Jak funguje wattmetr?

K přímému měření výkonu stejnosměrného obvodu se používá wattmetr. Pevná sériová cívka nebo proudová cívka wattmetru je zapojena do série s přijímači elektrické energie. Pohyblivá paralelní cívka nebo napěťová cívka zapojená do série s přídavným odporem tvoří paralelní obvod wattmetru, který je zapojen paralelně k přijímačům energie.

Úhel natočení pohyblivé části wattmetru:

a = k2IIu = k2U/Ru

kde I je proud sériové cívky; I a je proud paralelní cívky wattmetru.

Rýže. 1. Schéma zařízení a zapojení wattmetru

Protože v důsledku použití dodatečného odporu má paralelní obvod wattmetru téměř konstantní odpor ru, pak α = (k2/Ru)IU = k2IU = k3P

Podle úhlu natočení pohyblivé části wattmetru lze tedy posoudit výkon obvodu.

Stupnice wattmetru je jednotná. Při práci s wattmetrem je třeba mít na paměti, že změna směru proudu v jedné z cívek způsobí změnu směru točivého momentu a směru otáčení pohyblivé cívky, a protože stupnice wattmetru se obvykle vyrábí jednostranně, to znamená, že dílky stupnice jsou umístěny od nuly doprava, pak když je proud v jedné z cívek ve špatném směru, nebude možné určit naměřenou hodnotu pomocí wattmetru.

Z těchto důvodů byste měli vždy rozlišovat mezi svorkami wattmetru. Svorka sériového vinutí připojená ke zdroji energie se nazývá svorka generátoru a je na zařízeních a schématech označena hvězdičkou. Svorka paralelního obvodu připojená k vodiči připojenému k sériové cívce se také nazývá svorka generátoru a je označena hvězdičkou.

Při správném zapojení wattmetru jsou tedy proudy v cívkách wattmetru směrovány ze svorek generátoru na svorky negenerátoru. Pro připojení wattmetru mohou být dvě schémata (viz obr. 2 a obr. 3).

Rýže. 2. Správné schéma zapojení wattmetru

Rýže. 3. Správné schéma zapojení wattmetru

Ve schématu uvedeném na Obr. 2 je proud sériového vinutí wattmetru roven proudu energetických přijímačů, jejichž výkon je měřen, a paralelní obvod wattmetru je pod napětím U‘ větším, než je napětí přijímačů o velikost poklesu napětí v sériové cívce. V důsledku toho Рв = IU‘ = I(U+U1) = IU = IU1, tj. výkon naměřený wattmetrem se rovná výkonu měřených přijímačů energie a výkonu sériového vinutí wattmetru.

Ve schématu uvedeném na Obr. 3, napětí na paralelním obvodu wattmetru se rovná napětí na přijímačích a proud v sériovém vinutí je větší než proud spotřebovaný přijímačem o velikost proudu v paralelním obvodu wattmetru. V důsledku toho P in = U(I+Iu) = UI+ UIu, tj. výkon naměřený wattmetrem se rovná výkonu měřených přijímačů energie a výkonu paralelního obvodu wattmetru.

Pro měření, při kterých lze zanedbat výkon vinutí wattmetru, je vhodnější použít obvod znázorněný na Obr. 2, protože výkon sériového vinutí je obvykle menší než výkon paralelního vinutí, a proto budou údaje wattmetru přesnější.

Pro přesná měření je nutné zavést do odečtů wattmetru korekce, vzhledem k výkonu jeho vinutí, a v takových případech můžeme doporučit obvod na obr. 3, protože korekce se snadno vypočítá pomocí vzorce U 2 /Ru , kde Ru je obvykle známé a korekce zůstává nezměněna pro různé hodnoty proudu, pokud je U konstantní.

Když je wattmetr zapnutý podle schématu na Obr. Na obr. 2 se potenciály konců cívek liší pouze velikostí úbytku napětí v pohyblivé cívce, protože vývody generátoru cívek jsou spojeny dohromady. Pokles napětí v pohyblivé cívce je zanedbatelný ve srovnání s napětím v paralelním obvodu, protože odpor této cívky je zanedbatelný ve srovnání s odporem paralelního obvodu.

Rýže. 4. Nesprávný obvod připojení wattmetru

Na Obr. 4 je chybné schéma zapojení paralelního obvodu wattmetru. Zde jsou vývody cívek generátoru propojeny přes přídavný odpor, v důsledku čehož se potenciální rozdíl mezi konci cívek rovná napětí obvodu (někdy poměrně značných 240 – 600 V), a protože pevný a Pohyblivé cívky jsou v těsné blízkosti u sebe, jsou vytvořeny podmínky příznivé pro porušení izolace cívky. Kromě toho dojde k elektrostatické interakci mezi cívkami, které mají velmi rozdílné potenciály, což může způsobit další chybu při měření výkonu v elektrickém obvodu.

Telegramový kanál pro ty, kteří se chtějí každý den učit nové a zajímavé věci: Škola pro elektrikáře

Pokud se vám tento článek líbil, sdílejte odkaz na něj na sociálních sítích. Velmi to pomůže rozvoji našeho webu!

Nenechte si ujít aktualizace, přihlaste se k odběru našich sociálních sítí: