На чем основан принцип работы ваттметра электродинамической системы: что это такое и что он измеряет? Схема подключения и измерение мощности. Какую мощность измеряет электродинамический ваттметр?

Как устроен ваттметр

Ваттметры используются для определения мощности электрического тока. Они устанавливаются на электровелосипеды и другие виды персонального электротранспорта с целью точного анализа характеристик электрического тока и расхода энергии. Зная, как пользоваться ваттметром, можно отслеживать всевозможные параметры мотор-колес и АКБ. Такие анализаторы мощности предоставляют информацию о работе транспортного средства и помогают повысить его эффективность.

С помощью таких анализаторов мощности легко контролировать:

1. емкость аккумуляторной батареи;
2. реальную мощность и КПД мотор-колес;
3. при дополнительном подключении температурного датчика – нагрев мотор-колеса и контроллера с целью исключения риска их перегрева;
4. ток, проходящий через мотор-колесо или контроллер;
5. эффективность их работы;
6. процесс подзарядки и разряда АКБ;
7. присутствие пиковых токов, способных спровоцировать повреждение комплектующих;
8. утечки тока;
9. наличие перепадов напряжения, вызванных определенными компонентами;
10. эффективность рекуперации в случае торможения электромотором;
11. изменение потребления энергии при помощи педалями.

Ваттметры позволяют определять самые экономичные режимы работы электротранспорта, помогают бережно эксплуатировать АКБ, чтобы продлить ее ресурс. Полученная при помощи таких приборов статистика позволяет смоделировать e-bike или другой электротранспорт с оптимальными параметрами, чтобы избежать нерациональных расходов на излишнюю мощность и вес компонентов.

Как работает ваттметр

Рассмотрим, как устроен ваттметр, и как он работает. В приборах аналогового типа взаимодействуют 2 катушки:

1. Неподвижная, с малым количеством витков, толстым проводом и незначительным сопротивлением. Она последовательно подключается к потребителю.
2. Подвижная, с большим количеством витков тонкого провода и значительным сопротивлением. Она параллельно подключается к потребителю и имеет дополнительное сопротивление (для профилактики КЗ обмоток).

При включении ваттметра в сеть в катушках появляются магнитные поля. Они взаимодействуют, и образующийся момент вращения отклоняет подвижную обмотку с закрепленной стрелкой на расчетный угол. По градуированной шкале определяется значение мощности.

​

В цифровых ваттметрах вначале замеряются напряжение и сила тока. Для этого к потребителю последовательно подсоединяется датчик тока и параллельно – датчик напряжения. Замеренные мгновенные значения напряжения и тока через преобразователь подаются к внутреннему микропроцессору, где и рассчитывается мощность. Результат отображается на дисплее и подается на внешние устройства.

Электродинамические ваттметры подходят для цепей переменного и постоянного тока, а индуктивные модели – только для переменного.

Читайте в нашей предыдущей статье о том, как правильно заряжать литий-титанатный аккумулятор, чтобы не сокращать его ресурс.

Ваттметр — это… Что такое Ваттметр?

Ваттме́тр (ватт + др.-греч. μετρεω — «измеряю») — измерительный прибор, предназначенный для определения мощности электрического тока или электромагнитного сигнала.

Классификация

По назначению и диапазону частот ваттметры можно разделить на три категории — низкочастотные (и постоянного тока), радиочастотные и оптические. Ваттметры радиодиапазона по назначению делятся на два вида: проходящей мощности, включаемые в разрыв линии передачи, и поглощаемой мощности, подключаемые к концу линии в качестве согласованной нагрузки. В зависимости от способа функционального преобразования измерительной информации и её вывода оператору ваттметры бывают аналоговые (показывающие и самопишущие) и цифровые.

Ваттметры низкой частоты и постоянного тока

Аналоговый ваттметр

НЧ-ваттметры используются преимущественно в сетях электропитания промышленной частоты для измерения потребляемой мощности, могут быть однофазные и трехфазные. Отдельную подгруппу составляют варметры — измерители реактивной мощности. Цифровые приборы обычно совмещают возможность измерения активной и реактивной мощности.

Аналоговые НЧ-ваттметры электродинамической или ферродинамической системы имеют в измерительном механизме две катушки, одна из которых подключается последовательно нагрузке, другая параллельно. Взаимодействие магнитных полей катушек создает вращающий момент, отклоняющий стрелку прибора, пропорциональный произведению силы тока, напряжения и косинуса или синуса разности фаз (для измерения соответственно активной или реактивной мощности).

• ПРИМЕРЫ: Ц301, Д8002, Д5071

Цифровые НЧ-ваттметры имеют в качестве входных цепей два датчика — по току и по напряжению, подключаемые соответственно последовательно и параллельно нагрузке, датчики могут быть на основе измерительных трансформаторов, термисторов, термопар и другие. Информация с датчиков через АЦП передается на вычислительное устройство, в котором рассчитываются активная и реактивная мощность, далее итоговая информация выводится на цифровое табло и, при необходимости, на внешние устройства (для хранения, печати данных и т. д.).

• ПРИМЕРЫ: MI 2010А, СР3010, ЩВ02

Ваттметры поглощаемой мощности радиодиапазона

Детекторный СВЧ-ваттметр М3-5С

Ваттметры поглощаемой мощности образуют весьма большую и широко используемую подгруппу ваттметров радиодиапазона. Видовое деление этой подгруппы связано в основном с применением различных типов первичных преобразователей (приемных головок). В серийно выпускаемых ваттметрах используются преобразователи на базе термистора, термопары и пикового детектора; значительно реже, в экспериментальных работах, применяются датчики, основанные на других принципах — пондеромоторном, гальваномагнитном и т. д. При работе с ваттметрами поглощаемой мощности следует помнить, что из-за неидеального согласования входного сопротивления приемных головок с волновым сопротивлением линии, часть энергии отражается и реально ваттметр измеряет не падающую мощность, а поглощаемую, которая отличается от падающей на величину, равную K_P×P_пад, где K_P — коэффициент отражения по мощности.

Термисторные (болометрические) ваттметры состоят из приемного преобразователя на базе термистора (или болометра) и измерительного моста с источником низкочастотного переменного тока для подогрева термистора. Принцип действия термисторного преобразователя состоит в зависимости сопротивления термистора от температуры его нагрева, которая, в свою очередь зависит от рассеиваемой мощности сигнала, подаваемого на него. Измерение осуществляется методом сравнения мощности измеряемого сигнала, рассеиваемой в термисторе и разогревающей его, с мощностью тока низкой частоты, вызывающей такой же нагрев термистора. В процессе измерения полная мощность, рассеиваемая на термисторе (при подаче на него одновременно измеряемого сигнала и тока подогрева) и, соответственно, сопротивление термистора поддерживается одинаковым с помощью измерительного моста, который уравновешивается изменением тока подогрева. В первых моделях термисторных ваттметров уравновешивание осуществлялось вручную, в современных ваттметрах уравновешивание автоматическое, показания выводятся в цифровом виде. К недостаткам термисторных ваттметров относится их малый динамический диапазон — максимальная мощность рассеивания — несколько милливатт, это ограничение преодолевается использованием аттенюаторов, делящих мощность, но вносящих при этом дополнительную погрешность.

• ПРИМЕРЫ: М3-22А, М3-28

Калориметрические ваттметры отличаются от термисторных тем, что для поглощения измеряемой мощности используется отдельная нагрузка, от которой тепло передается на термисторный преобразователь через рабочую среду — дистиллированную воду или специальную жидкость. Жидкая среда циркулирует со строго заданной скоростью потока, омывая по очереди входную нагрузку, преобразователь и охлаждающий теплообменник.

• ПРИМЕРЫ: М3-13, МК3-68, МК3-70

Термоэлектрические ваттметры в качестве первичного преобразователя используют термопару (или блок термопар) прямого или косвенного нагрева. При измерении горячий спай термопары нагревается под воздействием подводимой мощности измеряемого сигнала, при этом вырабатывается термо-э.д.с. Измерительная информация в виде сигнала постоянного тока поступает на электронный блок (аналоговый или цифровой), где обрабатывается и поступает на показывающее устройство.

• ПРИМЕРЫ: М3-51, М3-56, М3-93

Ваттметры с пиковым детектором просты в устройстве, в отличие от других видов ваттметров способны измерять не только мощность непрерывного сигнала, но и пиковую мощность радиоимпульсов, однако, из-за низкой точности измерения в настоящее время применяются редко. По принципу действия такой ваттметр представляет собой выпрямительный вольтметр переменного тока, имеющий на входе нагрузку с сопротивлением, равным волновому сопротивлению кабеля, и с отчетным устройством, проградуированным в значениях мощности.

• ПРИМЕРЫ: М3-3А, М3-5А

Ваттметры проходящей мощности радиодиапазона

В ваттметрах проходящей мощности в качестве первичного преобразователя, обычно используется направленный ответвитель — устройство, позволяющее ответвлять от основного тракта передачи очень небольшую долю энергии. Отведенная часть энергии подается на вторичный преобразователь, например, детекторную или термисторную головку, откуда сигнал измерительной информации подается на функциональный преобразователь и, далее, на показывающее устройство.

На относительно низких частотах (в ДВ- и СВ-диапазонах), использование направленных ответвителей затруднительно, в этом случае в качестве первичных преобразователей можно использовать датчики силы тока и напряжения в линии, измерительная информация с которых далее обрабатывается в функциональном преобразователе (перемножение значений с учетом разности фаз). Датчиками могут служить, например, трансформатор напряжения и трансформатор тока. Такой способ измерения используется обычно в специализированных приборах для контроля мощности, выдаваемой в антенну радиопередатчиком. На сверхвысоких частотах, в волноводных трактах, для измерения проходящей мощности может использоваться пондеромоторный метод или датчики, встраиваемые в стенку волновода — термисторные, термоэлектрические, гальваномагнитные.

• ПРИМЕРЫ: М2-23, М2-32, NAS

Оптические ваттметры

• ПРИМЕРЫ: ОМК3-69, ОМ3-65

Наименования и обозначения

Видовые наименования:

• Измеритель мощности — другое название ваттметров радио- и оптического диапазонов
• Киловаттметр — прибор для измерения мощности больших значений (единицы сотни киловатт)
• Милливаттметр — прибор для измерения мощности малых значений (меньше 1 ватта)
• Варметр — прибор для измерения реактивной мощности
• Ваттварметр — прибор, позволяющий измерять активную и реактивную мощность

Для обозначения типов электроизмерительных (низкочастотных) ваттметров традиционно используется отраслевая система обозначений, в которой приборы маркируются в зависимости от системы (основного принципа действия):

• Дхх — приборы электродинамической системы
• Цхх — приборы выпрямительной системы
• Фхх, Щхх — приборы электронной системы
• Нхх — самопишущие приборы

Ваттметры радио- и оптического диапазонов маркируются по ГОСТ 15094:

• М1-хх — калибраторы, установки или приборы для поверки ваттметров (радиодиапазона)
• М2-хх — ваттметры проходящей мощности (радиодиапазона)
• М3-хх — ваттметры поглощаемой мощности (радиодиапазона)
• М5-хх — преобразователи приемные (головки) ваттметров
• ОМ3-хх — оптические ваттметры поглощаемой мощности

Основные нормируемые характеристики

См. также

Литература

• Справочник по электроизмерительным приборам / Под ред. К. К. Илюнина — Л.: Энергоатомиздат, 1983
• Справочник по радиоизмерительным приборам. В 3-х т. / Под ред. В. С. Насонова — М.: Сов. радио, 1979
• Мейзда Ф. Электронные измерительные приборы и методы измерений — М.: Мир, 1990
• Справочник по радиоэлектронным устройствам. В 2-х т. / Под ред. Д. П. Линде — М.: Энергия, 1978

Нормативно-техническая документация

• ГОСТ 8476-78 Ваттметры и варметры. Общие технические условия
• ГОСТ 8476-93 Приборы аналоговые показывающие электроизмерительные прямого действия и вспомогательные части к ним. Часть 3. Особые требования к ваттметрам и варметрам
• ГОСТ 8.392-80 Государственная система обеспечения единства измерений. Ваттметры СВЧ малой мощности и их первичные измерительные преобразователи диапазона частот 0,03-78, 33 ГГц. Методы и средства поверки
• ГОСТ 8.397-80 Государственная система обеспечения единства измерений. Ваттметры волноводные импульсные малой мощности в диапазоне частот 5,64-37,5 ГГц. Методы и средства поверки
• ГОСТ 8.497-83 Государственная система обеспечения единства измерений. Амперметры, вольтметры, ваттметры, варметры. Методика поверки
• ГОСТ 8.569-2000 Государственная система обеспечения единства измерений. Ваттметры СВЧ малой мощности диапазона частот 0,02-178,6 ГГц. Методика поверки и калибровки
• IEC 61315(1995) Калибрование измерителей мощности (ваттметров) волоконно-оптических источников излучения

Ссылки

Электродинамические приборы — Студопедия

Устройство и принцип действия электродинамического ИМ

Принцип действия электродинамического измерительного механизма основан на взаимодействии магнитных полей двух систем проводников с током.

На рис. 4.9 схематически показано устройство электродинамического измерительного механизма, который состоит из подвижной 1 и неподвижной 2 катушек (рамок), стрелки 3, жестко прикрепленной к подвижной катушке, и шкалы 4, вдоль которой перемещается указатель стрелки.

Риc. 4.10. Устройство электродинамического измерительного механизма

Применяют круглые или прямоугольные катушки. Обычно неподвижная катушка состоит из двух одинаковых частей, разделенных воздушным зазором. Вращающий момент создается при взаимодействии магнитного поля, создаваемого током I₁, проходящим по катушке 1, и магнитным полем, создаваемым током, проходящим через катушки возбуждения 2. Электромагнитная энергия W_e двух контуров с токами

W_e = L₁ I₁² /2 + L₂ I₂² /2 + I₁ I₂M_1,2, (4.11)

где L₁, L₂ — индуктивность подвижной и неподвижной катушек; M_1,2 — взаимная индуктивность катушек 1 и 2.

Так как индуктивность катушек не зависит от угла поворота, поэтому вращающий момент, действующий на подвижную катушку 1

M_ВР = I₁I₂ (dM_1,2/da). (4.12)

При механическом создании противодействующего момента угол отклонения подвижной может быть определен по формуле:

a = I₁I₂ (dM_1,2/da)/W. (4.13)

При включении электродинамического механизма в цепь переменного тока угол отклонения:

a = I₁I₂ cosy (dM_1,2/da)/W, (4.14)

где I₁ и I₂ — действующие значения токов; y — угол сдвига фаз между векторами токов I₁ и I₂ .

В электродинамических логометрических измерительных механизмах противодействующий момент создается электрическим способом. Подвижная часть такого механизма состоит из двух жестко закрепленных между собой под определенным углом g катушек. Угол отклонения a зависит от отношения токов I₁/I₂.

Области применения, достоинства и недостатки

Приборы электродинамической системы могут применяться как в цепях постоянного, так и в цепях переменного тока. Шкала приборов неравномерная. Характер шкалы зависит от формы катушек и их взаимного расположения. Изменяя множитель dM_1,2/da, можно улучшить шкалу так, что в начале шкалы будет иметь место неравномерность, а далее шкала будет практически равномерной. Электродинамические ваттметры имеют практически равномерную шкалу, амперметры и вольтметры — равномерную шкалу, начиная с 15-20 % ее номинального значения.

Электродинамические приборы применяют в качестве: ваттметров постоянного тока и однофазных, трехфазных, малокосинусных ваттметров переменного тока, амперметров и вольтметров переменного и постоянного токов. Электродинамические логометрические измерительные механизмы применяются в фазометрах, частотомерах, фарадомерах. Выпускаются комбинированные приборы — ампервольтваттметры.

Электродинамические амперметры выполняются по двум схемам, показанным на рис. 4.11 а и 4.11 б.

Рис. 4.11. Схемы включения катушек электродинамического механизма

Последовательное соединение катушек (рис. 4.11 а) используется в амперметрах, предназначенных для измерения малых токов (до 0,5 А). Так как y = 0 и I₁ = I₂ = I, уравнение преобразования амперметра сводится к виду

a = I²(dM_1,2/da)/W. (4.15)

В параллельной схеме (рис. 4.11 б), которая используется при больших токах (до 10 А), подбором индуктивностей L₁, L₂ и резистора R в цепях катушек задаются токи I₁ = k₁I; I₂ = k₂I и разность фаз y =0. Уравнение преобразования амперметра будет иметь вид:

a = k₁ k₂.I²(dM_1,2/da)/W. (4.16)

Для выполнения электродинамического вольтметра последовательно с катушками, соединенными по схеме (рис. 4.11 а), включается добавочный резистор R_Д, как показано на рис. 4.11 в. Уравнение преобразования вольтметра имеет вид:

a= [U₂/(R₂W)](dM_1,2/da), (4.17)

где R = R_Д + R_V — общее сопротивление цепи.

Наиболее важной группой электродинамических приборов являются ваттметры. На рис. 4.11 г представлена простейшая схема однопредельного электродинамического ваттметра.

Учитывая, что I₁ = I_Н и I₂ = U/(R₂ + R_Д), уравнение преобразования электродинамического ваттметра постоянного тока может быть записано в виде

a = [1 /W(R₂ + R_Д)] I_H U dM_1,2/da) = [1 /W(R₂ + R_Д)] P dM_1,2/da. (4.18)

На переменном токе уравнение преобразования:

a = [1 /(W(R₂ + R_Д))] I_H Ucosj dM_1,2/da = [1 /(W(R₂ + R_Д))]^. Р_аdM_1,2/da, (4.19)

где j — угол сдвига фаз между приложенным напряжением U и током I_H в нагрузке R_Н; R₂ – сопротивление параллельной катушки; Р_а — активная мощность нагрузки.

Из выражений (4.18), (4.19) видно, что шкала ваттметров равномерная.

Основными достоинствами электродинамических приборов являются:

— возможность использования в цепях как постоянного, так и переменного токов;

— возможность градуировки на постоянном токе;

— высокая стабильность показаний во времени;

— высокий класс точности (например, выпускаются электродинамические амперметры и миллиамперметры, вольтметры, однофазные ваттметры класса точности 0,05, частотомеры — класса 0,5).

Высокая точность приборов обусловлена отсутствием в них, в отличие от других электромеханических приборов, ферромагнитных элементов.

В качестве недостатков таких приборов можно отметить следующие:

— влияние внешних магнитных полей и механических воздействий;

— большую мощность потребления.

По чувствительности электродинамические приборы уступают магнитоэлектрическим. Однако применение растяжек и светового указателя позволяют уменьшить собственное потребление мощности (имеются миллиамперметры с током полного отклонения 1 мА).

Погрешности электродинамических приборов

Погрешностями электродинамических приборов являются: температурная и частотная погрешности; погрешность из-за влияния внешних магнитных полей и др.

Температурная погрешность g_t возникает вследствие изменения сопротивления обмоток рамок (катушек) и изменения упругих свойств растяжек или пружинок при изменении температуры. Для компенсации температурной погрешности применяют специальные схемы, например, последовательно-параллельная схема, подобная схеме, приведенной на рис 4.4, позволяет снизить температурную погрешность многопредельного электродинамического ваттметра до g_t £ 0,1 %

Частотная погрешность обусловлена зависимостью полного сопротивления катушек от частоты, изменением фазовых соотношений электродинамического прибора, взаимной индуктивностью катушек. Для уменьшения частотной погрешности в параллельную цепь последовательно с обмоткой рамки может быть включен конденсатор С @ L₀ /R₁ (L₀ и R₁ — индуктивность и сопротивление подвижной катушки).

Погрешность от влияния внешних магнитных полей уменьшается с помощью магнитных экранов.

2 Ваттметр электродинамической системы

Визмерительном механизме электродинамической
системы вращающий момент возникает в
результате взаимодействия магнитных
полей неподвижной и подвижной катушек
с токами (рис. 6.5). Неподвижная катушка
обычно состоит из двух одинаковых
частей, разделенных воздушным зазором.
При протекании токов в катушках возникают
силы, стремящиеся повернуть подвижную
часть так, чтобы магнитные потоки
неподвижной и подвижной катушек Ф₁
и Ф₂
совпали.

При измерении мощности
электродинамическим ваттметром
неподвижная катушка (обе секции)
включается последовательно с нагрузкой
и по ней проходит ток нагрузки
(I₁), поэтому катушка называется
токовой. К подвижной катушке подводится
напряжение нагрузки (U),
она называется катушкой напряжения.

Таким образом, показания
электродинамического ваттметра
соответствует активной мощности нагрузки

(6.5)

В ваттметрах направление
отклонения указателя изменяется при
изменении полярности тока или напряжения,
поэтому зажимы последовательной и
параллельной цепей ваттметра имеют
разметку. Зажимы, обозначенные звездочкой
(*) называются генераторными и должны
включаться в линию со стороны генератора,
т.е. со стороны

поступления
энергии.

Электродинамические
ваттметры обычно выполняются
многопредельными как по току, так и по
напряжению.

Градуируются ваттметры
в делениях так, что при номинальных токе
(I_Н) и напряжении (U_Н) и пристрелка отклоняется на полное число
делений шкалы(100 или 150 дел.). Для определения измеренного
значения мощности отсчитанное число
делений надо умножить на постоянную
(цену деления) С_Н., которая для
каждого предела измерения вычисляется
по формуле

(6.6).

Расширение пределов
измерения электродинамических ваттметров
как и счетчиков в цепях переменного
тока производится с помощью измерительных
трансформаторов тока и напряжения.

В лабораторной практике
применяются главным образом
электродинамические ваттметры классов
точности 0,1; 0,2; 0,3; 0,5.

3 Измерительные трансформаторы тока (итт) и напряжения (итн)

Измерительные
трансформаторы тока и напряжения обычно
состоят из двух электрически изолированных
обмоток W₁и W₂(первичной и
вторичной), намотанных на общий замкнутый
сердечник из листовой электротехнической
стали или пермаллоя.

Для ИТТ, если пренебречь
намагничивающим током, будет справедливо
равенство
.
Отсюда

.

У трансформаторов
напряжения добиваются предельно малых
падений напряжений в обмотках. При таких
условиях

.

По способу включения
измерительных трансформаторов в
первичную цепь, а также по способу
подключения приборов ко вторичным
обмоткам и по параметрам нагрузки ИТТ
и ИТН существенно отличаются друг от
друга.

Первичная обмотка ИТТ
включается в цепь нагрузки последовательно,
во вторичную обмотку последовательно
между собой включаются амперметры,
токовые катушки ваттметров, счетчиков,
фазометров, катушки реле и все они,
следовательно, обтекаются током I₂.
Первичная обмотка ИТН включается в
измерительную цепь параллельно. К его
вторичной обмотке параллельно между
собой, т.е., на одно и тоже напряжениеU₂, подключаются
вольтметры, цепи напряжения ваттметров,
счетчиков, фазометров и т.д.

На
щитках измерительных трансформаторов
указываются номинальные первичные и
вторичные величины: I_1H
и I_2H
– для трансформаторов тока и U_1Н
и U_2Н
для ИТН. Тогда номинальные коэффициенты
трансформации равны

– для ИТТ;

– для ИТН.

Номинальный
коэффициент трансформации К_Н– для
данного трансформатора величина
постоянная.

При использовании
измерительных трансформаторов измеряются
приборами вторичные величины, а первичные
определяются как:

Для ИТТ I_2Hобычно равен 5 А (реже 1 или 0,5 А).
Для ИТНВ
илиВ.

ИТТ работает в режиме
близком к короткому замыканию, поскольку
в его вторичную обмотку включаются
приборы, имеющие малое сопротивление.
Разрыв вторичной цепи (режим холостого
хода) является аварийным случаем, так
как при этом во вторичной обмотке
трансформатора возникает большая ЭДС
(2 – 5 кВ), опасная для жизни, которая
может также привести к порче изоляции
обмоток трансформатора.

ИТН работает в режиме
близком к режиму холостого хода, поскольку
к его вторичной обмотке подключаются
приборы с большим сопротивлением.
Короткое замыкание вторичной обмотки
приводит к резкому увеличению токов в
обмотках.

Для защиты ИТН от
короткого замыкания в его первичной
цепи ставятся плавкие предохранители.

Для правильного
подключения приборов к измерительным
трансформаторам зажимы трансформаторов
стандартно маркируются особыми знаками.
Зажимы первичной обмотки ИТТ маркируются
буквами Л₁иЛ₂(линия), вторичной обмотки – буквамиИ₁иИ₂(измерительная цепь).
Зажимы первичной обмотки ИТН обозначатся
буквамиАиХ, зажимы вторичнойа их

Стандартная маркировка
зажимов позволяет определить направление
протекания вторичного тока по известному
направлению тока в первичной обмотке.
Так, если принять, что в первичной обмотке
ток протекает в направлении от Л₁кЛ₂(отАкХ), то в
вторичной обмотке направление тока от
зажимаИ₂кИ₁(отх
к зажиму а).

Прибор электромагнитной системы — Студопедия.Нет

Электроизмерительные приборы электромагнитной системы (рис.12) предназначены для измерения силы тока и напряжения в цепях постоянного и переменного тока.

Принцип действия приборов электромагнитной системы основан на взаимодействии магнитного поля создаваемого протекающим по неподвижной катушке тока и подвижного железного сердечника.

Приборы электромагнитной системы состоят из

неподвижной катушки, по которой протекает измеряемый ток,

железного сердечника особой формы с отверстиями закрепленного эксцентрично на оси и имеющего возможность перемещаться относительно катушки,

противодействующих спиральных пружин и воздушного успокоителя, представляющего собой камеру в которой перемещается алюминиевый поршенек.

Под действием магнитного поля неподвижной катушкиподвижный сердечник стремясь, расположится так, чтобы его пересекало, возможно, больше силовых линий магнитного поля, втягивается в катушку по мере увеличения в ней силы тока.

Магнитное поле катушки пропорционально току;

намагничивание железного сердечника тоже увеличивается с увеличением тока.

Поэтому можно приближенно считать, что в электромагнитных приборахсоздаваемый вращающий магнитный момент пропорционален квадрату тока. Противодействующий механический момент создаваемый спиральными пружинами пропорционален углу поворота подвижной части прибора, поэтому шкала электромагнитного прибора неравномерная, квадратичная.

рис.12

В электромагнитных приборах при изменении направления тока меняется как направление создаваемого магнитного поля, так и полярность намагничивания сердечника. Поэтому приборы электромагнитной системы применяются для измерения физических величин в цепях как постоянного, так и переменного токов низких частот без дополнительных устройств.

Достоинствами приборов электромагнитной системы являются:

 возможность измерения физических величин в цепях как постоянного, так и переменного токов;

простота конструкции;

механическая прочность;

выносливость в отношении перегрузок.

К недостаткам приборов этой системы относятся:

неравномерность шкалы;

меньшая точность, чем в магнитоэлектрических приборах;

зависимость показаний от внешних магнитных полей.

Прибор электродинамической системы

Электроизмерительные приборы электродинамической системы (рис.13) предназначены для измерения силы тока, напряжения и мощности в цепях постоянного и переменного тока.

Принцип действия приборов электродинамической системы основан на взаимодействии магнитных полей создаваемых измеряемым током, протекающим по неподвижной и подвижной катушкам.

рис.13

Приборы электродинамической системы состоят из

жестко закрепленной неподвижной катушки,

закрепленной на оси подвижной катушки (расположена внутри неподвижной катушки) с которой жестко связана стрелка, перемещающаяся над шкалой,

 противодействующих спиральных пружин и

воздушного успокоителя.

Под действием магнитного поля неподвижной катушки и тока в подвижной катушке создается вращающий магнитный момент, под влиянием которого подвижная катушка будет стремиться повернуться так, чтобы плоскость ее витков стала параллельной плоскости витков неподвижной катушки, а их магнитные поля совпадали бы по направлению. В первом приближении вращающий магнитный момент, действующий на подвижную катушку, пропорционален как току в подвижной катушке, так и току в неподвижной катушке. Противодействующий механический момент создаваемый спиральными пружинами пропорционален углу поворота подвижной части прибора, поэтому шкала электродинамического прибора неравномерная. Однако подбором конструкции катушек можно улучшить шкалу, то есть получить равномерную шкалу.

При перемене направления тока в обеих катушках направление вращающего магнитного момента не меняется. Поэтому приборы электродинамической системы применяются для измерения физических величин в цепях как постоянного, так и переменного токовбез дополнительных устройств.

В зависимости от назначения электродинамического прибора катушки внутри него соединяются между собой последовательно или параллельно.

 Если катушки прибора соединить параллельно и установить добавочное сопротивление (шунт – уменьшает сопротивление прибора до требуемого минимального значения), то он может быть использован как амперметр.

 Если катушки соединить последовательно и присоединить к ним добавочное сопротивление, то прибор может быть использован как вольтметр.

Приборы электродинамической системы используются для измерения потребляемой в цепи мощности – электродинамический ваттметр.

 Он состоит из двух катушек:

 неподвижной, с небольшим числом витков толстой проволоки, включенной последовательнос тем участком цепи, в котором требуется измерить расходуемую мощность, и

подвижной, содержащей большое число витков тонкой проволоки и помещенной на оси внутри неподвижной катушки. Подвижная катушка включается в цепь подобно вольтметру, то есть параллельнопотребителю, и для увеличения её сопротивления последовательно с ней вводится добавочное сопротивление. Отклонение подвижной части прибора пропорционально мощности и поэтому шкалу прибора градуируют в ваттах. Ваттметры электродинамической системы имеют равномерную шкалу.

Достоинствамиприборов электродинамической системы являются:

возможность измерения физических величин в цепях как постоянного, так и переменного токов;

высокая точность.

Электродинамические амперметры и вольтметры применяются главным образом в качестве контрольных приборов для измерений в цепях переменного тока.

К недостаткамприборов этой системы относятся:

неравномерность шкалы у амперметров и вольтметров;

чувствительность к внешним магнитным полям;

большая чувствительность к перегрузкам.

Электростатический вольтметр

Электростатические приборы служат преимущественно для непосредственного измерения высоких напряжений в цепях постоянного и переменного токов – электростатический вольтметр (рис.14).

Принцип действия электростатического вольтметра основан на электростатическом взаимодействии заряженных проводников.

Электростатический вольтметр состоит из неподвижного электрода, представляющего собой металлическую камеру, подвижного алюминиевого электрода в форме пластинки закрепленного на оси, противодействующей спиральной пружины или системы растяжек, системы быстрого успокоения использующей постоянный магнит и светового указателя.

Измеряемое напряжение подводится одним полюсом к неподвижному электроду, а другим к подвижному электроду. Подвижный и неподвижный электроды заряжаются противоположными по знаку зарядами, и возникающая сила притяжения втягивает подвижный электрод внутрь неподвижного. Противодействующий механический момент создается упругими силами спиральной пружины или системы растяжек.

рис.14

В электростатических приборах моменты, действующие на подвижную часть малы, поэтому для отсчета показаний прибора пользуются световым лучом, отраженным от небольшого легкого зеркальца, укрепленного на оси.

Угол поворота подвижного электрода зависит как от квадрата напряжения, так и от изменения емкости, поэтому шкала электростатического прибора неравномерная, квадратичная. Подбор размеров и формы электродов позволяет получить зависимость емкости от угла поворота постоянной.

Квадратичная зависимость угла поворота подвижного электрода от напряжения позволяет применять такие приборы для измерения не только постоянного напряжения, но и напряжения переменного тока (до частоты прядка 30МГц).

Электростатические приборы имеют малую входную емкость и высокое сопротивление изоляции; поэтому измерение постоянного напряжения происходит практически без потребления мощности самим прибором и с очень малым потреблением мощности при измерении переменного напряжения.

Электростатические вольтметры применяются для измерений высоких напряжений постоянного, а также переменного токов, причем при измерении высокого напряжения переменного тока не требуется применения специальных измерительных трансформаторов.

Электронные приборы

Приборы такой системы содержат одну или несколько электронных ламп и измерительный прибор магнитоэлектрической системы, соединенных в схему позволяющую производить измерения электрических величин(Ламповый милливольтметр В3–38Б рис.15).

Электронные приборы обладают большим входным сопротивлением, выдерживают достаточно большие перегрузки, но имеют малую точность измерений.

Цифровые измерительные приборы

В цифровых измерительных приборах (относятся к электронным приборам) непрерывно измеряемая величина или её аналог, то есть физическая величина, пропорциональная измеряемой, преобразуется в дискретную форму и результат измерения выводится в виде числа, появляющегося на отсчетном или цифропечатающем устройстве.

Достоинствами цифровых измерительных приборов являются: возможность измерения физических величин в цепях как постоянного, так и переменного токов без дополнительных устройств; быстродействие и устойчивость к помехам. Наличие цифрового отсчетного устройства исключает погрешность отсчета измеряемой величины.

Примером многопредельного комбинированного универсального цифрового полупроводникового прибора является вольтметр В7–22А рис.16. Данный прибор используется в цепях как постоянного, так и переменного токов для измерения напряжения, силы тока и сопротивления в широких пределах.

рис.15

На передней панели полупроводникового вольтметра В7–22А расположены кнопки, нажатием которых, можно выбрать диапазон измерения (например, от 0 до 0,2; от 0 до 2; от 0 до 20 и т.д.) и измеряемую физическую величину (например, напряжение V в вольтах, силу тока mA в миллиамперах, сопротивление kΩ в килоомах).

рис.16

Многопредельные приборы

Измерительный прибор, электрическую схему которого можно переключать для изменения интервалов измеряемой физической величины, называется многопредельным (рис.17). В случае амперметров изменение пределов измерений достигается включением различных дополнительных сопротивлений называемых шунтами (рис.18а), в случае вольтметров – включением добавочных сопротивлений (рис.18б) расположенных внутри многопредельного прибора.

Применение многопредельных приборов связано с тем, что часто требуется измерять электрические величины в очень широких пределах с достаточной степенью точности в каждом интервале (электромеханические приборы обеспечивают высокую точность, если снимаемые показания находятся в третьей четверти шкалы). В этом случае многопредельный прибор заменяет несколько однотипных приборов с различными пределами измерения.

Например, при снятии анодных характеристик ламповых и полупроводниковых диодов величина анодного тока, в зависимости от анодного напряжения, может изменяться в пределах от 0 до 5А. Если измерения производить прибором (рис.17), шкала которого рассчитана на 5А, то небольшие токи будут измерены таким прибором с большой погрешностью.

рис.17

1. Шкала прибора;

2. Зеркало, позволяющее исключить погрешность параллакса;

3. Переключатель пределов измерений;

4. Клеммы, предназначенные для подключения прибора в электрическую цепь.

а б

рис.18

Наряду с электромеханическими, электронными и цифровыми приборами в лабораторных работах широко используются электронные осциллографы, генераторы сигналов звуковой частоты, блоки питания, реостаты, потенциометры, магазины сопротивлений, добавочные сопротивления и шунты.

Электронный осциллограф

Электронный осциллограф – прибор для графического изображения функциональной зависимости между двумя или более величинами, характеризующими какой–либо физический процесс.

Основной частью осциллографа является электронно-лучевая трубка (ЭЛТ). ЭЛТ состоит из стеклянного болона, из которого выкачан воздух до давления порядка 10^-8мм.рт.ст. рис.19.

рис.19

Источником электронов служит катод 2, подогреваемый спиралью 1. Фокусирующий цилиндр 3, регулирует количество вылетающих в единицу времени электронов, то есть яркость пятна на экране. Потенциал фокусирующего цилиндра отрицательный, его иначе называют управляющим электродом. Аноды 4 и 5 ускоряют и фокусируют электроны, концентрируют их в узкий пучок. Подогреватель 1, катод 2, фокусирующий цилиндр 3 и оба анода 4 и 5 образуют так называемую электронную пушку, а фокусирующий цилиндр 3 и система анодов 4 и 5 фокусирующую систему. Выходя из второго анода, электронный пучок проходит между двумя парами пластин 6 и 7 – это вертикально и горизонтально отклоняющие пластины. Между катодом и первым анодом приложено напряжение порядка 10³В, электроны ускоряются. Второй анод имеет потенциал выше первого и фокусирует электроны. Между катодом и вторым анодом напряжение составляет 2…5 кВ.

На передней панели электронного осциллографа С1–68 (рис.20) расположены управляющие лучом устройства, позволяющие регулировать фокус, яркость, синхронизировать исследуемый сигнал, перемещать луч вдоль оси Х и Y.

рис.20

Электродинамический прибор — это… Что такое Электродинамический прибор?



Электродинамический прибор

        Измерительный прибор, принцип действия которого основан на механическом взаимодействии двух проводников при протекании по ним электрического тока. Э. п. состоит из измерительного преобразователя (См. Измерительный преобразователь), преобразующего измеряемую величину в переменный или постоянный ток, и измерительного механизма электродинамической системы (рис.). Наиболее распространены Э. п. с подвижной катушкой, внутри которой на оси со стрелкой расположена подвижная катушка. Вращающий момент на оси возникает в результате взаимодействия токов в обмотках катушек 1 и 2 и пропорционален произведению действующих значений этих токов.

Уравновешивающий момент создаёт пружина, с которой связана ось. При равенстве моментов стрелка останавливается.
         Э. п. — наиболее точные электроизмерительные приборы, применяемые для определения действующих значений тока и напряжения в цепях переменного и постоянного тока. При последовательном соединении обмоток катушек угол поворота стрелки пропорционален квадрату измеряемой величины. Такое включение обмоток применяется в Э. п. для измерения напряжения и силы тока (Вольтметры и Амперметры). Электродинамические измерительные механизмы используют также для измерения мощности (Ваттметры). При этом через неподвижную катушку пропускают ток, пропорциональный току, а через подвижную — ток, пропорциональный напряжению в измеряемой цепи. Показания прибора пропорциональны активному или реактивному значению электрической мощности. В случае исполнения электродинамических механизмов в виде Логометров их применяют как частотомеры, фазометры и фарадометры. Э. п. изготовляют главным образом переносными приборами высокой точности — классов 0,1; 0,2; 0,5. Разновидность Э. п. — ферродинамический прибор, котором для усиления магнитного поля неподвижной катушки применяют магнитопровод из ферромагнитного материала. Такие приборы предназначаются для работы в условиях вибрации, тряски и ударов. Класс точности ферродинамических приборов 1,5 и 2,5.
        

        Электродинамический измерительный прибор: 1 и 2 — неподвижная и подвижная катушки; 3 — ось; 4 — пружина; 5 — стрелка; 6 — шкала.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия.
1969—1978.

• Электродинамический микрофон
• Электродные процессы

Смотреть что такое «Электродинамический прибор» в других словарях:

• ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЙ ПРИБОР — позволяет измерять электрическое напряжение, силу тока, мощность в цепях переменного тока; основан на взаимодействии магнитных полей двух (или более) контуров с током …   Большой Энциклопедический словарь

• электродинамический прибор — [IEV number 314 01 19] EN electrodynamic instrument instrument comprising one or more measuring elements which operate by the interaction of a current in one or more movable coils with a current in one or more fixed coils NOTE – This term… …   Справочник технического переводчика

• электродинамический прибор — elektrodinaminis matuoklis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Matuoklis, kurio veikimas grindžiamas sąveika tarp judamojoje ritėje arba rėmelyje tekančios srovės sukurto magnetinio lauko ir vienoje ar daugiau nejudamųjų… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

• электродинамический прибор — elektrodinaminis matuoklis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Nuolatinės ir kintamosios elektros srovės matuoklis, kurio judamąją dalį pasuka magnetinio lauko jėgos, atsirandančios tarp nejudamosios ir judamosios ričių,… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

• электродинамический прибор — elektrodinaminis matuoklis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. electrodynamic instrument; electrodynamic measuring instrument; electrodynamic meter vok. elektrodynamisches Gerät, n; elektrodynamisches Meßgerät, n; elektrodynamisches… …   Fizikos terminų žodynas

• электродинамический прибор — позволяет измерять электрическое напряжение, силу тока, мощность в цепях переменного тока; основан на взаимодействии магнитных полей двух (или более) контуров с током. * * * ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЙ ПРИБОР ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЙ ПРИБОР, позволяет… …   Энциклопедический словарь

• электродинамический прибор — elektrodinaminis prietaisas statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. electrodynamic instrument vok. elektrodynamisches Meßinstrument, n rus. электродинамический прибор, m pranc. appareil électrodynamique, m …   Radioelektronikos terminų žodynas

• ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЙ ПРИБОР — позволяет измерять электрич. напряжение, силу тока, мощность в цепях переменного тока; осн. на взаимодействии магн. полей двух (или более) контуров с током …   Естествознание. Энциклопедический словарь

• электродинамический измерительный прибор — elektrodinaminis matuoklis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Matuoklis, kurio veikimas grindžiamas sąveika tarp judamojoje ritėje arba rėmelyje tekančios srovės sukurto magnetinio lauko ir vienoje ar daugiau nejudamųjų… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

• электродинамический измерительный прибор — elektrodinaminis matuoklis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Nuolatinės ir kintamosios elektros srovės matuoklis, kurio judamąją dalį pasuka magnetinio lauko jėgos, atsirandančios tarp nejudamosios ir judamosios ričių,… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

35.Электродинамические ваттметры.

Электродинамический
ваттметр устроен принципиально так же,
как и электродинамический амперметр и
вольтметр, отличие заключается только
в параметре катушек и в их способе их
подключений.
Ваттметр имеет не меньше
3-6 контактов. Его недвижная катушка
обмотана толстым проводом и последовательно
включается с тем участком цепи, которого
мощность измеряется. Подвижная же
катушка содержит огромное число витков
из тонкой проволоки и подключается
параллельно потребителю. Последовательно
с движимой катушкой вводится и добавочное
сопротивление.
Ток, который идет по
движущей катушке, пропорционален
напряжению, которое подается на
нагрузку. 
Таким образом, отклонения
движущейся части пропорционально
мощности, и потому шкалу прибора вполне
можно градуировать в ваттах. А из точной
формулы следует, что шкала ваттметра
равномерная. Например, электрический
счетчик прибор электродинамической
системы, который можно применять и для
определений работы тока.
Такие приборы,
сокращенно еще называют счетчиками.
Работу, производимую током, можно
посчитать по формулам, то есть счетчик
это по сути интегрирующий прибором.

Для
того чтобы приборы электродинамической
системы сделать счетчиками, не нужно к
оси движущей катушки прикреплять
пружину, а насаждать на ось диск из
металла, который когда будет вращаться,
будет проходить между полюсами постоянного
магнита.

  прибор
для измерения мощности электрического
тока в ваттах. Наиболее распространены
электродинамические В. (см.Электродинамический
прибор), механизм
которых (рис.) состоит из неподвижной
катушки 1, включенной последовательно
с нагрузкой Н (цепь тока), и подвижной
катушки 2, включенной через большое
добавочное сопротивление R параллельно
нагрузке (цепь напряжения). Работа В.
такого типа основана на взаимодействии
магнитных полей подвижной и неподвижной
катушек при прохождении по ним
электрического тока. При этом вращающий
момент, вызывающий отклонение подвижной
части прибора и соединённой с ней стрелки
(указателя), при постоянном токе
пропорционален произведению силы тока
на напряжение, а при переменном токе —
также косинусу угла сдвига фаз между
током и напряжением. Применяются также
ферродинамические В., реже индукционные,
термоэлектрические и электростатические.

INCLUDEPICTURE
«http://dic.academic.ru/pictures/bse/gif/0249661633.gif»
\* MERGEFORMATINET

36. Электромагнитные приборы

Электромагнитный
прибор имеет электромагнитный
измерительный механизм с неподвижной
катушкой, по обмотке которой протекает
электрический ток, и один или несколько
ферромагнитных сердечников, установленных
на оси. 

Электромагнитные
измерительные приборы используют в
амперметрах, вольтемтрах, частотометрах
и фазометрах.

Электромагнитные
приборы изготавливают либо с плоской,
либо с круглой катушкой. Плоскую
неподвижную катушку (рис. 1, а) наматывают
обычно из толстой проволоки 1 на
неферромагнитный каркас 2 так, что внутри
нее образуется воздушный зазор. Рядом
с зазором располагают ферромагнитную
пластинку 7, ось пластинки расположена
асимметрично, на оси крепят стрелку 8
прибора, перемещающуюся вдоль шкалы 3
прибора. На оси укреплены противодействующая
пружина 6 и алюминиевый сектор 5, который
может поворачиваться в поле постоянного
магнита 4.

Электромагнитный
прибор с круглой катушкой устроен
следующим образом. Из толстой проволоки
намотана круглая катушка 10 (рис. 1, б) с
воздушным центральным зазором. Внутри
зазора неподвижно расположена
ферромагнитная пластина 11, а на оси
закреплена вторая, но уже подвижная
ферромагнитная пластина 12. На оси
пластины 12 закреплены противодействующая
пружинка 13 и стрелка 14 прибора. Для
создания противодействующего момента
закрепляют на оси алюминиевый сектор
и устанавливают постоянный магнит — на
рисунке не показаны. 

INCLUDEPICTURE

«http://electricalschool.info/uploads/posts/2010-03/1267795356_33.jpg»
\* MERGEFORMATINET

Рис.
1. Электромагнитный измерительный
механизм: а — с плоской катушкой, б — с
круглой катушкой

Достоинства
электромагнитных измерительных приборов

Угол
отклонения стрелки электромагнитного
измерительного прибора зависит от
квадрата тока. Это говорит о том, что
приборы электромагнитной системы могут
работать в цепях постоянного и переменного
тока.

При
протекании по катушке переменного тока
подвижный сердечник перемагничивается
одновременно с изменением направления
магнитного поля, и направление вращающего
момента не меняется, то есть изменение
знака тока не влияет на знак угла
отклонения. Показание прибора в цепи
переменного тока пропорционально
действующим значениям измеряемых
величин.

Электромагнитные
измерительные приборы просты по
устройству, дешевы, особенно щитовые.
Они могут непосредственно измерять
большие токи, так как катушки у них
неподвижны и их легко изготовить из
проводов с большой площадью сечения.

Промышленность
изготовляет амперметры электромагнитной
системы для непосредственного включения
на токи до 150 А.

Электромагнитные
измерительные приборы выдерживают не
только кратковременные, но и длительные
перегрузки, если таковые возникают в
процессе измерения. 

Недостатки
электромагнитных измерительных приборов

К
недостаткам электромагнитных измерительных
приборов можно отнести: неравномерность
шкалы и относительно низкую чувствительность
при измерении малых токов, то есть
сравнительно низкую точность измерения
в начале шкалы, зависимость показаний
приборов от влияния внешних магнитных
полей, низкий частотный диапазон
измерений, большую чувствительность
приборов к колебаниям частот тока и
большое их собственное потребление
(достигающее 2 Вт у амперметров на токи
до 10 А и 3 — 20 Вт у вольтметров в зависимости
от напряжения).

У
многих приборов шкала близка к равномерной.

Электромагнитные
измерительные приборы подвержены
влиянию внешних магнитных полей, так
как имеют очень слабое собственное
магнитное поле. Дело в том, что катушки
изготовляют без ферромагнитных
сердечников, поэтому создаваемое в них
магнитное поле замыкается по воздуху,
а известно, что воздух представляет
собой, среду с очень большим магнитным
сопротивлением. Для устранения влияния
магнитных полей широко используют
различные магнитные экраны или изготовляют
приборы в астатическом исполнение

В
астатических измерительных приборах
вместо одной катушки с сердечником
применяют две неподвижные катушки и
два сердечника, соответственно насаженных
на одну ось со стрелкой. Обмотки катушек
соединены между собой последовательно
и так, что при прохождении через них
измеряемого тока в них создаются
магнитные потоки, направленные навстречу
один другому.

Если
измерительный прибор оказывается во
внешнем магнитном поле, то оно усиливает
магнитное поле у одной катушки и уменьшает
у другой. Следовательно, увеличение
вращающего момента у одной катушки
компенсируется таким же уменьшением
вращающего момента у второй. Так
компенсируется влияние внешнего
однородного магнитного поля. Если
внешнее магнитное поле неоднородно, то
происходит только частичная компенсация. 

Что такое ваттметр электродинамометра? — Определение, конструкция, работа, теория и ошибки

Определение: Инструмент, работа которого зависит от реакции между магнитным полем движущейся и неподвижной катушек, известен как электродинамометр ваттметр. Он используется для измерения мощности как цепей переменного, так и постоянного тока.

Принцип работы ваттметра электродинамометра очень прост и удобен. Их работа зависит от теории, согласно которой проводник с током, помещенный в магнитное поле, испытывает механическую силу .Эта механическая сила отклоняет стрелку, установленную на калиброванной шкале.

Конструкция электродинамического ваттметра

Ниже приведены важные части ваттметра электродинамометра.

1. Фиксированная катушка — Фиксированная катушка последовательно подключается к нагрузке. Он считается токовой катушкой, потому что ток нагрузки течет через нее. Для облегчения конструкции неподвижная катушка разделена на две части. И эти два элемента параллельно подключены друг к другу.Неподвижная катушка создает однородное электрическое поле, необходимое для работы инструментов. Катушка тока инструментов рассчитана на пропускание тока примерно 20 ампер для экономии энергии.
2. Подвижная катушка — Подвижная катушка рассматривается как катушка давления инструментов. Он подключается параллельно источнику питания. Ток, протекающий через них, прямо пропорционален напряжению питания. Указатель устанавливается на подвижную катушку.Движение указателя контролируется с помощью пружины. Ток, протекающий через катушку, увеличивает их температуру. Потоки токов управляются с помощью резистора, включенного последовательно с подвижной катушкой.
3. Управление — Система управления обеспечивает регулирующий крутящий момент для инструментов. Контроль силы тяжести и пружинный контроль — это два типа систем управления. Из двух ваттметров электродинамометра используется пружинная система управления.Пружинная система управления используется для перемещения указателя.
4. Демпфирование — Демпфирование — это эффект, который уменьшает движение стрелки. В этом ваттметре демпфирующий момент создается из-за трения воздуха. Другие типы демпфирования в системе не используются, поскольку они разрушают полезный магнитный поток.
5. Весы и указатели — В приборах используется линейная шкала, поскольку их подвижная катушка движется линейно.Устройство использует указатель на острие ножа для устранения ошибки параллакса, которая возникает из-за недосмотра.

Работа электродинамометра Ваттметр

Ваттметр электродинамометра имеет два типа катушек; фиксированная и подвижная катушка. Неподвижная катушка подключается последовательно к цепи, потребляемую мощность которой необходимо измерить. Напряжение питания подается на подвижную катушку. Резистор контролирует ток через движущуюся катушку, и он подключен к ней последовательно.

Указатель закреплен на подвижной катушке, которая находится между неподвижными катушками. Ток и напряжение неподвижной и подвижной катушек создают два магнитных поля. И взаимодействие этих двух магнитных полей отклоняет стрелку инструмента. Прогиб стрелки прямо пропорционален силе, протекающей через него.

Теория электродинамометра Ваттметр

Принципиальная схема ваттметра электродинамометра представлена ​​на рисунке ниже.

Мгновенный крутящий момент действует на стрелку ваттметра и определяется уравнением

Где, i _p — ток катушки давления
i _c — ток катушки тока
дм / dθ — скорость изменения отклонения стрелки относительно угла θ

Напряжение на катушке давления цепи равно

Если катушка давления чисто резистивная, то их ток синфазен с напряжением.А значение тока дается уравнением.

Если токовая катушка отстает на напряжение по фазовому углу Φ, ток через токовую катушку задается как

i _p = √2Isin (ωt-∅)

Значение тока в катушке давления очень мало. Следовательно, ток, протекающий через катушку давления, считается полным током нагрузки. Крутящий момент, действующий на катушки, становится

Средний крутящий момент отклонения получается путем интегрирования крутящего момента от 0 до предела T.Средний крутящий момент отклонения катушки равен

.

Управляющий крутящий момент, действующий на пружину, равен

Ошибки ваттметра электродинамометра

Ниже приведены ошибки ваттметра электродинамометра

.

1. Индуктивность катушки давления — Катушка давления электродинамометра имеет некоторую индуктивность. Из-за индуктивности ток катушек давления отстает от напряжения. Таким образом, коэффициент мощности ваттметра становится запаздывающим, и счетчик показывает высокие показания.
2. Емкость катушки давления — Катушка давления имеет емкости вместе с индуктивностью. Эта емкость увеличивает коэффициент мощности прибора. Отсюда возникает ошибка при чтении.
3. Ошибка из-за эффекта взаимной индуктивности — Взаимная индуктивность между катушкой давления и тока вызывает ошибку.
4. Ошибка вихревых токов — Вихревой ток, наведенный в катушке, создает собственное магнитное поле. Это поле влияет на основной ток, протекающий через катушку.Таким образом, возникает ошибка при чтении.
5. Рассеянное магнитное поле — Рассеянное магнитное поле нарушает основное магнитное поле электродинамического ваттметра. Таким образом влияют на их чтение.
6. Ошибка температуры — Изменение температуры изменит сопротивление катушки давления. На движение пружины, обеспечивающей регулирующий крутящий момент, также влияет изменение температуры. Тем самым возникает ошибка при чтении.

Калибровка ваттметра электродинамометра одинакова как для измерения переменного, так и постоянного тока.

.

Статья о ваттметре из «Свободного словаря»

Следующая статья взята из Большой советской энциклопедии (1979). Он может быть устаревшим или идеологически необъективным.

Ваттметр

прибор для измерения мощности электрического тока в ваттах. Наиболее распространенными ваттметрами являются динамометрические датчики, в которых механизм состоит из неподвижной катушки, подключенной последовательно к нагрузке (токовая цепь), а затем к подвижной катушке, которая подключена через большой вспомогательный резистор (цепь резистора) параллельно. к нагрузке.

Работа ваттметра динамометра основана на взаимодействии магнитных полей подвижной и неподвижной катушек при прохождении через них электрического тока. В случае постоянного тока крутящий момент, вызывающий отклонение в подвижной части устройства и в игле (индикаторе), подключенной к устройству, пропорционален произведению силы тока на потенциал напряжения; в случае переменного тока он также пропорционален косинусу угла смещения фаз между током и потенциалом напряжения.Используются также ферродинамические, реже индукционные, термоэлектрические и электростатические ваттметры.

Советская промышленность выпускает портативные (лабораторные) динамометрические ваттметры классов эффективности 0,2 и 0,5; используются для измерения постоянного и переменного токов (частотой до 5 килогерц) в цепях. Мощность переменного тока с частотой более 5 килогерц измеряется термоэлектрическими ваттметрами. На электростанциях мощность измеряется панельными (статическими) ваттметрами, обычно ферродинамическими, реже индукционного типа.

Мощность в трехфазных цепях измеряется трехфазными ваттметрами, которые основаны на структурном объединении трех (или двух) однофазных ваттметров. Подвижные катушки трехфазных ваттметров устанавливаются вдоль общей оси, что приводит к суммированию создаваемых ими крутящих моментов. Ваттметры подключаются к высоковольтным цепям с помощью измерительных трансформаторов тока и напряжения.

СПРАВОЧНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Шкурин Г.П. Справочник по электроизмерительным и радиоизмерительным приборам , 3-е изд., т. 1. Москва, 1960.

Большая Советская Энциклопедия, 3-е издание (1970–1979). © 2010 The Gale Group, Inc. Все права защищены.

Ваттметр

Прибор для измерения электрической мощности. См. Измерение электрической мощности.

Для измерения мощности в цепях переменного тока доступны различные ваттметры. Обычно их классифицируют по именам, описывающим их принципы работы. Определение мощности в цепях постоянного тока почти всегда производится отдельными измерениями напряжения и тока.Однако некоторые из описанных приборов при желании могут работать и в цепях постоянного тока.

Вероятно, наиболее полезным инструментом для измерения мощности переменного тока на промышленных частотах является показывающий (отклоняющий) электродинамический ваттметр. В принципе, он похож на двухкатушечный амперметр постоянного тока или вольтметр в том смысле, что он зависит от взаимодействия полей двух наборов катушек, одной неподвижной, а другой подвижной. Подвижная катушка подвешена или поворачивается так, что она может свободно вращаться на ограниченный угол вокруг оси, перпендикулярной оси неподвижных катушек.Как однофазный ваттметр, подвижная (потенциальная) катушка, обычно изготовленная из тонкого провода, пропускает ток, пропорциональный напряжению, приложенному к измеряемой цепи, а фиксированные (токовые) катушки несут ток нагрузки. Такое расположение катушек обусловлено практической необходимостью конструирования токовых катушек из относительно тяжелых проводников, способных выдерживать большие значения тока. Катушка потенциала может быть легче, поскольку рабочий ток ограничен низкими значениями. См. Амперметр, вольтметр

Термопреобразователь состоит из резистивного нагревателя, находящегося в тесном тепловом контакте с одной или несколькими термопарами.Когда через нагреватель протекает ток, температура повышается. Термопары выдают выходное напряжение, пропорциональное разнице температур между их переходами, в данном случае пропорциональное квадрату тока, и поэтому являются подходящими преобразователями для создания тепловых ваттметров. См. Термопреобразователи, термопары, термоэлектричество

Электростатическая сила между двумя проводниками пропорциональна произведению квадрата разности потенциалов между ними и скорости изменения емкости при смещении.Следовательно, дифференциальный электростатический прибор можно использовать для создания ваттметра на четверть квадрата. Несмотря на проблемы согласования изменений емкостей двух элементов и небольшие доступные силы, электростатические ваттметры долгие годы использовались в качестве эталонов.

Цифровые ваттметры сочетают в себе преимущества электронной обработки сигналов и легко читаемый дисплей с высоким разрешением. Также возможно электрическое считывание результатов измерения. Были использованы различные электронные методы для выполнения необходимого умножения сигналов, представляющих ток и напряжение.Обычно электронный умножитель представляет собой аналоговую систему, которая выдает на выходе напряжение, пропорциональное требуемой индикации мощности. Затем это напряжение преобразуется в цифровую форму одним из стандартных способов. Многие умножители изначально были разработаны для использования в аналоговых компьютерах. См. Аналоговый компьютер

Описываемые приборы предназначены для измерения однофазной мощности. В многофазных цепях полная мощность — это алгебраическая сумма мощностей каждой фазы.Этому суммированию способствуют простые модификации однофазных приборов. См. Переменный ток

Краткая инженерная энциклопедия Макгро-Хилла. © 2002 McGraw-Hill Companies, Inc.

.

Статья о ваттметрах по The Free Dictionary

Следующая статья взята из Большой Советской Энциклопедии (1979). Он может быть устаревшим или идеологически необъективным.

Ваттметр

прибор для измерения мощности электрического тока в ваттах. Наиболее распространенными ваттметрами являются динамометрические датчики, в которых механизм состоит из неподвижной катушки, подключенной последовательно к нагрузке (токовая цепь), а затем к подвижной катушке, которая подключена через большой вспомогательный резистор (цепь резистора) параллельно. к нагрузке.

Работа ваттметра динамометра основана на взаимодействии магнитных полей подвижной и неподвижной катушек при прохождении через них электрического тока. В случае постоянного тока крутящий момент, вызывающий отклонение в подвижной части устройства и в игле (индикаторе), подключенной к устройству, пропорционален произведению силы тока на потенциал напряжения; в случае переменного тока он также пропорционален косинусу угла смещения фаз между током и потенциалом напряжения.Используются также ферродинамические, реже индукционные, термоэлектрические и электростатические ваттметры.

Советская промышленность выпускает портативные (лабораторные) динамометрические ваттметры классов эффективности 0,2 и 0,5; используются для измерения постоянного и переменного токов (частотой до 5 килогерц) в цепях. Мощность переменного тока с частотой более 5 килогерц измеряется термоэлектрическими ваттметрами. На электростанциях мощность измеряется панельными (статическими) ваттметрами, обычно ферродинамическими, реже индукционного типа.

Мощность в трехфазных цепях измеряется трехфазными ваттметрами, которые основаны на структурном объединении трех (или двух) однофазных ваттметров. Подвижные катушки трехфазных ваттметров устанавливаются вдоль общей оси, что приводит к суммированию создаваемых ими крутящих моментов. Ваттметры подключаются к высоковольтным цепям с помощью измерительных трансформаторов тока и напряжения.

СПРАВОЧНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Шкурин Г.П. Справочник по электроизмерительным и радиоизмерительным приборам , 3-е изд., т. 1. Москва, 1960.

Большая Советская Энциклопедия, 3-е издание (1970–1979). © 2010 The Gale Group, Inc. Все права защищены.

Ваттметр

Прибор для измерения электрической мощности. См. Измерение электрической мощности.

Для измерения мощности в цепях переменного тока доступны различные ваттметры. Обычно их классифицируют по именам, описывающим их принципы работы. Определение мощности в цепях постоянного тока почти всегда производится отдельными измерениями напряжения и тока.Однако некоторые из описанных приборов при желании могут работать и в цепях постоянного тока.

Вероятно, наиболее полезным инструментом для измерения мощности переменного тока на промышленных частотах является показывающий (отклоняющий) электродинамический ваттметр. В принципе, он похож на двухкатушечный амперметр постоянного тока или вольтметр в том смысле, что он зависит от взаимодействия полей двух наборов катушек, одной неподвижной, а другой подвижной. Подвижная катушка подвешена или поворачивается так, что она может свободно вращаться на ограниченный угол вокруг оси, перпендикулярной оси неподвижных катушек.Как однофазный ваттметр, подвижная (потенциальная) катушка, обычно изготовленная из тонкого провода, пропускает ток, пропорциональный напряжению, приложенному к измеряемой цепи, а фиксированные (токовые) катушки несут ток нагрузки. Такое расположение катушек обусловлено практической необходимостью конструирования токовых катушек из относительно тяжелых проводников, способных выдерживать большие значения тока. Катушка потенциала может быть легче, поскольку рабочий ток ограничен низкими значениями. См. Амперметр, вольтметр

Термопреобразователь состоит из резистивного нагревателя, находящегося в тесном тепловом контакте с одной или несколькими термопарами.Когда через нагреватель протекает ток, температура повышается. Термопары выдают выходное напряжение, пропорциональное разнице температур между их переходами, в данном случае пропорциональное квадрату тока, и поэтому являются подходящими преобразователями для создания тепловых ваттметров. См. Термопреобразователи, термопары, термоэлектричество

Электростатическая сила между двумя проводниками пропорциональна произведению квадрата разности потенциалов между ними и скорости изменения емкости при смещении.Следовательно, дифференциальный электростатический прибор можно использовать для создания ваттметра на четверть квадрата. Несмотря на проблемы согласования изменений емкостей двух элементов и небольшие доступные силы, электростатические ваттметры долгие годы использовались в качестве эталонов.

Цифровые ваттметры сочетают в себе преимущества электронной обработки сигналов и легко читаемый дисплей с высоким разрешением. Также возможно электрическое считывание результатов измерения. Были использованы различные электронные методы для выполнения необходимого умножения сигналов, представляющих ток и напряжение.Обычно электронный умножитель представляет собой аналоговую систему, которая выдает на выходе напряжение, пропорциональное требуемой индикации мощности. Затем это напряжение преобразуется в цифровую форму одним из стандартных способов. Многие умножители изначально были разработаны для использования в аналоговых компьютерах. См. Аналоговый компьютер

Описываемые приборы предназначены для измерения однофазной мощности. В многофазных цепях полная мощность — это алгебраическая сумма мощностей каждой фазы.Этому суммированию способствуют простые модификации однофазных приборов. См. Переменный ток

Краткая инженерная энциклопедия Макгро-Хилла. © 2002 McGraw-Hill Companies, Inc.

.

Классификация средств измерений — электрические измерения

Основная классификация средств измерений:

1. Механический
инструментов: —
Они очень надежны в статических и стабильных условиях. Недостатком является
они не могут быстро реагировать на измерения динамических и переходных
условия.

2. Электрооборудование
инструментов: —
Электрические методы индикации выхода детекторов более быстрые, чем
механические методы.Электрическая система обычно зависит от механического
движение счетчика как показывающее устройство.

3. Электронный
инструментов: —
Эти инструменты имеют очень быстрый отклик. Например катодный луч
осциллограф (CRO) способен отслеживать динамические и переходные изменения
порядка нескольких наносекунд (10 ^-9 сек).

Другая классификация инструментов: —

1. Абсолютный
инструменты или первичные инструменты : — Эти инструменты дают
величина измеряемой величины в терминах физических констант
инструмент e.г. Касательный гальванометр. Эти инструменты не требуют сравнения
с любым другим стандартным прибором

• Эти приборы показывают значение электрической величины в виде абсолютных величин (или некоторых констант) приборов и их отклонений.
• В приборах этого типа калибровка или сравнение с другими приборами не требуется.
• Обычно они не используются в лабораториях и редко используются на практике электриками и инженерами. Они в основном используются как средства стандартных измерений и обслуживаются непрофессиональными национальными лабораториями и аналогичными учреждениями.

• S Некоторые примеры абсолютных инструментов:

* Касательный гальванометр
* Рэли-токовый баланс
* Абсолютный электрометр

2. Среднее
инструменты : -Эти инструменты сконструированы таким образом
что измеряемая величина может быть определена только по указанному выходу
по инструменту. Эти инструменты калибруются путем сравнения с
абсолютный инструмент или другой вторичный инструмент, который уже был
откалиброван по абсолютному прибору.

Рабочий
с абсолютными приборами для рутинной работы требует много времени, поскольку каждый раз
измерения, требуется много времени, чтобы вычислить величину
измеряемое количество. Поэтому вторичные инструменты чаще всего
используемый.

• Это приборы прямого считывания. Величину, которую необходимо измерить этими приборами, можно определить по их отклонению.
• Их часто калибруют путем сравнения либо с некоторыми абсолютными приборами, либо с уже откалиброванными.

• Отклонения, полученные с помощью дополнительных инструментов, будут бессмысленными, пока они не будут откалиброваны.
• Эти инструменты обычно используются для всех лабораторных целей.
• Некоторые из наиболее широко используемых вторичных приборов: амперметры, вольтметры, ваттметры, счетчики энергии (ватт-часовые счетчики), ампер-часовые счетчики и т. Д.

Классификация вторичных приборов:

(a) Классификация, основанная на различных эффекты электрического тока

.