Измерительный механизм ваттметра электродинамической системы. Внутри неподвижной катушки вращается укрепленная на оси бескаркасная рамка из изолированной проволоки; ток в нее поступает по спиральным пружинкам, так же как в приборах магнитоэлектрической системы. Взаимодействие токов подвижной обмотки и неподвижной создает необходимый вращающий момент. Механизм такого рода снабжается воздушным или магнитоиндукционным успокоителем.
Уравнение шкалы механизма электродинамической системы имеет вид:
1 dМ
a = ----- I1хI2 -------.
W da
Взаимная индуктивность М зависит от расположения подвижной катушки относительно неподвижной обмотки, и величина dМ/da является некоторой функцией угла a между плоскостями, в которых расположены катушки. Учитывая это, полученное выше уравнение шкалы можно написать в таком виде:
1
a = ------хI1хI2хf(a).
W
Электродинамические приборы используют в качестве амперметров, вольтметров и ваттметров. Если катушки измерительного механизма электродинамической системы включить в цепь, как показано на рисунке 1, то пользуясь обозначениями на рисунке, имеем:
U
I2 = -----,
RвRв = R +Rд.
Тогда:
1 dМ dМ
a = ------ UхI1 ----- = КхР -----,
WRв dada
где К = const, Р - мощность. Чтобы шкала прибора была равномерной, необходимо иметь:
dM
---- = const
da
Это достигается путем выбора размеров и формы катушек и их начального взаимного положения.
При включении ваттметра в цепь переменного тока уравнение шкалы прибора:
1 dМ
a = ------- Uх I cos(φ–δ) ------,
WZвda
где Zв - модуль полного сопротивления параллельной цепи ваттметра;
δ- угол сдвига между I2 и U, возникающий вследствие реактивности параллельной цепи и являющийся угловой погрешностью ваттметра.
Для того чтобы a было пропорционально мощности переменного тока, стремятся сделать угол δ возможно малым. Хотя электродинамические ваттметры применимы как на постоянном токе, так и на переменном, градуируются же и поверяются они на, как правило, на постоянном токе. Цена деления ваттметра определяется по формуле:
UнIн
Ср = -------,
Ан
где Uн, Iн - установленные пределы измерения, соответственно, по напряжению и по току;
Ан - полное число делений шкалы.
Для правильного включения ваттметра, один из зажимов параллельной и последовательной цепей отмечается значком (*). Эти зажимы включаются согласованно, как показано на рисунке 1, со стороны источника питания и называют генераторными.
 |
Рисунок 1- Схема включения ваттметра.
Электродинамические ваттметры выпускаются классов 0,2 и 0,5 и применяются в качестве переносных лабораторных приборов, при этом их показания остаются одинаковыми как на постоянном, так и на переменном токе.
Оборудование и аппаратура: Лабораторный стенд.
Порядок выполнения работы:
1. Поверка ваттметра косвенным методом.
1.1. В данной работе поверка ваттметра осуществляется на основе вычислений, использующих результаты измерений тока и напряжения на активной нагрузке.
1.2. Соберите схему рисунок 2.
Рисунок 2– Схема поверки ваттметра косвенным способом.
1.3. Для расчета величины активной мощности используйте формулу:
Р = UI,
сравнив с расчетом по формуле:
Р = I2R
2. Поверка ваттметра при помощи измерителя угла рассогласования (сдвига по фазе между током и напряжением).
2.1. В данном разделе изучается косвенный метод поверки ваттметра при помощи фазометра. Для индуктивной нагрузки с известным активным сопротивлением определяется ток, напряжение и угол рассогласования и на базе полученных данных вычисляется значение активной мощности.
2.2. Соберите схему рисунок 3.
Перед включением стенда установите ЛАТР в начальное положение. Изменяя величину напряжения установите такую величину тока и мощности, которые можно достаточно точно измерить. Повторите опыт с различными величинами индуктивности, при чем каждый раз необходимо начинать опыт с подачи минимального напряжения.
Для вычисления используйте формулу:
Р = UIcosf,
сравнив с результатами, полученными с помощью следующей формулы:Р = I2R 
Рисунок 3 – Схема измерения мощности с помощью фазометра.
3 Обработка результатов опыта.
3.1. Измерьте величину напряжений, токов, углов рассогласования и мощностей при различных значениях активной и активно-индуктивной нагрузках.
3.2. Сделайте расчет мощности по формулам:Р = UI, Р = I2R, Р = UIcosf, Р = I2RL
3.3. Сравните результаты расчета мощности с результатами измерения при помощи ваттметра.
3.4. Определите класс точности поверяемого ваттметра.
Контрольные вопросы:
1. Приведите уравнение шкалы прибора электродинамической системы для измерения мощности в цепях постоянного и переменного напряжения.
2. Укажите область применения электродинамических приборов.
3. Нарисуйте схему включения ваттметра.
4. Определите цену деления ваттметра при:
Uн = 300В, Iн = 1А, Ан = 150;
Uн = 450В, Iн = 5А, Ан = 150;
Uн = 150В, Iн = 2А, Ан = 300.
Лабораторная работа №8
по дисциплине ОП.05 «Электрорадиоизмерения»
Тема: «Измерение активных сопротивлений»
Цель работы: Освоить методы измерения активных сопротивлений
