Schéma zapojení wattmetru

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:

Wattmetr se udává pro jmenovitý proud 5 A a jmenovité napětí 300 V. Jak jej připojit do sítě?

Je-li zatěžovací proud I x menší než přípustný proud, tedy v tomto případě menší než 5 A, a je-li napětí v měřicím obvodu menší než přípustné napětí cívky, tedy menší než 300 V, pak připojovací obvod má následující tvar (obr. 1, a): nejprve zapněte sériovou cívku wattmetru – sestavte proudový obvod (na obrázku je znázorněn tlustou čarou), poté sestavte napěťový obvod, k tomu začátek napěťové cívky wattmetru se připojí na začátek pomocí propojky K proudová cívka připojená k jednomu síťovému terminálu a konec napěťové cívky je připojen k druhému síťovému terminálu.

Obrázek 1. Schémata připojení wattmetru: a – přímo do sítě správně, b – špatně, c – do sítě s vysokým napětím a velkým proudem.

Někdy při vytváření proudového obvodu je v něm zahrnut odpor propojky (obr. 1, b). To nelze provést, protože v tomto případě propojkou prochází provozní proud, a nikoli malý proud napěťového obvodu, jak je popsáno výše. V obvodu proudové cívky wattmetru, která má nízký odpor, je navíc přidán odpor samotné propojky a dva přechodové odpory kontaktů. To vše vede k další chybě při měření výkonu.

Není-li přístrojová stupnice kalibrována v pohonných jednotkách (například ve vícerozsahovém elektrodynamickém wattmetru), ale má určitý počet dílků N, pak pro měření výkonu na daném limitu měření by cena dílku wattmetru měla být určí se pomocí vzorce:

kde U n je jmenovité napětí wattmetru nebo mez měření napětí, I n je proud wattmetru nebo mez měření proudu, A, N je počet dílků stupnice wattmetru (obvykle 100 nebo 150).

Nechť je dán wattmetr s U n = 150 V, I n = 5 A a N = 150. Potom dělicí cena zařízení CH = 150 x 5/150 = 5 W/div,

Abyste mohli určit výkon z naměřených hodnot zařízení, musíte vynásobit odečet zařízení v dílcích stupnice n hodnotou dílku Cn:

Pokud je napětí v síti větší než přípustné napětí napěťové cívky a proud je větší než přípustný proud proudové cívky, pak je nutné pro připojení použít přídavný rezistor a měřicí bočník ve stejnosměrném obvodu. zařízení (obr. 1, c).

Jak vypočítat odpor přídavného rezistoru a bočníku pro připojení wattmetru na stejnosměrný obvod

Hodnotu bočníkového odporu pro připojení wattmetru pro obvod znázorněný na obrázku 1, c, lze určit podle vzorce:

r w = ra (p – 1) = ra (Ia/I n – 1),

kde ra je odpor proudové cívky wattmetru, Ohm, p je bočníkový koeficient a hodnota odporu přídavného odporu je z výrazu rd = rv (q – 1) = rv ( U / U n – 1),

kde rv je odpor napěťové cívky wattmetru, Ohm.

Například pro wattmetr se jmenovitým napětím napěťové cívky U n = 150 V a jmenovitým proudem proudové cívky I n = 5 A, připojeným k měřicímu obvodu s napětím 220 V (obr. 1, c ) s proudem cca 20 A je nutné vypočítat odpor přídavného rezistoru a bočníku.

Hodnota odporu bočníku r w = ra / (20/5 – 1) = ra / 3,

to znamená, že pro připojení wattmetru potřebujete bočník, jehož odpor je třikrát menší než odpor proudového obvodu wattmetru. Odpor přídavného rezistoru ra = rv (220 / 150—1) = 0,46rv,

Skutečná hodnota výkonu P = Pwpq, kde Pw je údaj wattmetru, pokud je jeho stupnice kalibrována v jednotkách výkonu.

Pokud je wattmetr připojen přes bočník, lze hodnotu dělení určit následovně:

C’n = (Un I n / pq) = Сн x p x q

V uvedeném příkladu je p = 4 a q = 1,46, proto je třeba hodnotu wattmetru vynásobit 5,86, abychom určili skutečnou hodnotu výkonu, což je nepohodlné. Proto při výběru bočníku a přídavného odporu mají tendenci brát koeficienty q a p rovné celým číslům.

V tomto příkladu je vhodné vzít p = 5, aq = 2, to znamená r w = ra / 4 a R d = rv, pak lze naměřenou hodnotu výkonu určit vynásobením údajů přístroje 10. Nový wattmetr cena divize se bude rovnat C’n = 150 x 2 x 5 x 5 / 150 = 50 W/div.,

kde 150 x 2 = 300 V je nový limit měření napětí wattmetrem, 5 x 5 = 25 A je nový limit měření proudu wattmetrem.

Externí přídavný rezistor by měl být zapnut až po napěťovém vinutí wattmetru a ne před ním, jinak může potenciál pohyblivé cívky vůči stacionární dosáhnout hodnot nebezpečných pro izolaci.

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