DC ir AC vienfazės srovės matavimas

Iš nuolatinės srovės galios P ​​= IU išraiškos matyti, kad ją galima išmatuoti naudojant ampermetrą ir voltmetrą netiesioginiu metodu. Tačiau šiuo atveju būtina vienu metu atlikti dviejų prietaisų rodmenis ir skaičiavimus, o tai apsunkina matavimus ir sumažina jų tikslumą.

Išmatuoti galią DC ir vienfazė kintamoji srovė jie naudoja prietaisus, vadinamus vatmetrais, kurie naudoja elektrodinaminius ir ferodinaminius matavimo mechanizmus.

Elektrodinaminiai vatmetrai gaminami nešiojamų prietaisų pavidalu, turintys aukštą tikslumo klases (0,1–0,5) ir naudojami tiksliai matuoti kintamosios ir nuolatinės srovės galią pramoniniais ir aukštais dažniais (iki 5000 Hz). Ferodinaminiai vatmetrai dažniau randami plokščių prietaisų pavidalu, kurių tikslumo klasė yra palyginti žema (1,5–2,5).

Tokie vatmetrai daugiausia naudojami pramoninio dažnio kintamojoje srovėje. Esant nuolatinei srovei, jie turi didelę paklaidą dėl šerdies histerezės.

Galiai aukštais dažniais matuoti naudojami termoelektriniai ir elektroniniai vatmetrai, kurie yra magnetoelektrinis matavimo mechanizmas su aktyviosios galios į nuolatinės srovės keitiklį. Galios keitiklis atlieka daugybos operaciją ui = p ir išėjime gauna signalą, kuris priklauso nuo sandaugos ui, tai yra galios.

Fig. 1, ir parodyta galimybė panaudoti elektrodinaminį matavimo mechanizmą vatmetrui sukonstruoti ir galiai matuoti.

Ryžiai. 1. Vatmetro perjungimo schema (a) ir vektorinė diagrama (b)

Stacionari ritė 1, nuosekliai sujungta su apkrovos grandine, vadinama vatmetro nuoseklia grandine, judanti ritė 2 (su papildomu rezistoriumi), sujungta lygiagrečiai su apkrova, lygiagrečia grandine.

Nuolatiniam vatmetrui:

Apsvarstykite elektrodinaminio vatmetro veikimą kintama srove. Vektorinė diagrama pav. 1, b yra sukonstruotas atsižvelgiant į indukcinį apkrovos pobūdį. Srovės vektorius Iu lygiagreti grandinė atsilieka nuo vektoriaus U kampu γ dėl tam tikro judančios ritės induktyvumo.

Iš šios išraiškos matyti, kad vatmetras teisingai matuoja galią tik dviem atvejais: kai γ = 0 ir γ = φ.

Būseną γ = 0 galima pasiekti sukuriant įtampos rezonansas lygiagrečioje grandinėje, pavyzdžiui, įtraukiant atitinkamos talpos kondensatorių C, kaip parodyta punktyrine linija fig. 1, a. Tačiau įtampos rezonansas bus tik tam tikru specifiniu dažniu. Pažeidžiama dažnio γ = 0 keitimo sąlyga. Kai γ nėra lygus 0, vatmetras matuoja galią su paklaida βy, kuri vadinama kampine paklaida.

Esant nedidelei kampo γ vertei (γ paprastai ne daugiau kaip 40–50'), santykinė paklaida

Kai kampai φ arti 90 °, kampo paklaida gali pasiekti dideles reikšmes.

Antroji, specifinė vatmetrų klaida – tai klaida, kurią sukelia jos ritių energijos suvartojimas.

Matuojant apkrovos sunaudotą galią, du vatmetro perjungimo grandinės, skiriasi savo lygiagrečios grandinės įtraukimu (2 pav.).

Ryžiai. 2. Vatmetro lygiagrečios apvijos įjungimo schemos

Jei neatsižvelgsime į fazių poslinkius tarp srovių ir įtampų ritėse ir laikysime, kad apkrova H yra grynai aktyvi, paklaidos βa) ir β(b), atsirandančios dėl vatmetro apvijų energijos sąnaudų, grandinės pav. 2, a ir b:

kur P.i ir P.ti – atitinkamai vatmetro nuosekliosios ir lygiagrečios grandinės suvartojama galia.

Iš βa) ir β(b) formulių matyti, kad paklaidos gali turėti pastebimas reikšmes tik matuojant galią mažos galios grandinėse, t.y. kai Pi ir P.ti proporcinga Rn.

Jei pakeisite tik vienos iš srovių ženklą, pasikeis judančios vatmetro dalies nukreipimo kryptis.

Vatmetras turi dvi poras spaustukų (nuosekliosios ir lygiagrečios grandinės) ir priklausomai nuo jų įtraukimo į grandinę, rodyklės nukreipimo kryptis gali skirtis. Norint teisingai prijungti vatmetrą, viena iš kiekvienos spaustuvų poros yra pažymėta „*“ (žvaigždute) ir vadinama „generatoriaus spaustuku“.