенного уравнения следует, что мощность P можно определить косвенным методом, измеряя вольтметром напряжение U на нагрузке и амперметром – ток I, протекающий через нагрузку. Перемножив результаты измерений U и I, получим значение мощности. На рис. 1 приведены две схемы включения вольтметра и амперметра. Выбор той или иной схемы обусловлен допускаемой методической погрешностью измерения. Погрешность зависит от соизмеримости внутренних сопротивлений приборов с сопротивлением нагрузки Rн. а б Рис. 1. Схемы включения приборов для измерения мощности в цепи постоянного тока. Схема рис. 1а применяется, когда сопротивление нагрузки Rн много меньше сопротивления вольтметра Rв; а схема рис. 1б – когда сопротивление нагрузки Rн много больше сопротивления амперметра Ra. Если этими условиями пренебречь и допустить, что Rн = Rв для схемы рис. 1а и Rн = Ra для схемы рис. 1б, то относительная погрешность измерения мощности составит 100 %. Практически удобнее измерять мощность одним прибором – ваттметром. Для определения мощности ваттметру нужна информация о токе и напряжении, и он должен уметь их перемножать. Таким прибором является электродинамический ваттметр, состоящий из подвижной катушки, расположенной внутри неподвижной катушки. К подвижной катушке подключают напряжение нагрузки, а через неподвижную катушку пропускают ток нагрузки. Взаимодействие магнитных полей катушек заставляет подвижную катушку поворачиваться на угол, пропорциональный мощности. Направление поворота зависит от направления токов в катушках, поэтому включать его в цепь необходимо так, чтобы начала обмоток катушек были подключены в сторону источника питания (генератору). На клеммах ваттметра начала обмоток обозначены звездочкой (*U и *I). Их называют генераторными зажимами. Если токовый генераторный зажим подключить ошибочно в сторону нагрузки, то стрелка прибора будет отклоняться влево от нулевой отметки и отсчет показаний будет невозможен. Генераторный зажим обмотки напряжения, в целях уменьшения погрешности измерения, может быть включен по схеме рис. 2а или рис. 2б. а б Рис. 2. Схема включения ваттметра в цепь постоянного тока. Схема рис. 2а применяется, когда сопротивление нагрузки Rн много больше сопротивления токовой цепи ваттметра Ra; а схема рис. 2б – когда сопротивление нагрузки Rн много меньше сопротивления цепи напряжения ваттметра Rв. Сопротивления цепей напряжения и тока указаны на циферблате прибора. Ваттметр сконструирован так, что практически чаще пользуются схемой рис. 2а. studfiles.net Этот метод применяется для измерения мощности в трёхфазных трёхпроводных цепях (звезда без нейтрали и тр-к)при любой нагрузке и может быть использован в четырёхпроводной системе при симметричной нагрузке, когда ток в нейтрали отсутствует I n=0 Рассмотрим вывод формулы при соединении нагрузки в звезду. В общем случае для мощности трёхфазной цепи можно записать: . Это уравнение можно переписать в виде суммы скалярных произведений: Поскольку в соединении звезда линейный ток равен фазному: I Л = I Ф , то можно записать: . В случае трёхпроводной системы: , откуда можно получить выражение для линейного тока, например, в фазе «B»: . Тогда выражение для мощности трёхфазной цепи можно записать в следующем виде: здесь и - линейные напряжения. В этом случае для мощности трёхфазной цепи можно записать: Здесь угол - угол сдвига фаз между линейными током и напряжением , угол - угол сдвига фаз между и . В соответствии с полученным уравнением в трёхфазную трёхпроводную цепь можно включить два однофазных ваттметра так, чтобы один был включен на линейные ток и напряжение , а второй – на линейные ток и линейное напряжение . Метод трёх ваттметров применяется для измерения мощности трёхфазной цепи при несимметричной нагрузке в четырёхпроводной системе (иногда применяется и в трёхпроводной). Каждый из ваттметров включается в одну из фаз и измеряет мощность этой фазы, а сумма показаний всех трёх ваттметров равна активной мощности трёхфазной цепи: . В четырёхпроводной цепи для измерения активной мощности при несимметричной нагрузке используется трёхэлементный трёхфазный ваттметр, включённый по схеме трёх ваттметров. Измерительный механизм трёхэлементного ваттметра состоит из трёх неподвижных и трёх подвижных катушек, укреплённых на одной оси с указательной стрелкой. В этом случае отсчёт показаний производится по одной шкале, что значительно облегчает работу с трёхфазным ваттметром. В трёхпроводной цепи для измерения активной мощности обычно используется двухэлементный трёхфазный ваттметр, включённый по схеме двух ваттметров. Измерительный механизм двухэлементного ваттметра состоит из двух неподвижных и двух подвижных катушек, укреплённых на одной оси с указательной стрелкой, поэтому отсчёт показаний производится по одной шкале. Измерение мощности с помощью двухэлементного ваттметра (как и методом двух ваттметров) может производиться при любой нагрузке в трёхпроводной системе, а также в четырёхпроводной системе (звезда с нейтралью) при симметричной нагрузке. Измерение реактивной мощности трёхфазной цепи Для измерении реактивной мощности трёхфазной цепи при симметричной нагрузке можно использовать обычный однофазный «косинусный» ваттметр, включенный по так называемой «синусной схеме» : токовая обмотка ваттметра включается в одну из линий (например, фаза А), а обмотка напряжения – на две другие линии (фазы В и С). Как видно из схемы, показание ваттметра равно: . Из векторной диаграммы для симметричной нагрузки следует: , откуда . Тогда показание ваттметра: . Отсюда следует, что реактивная мощность трёхфазной цепи равна показанию ваттметра, умноженному на :. studfiles.net Цель работы: изучение принципа действия электродинамического ваттметра; методов прямых и косвенных измерений активной мощности в электрической цепи переменного тока. Приборы и принадлежности: ваттметр, амперметр, вольтметр, ламповый и ползунковый реостаты, конденсатор. В сетях переменного тока мгновенные значения силы тока (i) и падения напряжения на отдельных участках цепи (U) изменяются во времени по закону: ; (17) где Im и Um - амплитудные значения силы тока и напряжения ω - циклическая частота; t - время; φ - сдвиг фаз между колебаниями напряжения и силы тока. При протекании тока через нагрузку (лампа накаливания, резистор, электродвигатель и т.д. ) количество выделяемой в ней энергии также меняется во времени. Этот процесс характеризуется мгновенной мощностью , которая равна: (18) Большинство амперметров и вольтметров переменного тока измеряют не амплитудные значения Um и Im, а действующие значения тока и напряжения. Действующее значение силы переменного тока равно силе постоянного тока, выделяющего в проводнике то же количество теплоты, что и переменный ток, за время, равное периоду колебаний. В случае гармонического закона и изменения силы тока и напряжения (17) их действующие и амплитудные значения соотношением: , (19) С учетом этого формула (18) преобразуется к виду: (20) где , Среднее значение мгновенной мощности за интервал времени, -равный периоду колебаний, совпадает с величиной , которую называют активноймощностью. Рассмотренное выше иллюстрирует рис. 5. Если φ = 0 , то мгновенная мощность всегда положительна (рис. 5а). Среднее значение мощности находится на условия равенства площади, охватываемой кривой p(ωt) (заштрихована), и площади прямоугольника abco равной произведению гдеТ - период колебаний тока и напряжения. В случае, когда (рис. 5б), мгновенная мощностьр может принимать как положительные, так и отрицательные значения. Средняя мощность в этом случае определяется из условия равенства произведения PωT разности площадей, охватываемых кривой p(ωt) над осью абсцисс и под ней. Это означает, что энергия, выделяющаяся в нагрузке за период колебаний Т, равна разности энергии, отдаваемой за это время электрической цепи источником, и энергии, возвращающейся назад к источнику от элементов цепи. Нетрудно заметать, что по мере роста сдвига фаз φ средняя мощность уменьшается. Наибольший интерес для практики представляет информация об активной мощности. Возможны два метода измерения последней - прямой и косвенный. Косвенный метод основан на использовании соотношения - что предполагает измерение разности фаз колебаний напряжения и силы тока, а также их действующих значений. Задача упрощается, если φ = 0 (в электрической цепи имеется только активная нагрузка, а реактивные элементы конденсаторы и индуктивности - отсутствуют). Тогда активная мощность равна произведению действующих значений напряжения и силы тока, которые можно измерить вольтметром V амперметром переменного тока. Погрешность измерений в этом случае оценивается в соответствии с формулой (6). Рис. 5. Колебания тока, напряжения и мгновенной мощности, (а) разность фаз между колебаниями тока и напряжения ровна нулю, (б) -колебания напряжения опережают по фазе колебания тока. При оценке погрешностей измерений напряжения и силы тока следует быть внимательным: в данном случае погрешности имеют инструментальную и методическую составляющие. Основные инструментальные погрешности приборов оцениваются по их классу точности (см. Лабораторные работы №3,4). Методическая погрешность вызвана конечностью внутренних сопротивлений амперметра и вольтметра, вследствие чего один на этих приборов дает завышенные показания. Прямое измерение активной мощности заключается в определении ее величины с помощью соответствующего измерительного прибора - ваттметра. Ваттметр - электромеханический прибор, основными элементами которого служат две взаимодействующие катушки е током (рис. 6а). Приборы с электроизмерительным механизмом, использующим подобный принцип действия, называют приборами электродинамической системы. Катушка 1 неподвижна и выполнена ив относительно толстого провода с небольшим количеством витков. Ее включают в цепь последовательно как обычный амперметр в называют токовой обмоткой ваттметра. Катушка 2 имеет большое число витков, выполненных из тонкого провода. Ее включают в цепь, параллельно нагрузке как вольтметр и называют обмоткой напряжения ваттметра. Это подвижная катушка. Она размещена внутри неподвижной катушки 1 и закреплена на оси 3, жестко •связанной со стрелочным указателем 4 прибора. При протекании токов по катушкам возникает вращающий момент силы Ампера МА под действием которого катушка 2 поворачивается. Её поворот вместе со стрелочным указателем происходит до тех пор, пока вращательный момент силы Ампера MA не уравновесится противодействующим моментом силы упругости Mвр пружин 5. Установившийся угол поворота указателя прибора пропорционален величине активной мощности Шкала таких приборов является равномерной. Ваттметры обычно выполняют многопредельными по напряжению и двухнедельными по току. Цену деления ваттметра определяют по формуле: где UH. и In номинальные значения напряжения и тока (пределы измерений), n - полное число делений шкалы. Рис 6 Устройство ваттметра (а) и его условное обозначение на схемах электрических цепей (б). 1 - неподвижная катушка, 2 подвижная катушка. 3 - ось вращения, 4 - стрелочный указатель прибора, 5 пружины Расширение предела намерения по напряжению осуществляется для ваттметра так же, как и для вольтметра (см.: Лабораторная работа №4). Основная инструментальная погрешность ваттметра определяется его классом точности. studfiles.net Если ток нагрузки больше допустимого тока ваттметра, то токовую катушку ваттметра включают через измерительный трансформатор тока (рис. 1, а). Рис. 1. Схемы включения ваттметра в цепь переменного тока с большим током (а) и в высоковольтную сеть (б). При выборе трансформатора тока необходимо следить за тем, чтобы номинальный первичный ток трансформатора I1и был равен измеряемому току в сети или больше него. Например, если значение тока в нагрузке достигает 20 А, то можно брать трансформатор тока, рассчитанный на первичный номинальный ток 20 А с номинальным коэффициентом трансформации по току Kн1 = I1и/ I2и = 20/5 = 4. Если при этом в измерительной цепи напряжение меньше допустимого ваттметром, то катушку напряжения включают непосредственно на напряжение нагрузки. Начало катушки напряжения при помощи перемычки / подключают к началу токовой катушки. Так же обязательно устанавливают перемычку 2 (начало катушки подключают к сети). Конец катушки напряжения подключают к другому зажиму сети. Для определения действительной мощности в измеряемой цепи необходимо показание ваттметра умножить на номинальный коэффициент трансформации трансформатора тока: P = Pw х Kн1 = Pw х 4 Если ток в сети может превышать 20 А, то следует выбрать трансформатор тока с первичным номинальным током 50 А, при этом Kн1 = 50/5 = 10. В этом случае для определения значения мощности показания ваттметра надо умножать на 10. Из выражения для мощности на постоянном токе Р = IU видно, что ее можно измерить с помощью амперметра и вольтметра косвенным методом. Однако в этом случае необходимо производить одновременный отсчет по двум приборам и вычисления, усложняющие измерения и снижающие его точность. Для измерения мощности в цепях постоянного и однофазного переменного тока применяют приборы, называемые ваттметрами, для которых используют электродинамические и ферродинамические измерительные механизмы. Электродинамические ваттметры выпускают в виде переносных приборов высоких классов точности (0,1 - 0,5) и используют для точных измерений мощности постоянного и переменного тока на промышленной и повышенной частоте (до 5000 Гц). Ферродинамические ваттметры чаще всего встречаются в виде щитовых приборов относительно низкого класса точности (1,5 - 2,5). Применяют такие ваттметры главным образом на переменном токе промышленной частоты. На постоянном токе они имеют значительную погрешность, обусловленную гистерезисом сердечников. Для измерения мощности на высоких частотах применяют термоэлектрические и электронные ваттметры, представляющие собой магнитоэлектрический измерительный механизм, снабженный преобразователем активной мощности в постоянный ток. В преобразователе мощности осуществляется операция умножения ui = р и получение сигнала на выходе, зависящего от произведения ui, т. е. от мощности. На рис. 2, а показана возможность использования электродинамического измерительного механизма для построения ваттметра и измерения мощности. Рис. 2. Схема включения ваттметра (а) и векторная диаграмма (б) Неподвижная катушка 1, включаемая в цепь нагрузки последовательно, называется последовательной цепью ваттметра, подвижная катушка 2 (с добавочным резистором), включаемая параллельно нагрузке — параллельной цепью. Для ваттметра, работающего на постоянном токе: Рассмотрим работу электродинамического ваттметра на переменном токе. Векторная диаграмма рис. 2, б построена для индуктивного характера нагрузки. Вектор тока Iuпараллельной цепи отстает от вектора U на угол γ вследствие некоторой индуктивности подвижной катушки. Из этого выражения следует, что ваттметр правильно измеряет мощность лишь в двух случаях: при γ = 0 и γ = φ. Условие γ = 0 может быть достигнуто созданием резонанса напряжений в параллельной цепи, например включением конденсатора С соответствующей емкости, как это показано штриховой линией на рис. 1, а. Однако резонанс напряжений будет лишь при некоторой определенной частоте. С изменением частоты условие γ = 0 нарушается. При γ не равном 0 ваттметр измеряет мощность с погрешностью βy, которая носит название угловой погрешности. При малом значении угла γ (γ обычно составляет не более 40 - 50'), относительная погрешность При углах φ, близких к 90°, угловая погрешность может достигать больших значений. Второй, специфической, погрешностью ваттметров является погрешность, обусловленная потреблением мощности его катушками. При измерении мощности, потребляемой нагрузкой, возможны две схемы включения ваттметра, отличающиеся включением его параллельной цепи (рис. 3). Рис. 3. Схемы включения параллельной обмотки ваттметра Если не учитывать фазовых сдвигов между токами и напряжениями в катушках и считать нагрузку Н чисто активной, погрешности β(а) и β(б), обусловленные потреблением мощности катушками ваттметра, для схем рис. 3, а и б: где Рi и Рu — соответственно мощность, потребляемая последовательной и параллельной цепью ваттметра. Из формул для β(а) и β(б) видно, что погрешности могут иметь заметные значения лишь при измерениях мощности в маломощных цепях, т. е. когда Рi и Рu соизмеримы с Рн. Если поменять знак только одного из токов, то изменится направление отклонения подвижной части ваттметра. У ваттметра имеются две пары зажимов (последовательной и параллельной цепей), и в зависимости от их включения в цепь направление отклонения указателя может быть различным. Для правильного включения ваттметра один из каждой пары зажимов обозначается знаком «*» (звездочка) и называется «генераторным зажимом». Контрольные вопросы: 1. Какую энергию измеряет ваттметр электродинамической системы? 2. Влияет ли величина нагрузки на схему включения ваттметра? 3. Как расширяют пределы измерения ваттметра на переменном токе? 4. Как определить мощность в цепи постоянного тока по результатам измерения силы тока и напряжения? 5. Как правильно включить ваттметр однофазного тока при измерении мощности в контролируемой цепи? 6. Как измерить полную мощность однофазного тока, пользуясь амперметром и вольтметром? 7. Как определить реактивную мощность схемы? ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ Выполняются лабораторные работы 8 «Методических указаний по выполнению лабораторных работ по электрическим измерениям» ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА 1. Ответы на вопросы по п.1 2.Заполнение таблиц измерений и выполнение расчетов 3. Выводы Защита Студенты отвечают на вопросы преподавателя и сдают готовый отчет о работе. cyberpedia.su Показание ваттметра равно произведению напряжения на зажимах его параллельной цепи , тока его последовательной обмотки и косинуса угла между векторами и (рис. 13.1). Рис. 13.1. Определение показания ваттметра Стрелки напряжения и тока на схеме ваттметра начинаются у зажимов, отмеченных звездочками, так называемых генераторных зажимов. Из рис. 11.1 следует: Поэтому Данное вычисление может быть оформлено и иначе: При измерении мощности в реальных цепях в зависимости от схемы подключения ваттметра показание последнего может быть как положительным, так и отрицательным. Поэтому результат может получиться и со знаком минус. В соответствии с заданием № 3 к расчету электрической цепи однофазного синусоидального тока часть заданной цепи (см. рис. 11.1), содержащую обе ЭДС и подключенную к зажимам и (к зажимам переменного элемента третьей ветви), требуется представить в виде эквивалентного генератора (рис. 14.1), параметры которого определяются на основании теоремы об активном двухполюснике. ЭДС эквивалентного генератора равна напряжению холостого хода на разомкнутых зажимах двухполюсника (рис. 14.2). Для ее определения необходимо сначала найти ток : и затем напряжение : или по другой формуле (через параметры первой ветви): Итак, (14.1) Внутреннее сопротивление эквивалентного генератора ZЭ равно входному сопротивлению двухполюсника (входному сопротивлению цепи на рис. 14.2 относительно зажимов и при мысленно закороченных ЭДС): Рис. 14.2. Холостой ход активного двухполюсника Для проверки найденных и найдем ток по схеме рис. 14.1 при заданном значении : (14.2) Получили величину, равную найденной ранее. Записываем комплексное уравнение окружности для неразветвлённой цепи (рис. 14.1): , где – ток короткого замыкания, протекающий по цепи при закороченном переменном сопротивлении и равный , (15.1) Ψ – угол, равный разности аргументов переменного и постоянного комплексных сопротивлений: . Порядок построения круговой диаграммы 1. Выбираем масштабы ЭДС – mE, тока – mI и сопротивления – mZ. 2. На комплексной плоскости по выражению (14.1) в выбранном масштабе откладываем вектор ЭДС эквивалентного генератора (рис. 15.1). 3. По данным формулы (15.1) проводим вектор тока короткого замыкания . Его длина равна модулю тока короткого замыкания, делённому на масштаб тока: . Рис. 15.1. Круговая диаграмма тока 4. На векторе от его начала откладываем отрезок 0а, определяющий в масштабе сопротивления модуль постоянного сопротивления : . 5. Через точку а под углом –Ψ к направлению проводим линию переменного параметра (л.п.п.). Для правильного её проведения мы должны зайти за точку а (идя от начала вектора ) и отложить в нужном направлении угол –Ψ. В рассматриваемом примере этот угол отрицателен (–Ψ = –129,7°), поэтому он откладывается по часовой стрелке. Из точки 0 (из начала координат) перпендикулярно линии переменного параметра проводим отрезок 0D Из середины вектора (из точки р) восстанавливаем перпендикуляр pb. Точка пересечения отрезков pb и 0D (точка с) – центр окружности, отрезок 0с – её радиус. Устанавливаем остриё циркуля в точку с и радиусом, равным отрезку с0, проводим дугу окружности между точками 0 и К. Рабочая часть окружности лежит с той же стороны от вектора , что и линия переменного параметра. Для определения тока по диаграмме откладываем на линии переменного параметра отрезок аn, равный в масштабе mZ заданному значению переменного сопротивления: аn = . Из начала координат через точку n проводим прямую. Точка пересечения этой прямой с окружностью (точка М) является концом вектора тока . Величина тока равна произведению длины вектора на масштаб: I3 = 0MּmI . studfiles.netВключение ваттметра в цепь переменного тока, при токе нагрузки больше допустимого. Как определить мощность участка цепи постоянного тока не имея ваттметра
классификация, принцип работы, схема подключения
Классификация ваттметров
Принцип действия аналогового ваттметра
Как работает цифровой ваттметр
Схема подключения измерительного прибора
План-конспект занятия по электротехнике "Измерение электрической мощности в цепях постоянного тока"
Измерение мощности в цепях постоянного тока
Основные теоретические положения
2. Измерение активной мощности методом двух ваттметров
3. Измерение активной мощности методом трёх ваттметров
4. Измерение активной мощности с помощью трёхфазного ваттметра
1. Измерение реактивной мощности методом одного ваттметра
Лабораторная работа №7 Измерение мощности переменного тока.
Включение ваттметра в цепь переменного тока, при токе нагрузки больше допустимого
13. Определение показания ваттметра
14. Преобразование электрической цепи
15. Построение круговой диаграммы
интернет-магазин светодиодного освещения
Пн - Вс с 10:30 до 20:00
Санкт-Петербург, просп. Энгельса, 138, корп. 1, тк ''Стройдвор''
Поделиться с друзьями: