Схема для измерения мощности и поверки ваттметров

На рис. 21 изображена схема, которая применяется при измерении мощности и, в частности, при градуировке и поверке ваттметров.

Рис. 21.

С помощью переключателя П компенсатор присоединяется попеременно то в цепь напряжения ваттметра, то в цепь его тока.

Вначале, при положении 1 переключателя П, с помощью компенсатора устанавливается номинальное 'напряжение ваттметра, которое в дальнейшем поддерживается постоянным и периодически проверяется опять-таки на компенсаторе. Затем переключатель Я ставят в положение 2и, регулируя реостатом /?_рег ток в последовательной цепи ваттметра, устанавливают стрелку прибора на оцифрованных отметках шкалы, измеряя силу тока.

Для каждой отметки определяется значение мощности как произведение тока, на напряжение, и результат расчета сверяется с показанием прибора. Разность между показанием прибора и результатом измерения мощности на компенсаторе даст основную погрешность ваттметра для каждого поверенного деления шкалы.

Компенсаторы переменного тока

Компенсаторы переменного тока — это приборы, измеряющие на переменном токе напряжения и некоторые другие электрические величины, связанные с напряжением функциональной зависимостью (ток, сопротивление, мощность и др.). Как известно, напряжение на переменном токе можно представить как комплексную величину и изобразить в виде вектора, занимающего определенное положение на комплексной плоскости (рис. 22),.

Компенсационный метод измерения на переменном токе, так же как и на постоянном, заключается в уравновешивании неизвестного напряжения известным. Для того, чтобы скомпенсировать на переменном токе напряжение. U_x, необходимо и достаточно приложить к нему другое напряжение U_к, равное по амплитуде, форме кривой и частоте, но сдвинутое по фазе относительно U_r на 180°.

Компенсаторы переменного тока значительно менее точны, чем компенсаторы постоянного тока. Причиной тому служит отсутствие образцовой переменной синусоидальной э. д. с., с помощью которой можно было бы установить рабочий ток в компенсаторе, как это делается на постоянном токе. В компенсаторах переменного тока величина рабочего тока устанавливается по амперметру обычно электродинамической системы, класс точности которого в наилучшем случае 0,1−0,2.

Таким образом, высокая точность измерения, свойственная компенсаторам постоянного тока, на переменном токе теряется. Несмотря на это, компенсатор переменного тока — один из важнейших приборов, позволяющий судить не только о величине измеряемого напряжения, но и о его фазе.

Кроме того, в момент измерения компенсатор не потребляет мощности от источника измеряемой величины и, следовательно, не оказывает влияния на работу схемы, что тоже является его ценным качеством.

В уравнении (VI-46) представлены две формы записи комплексного напряжения UX,.: алгебраическаяс двумя составляющими UXA и UXP и показательная-с модулем U_x и фазой цxизмеряемой величины. Если напряжение U_x представить в алгебраической форме, то для компенсации его необходимо скомпенсировать порознь активную и реактивную составляющие.

Если же напряжение U_х характеризовать модулем и фазой, то для компенсации его нужно скомпенсировать модуль и фазу величины. В соответствии с этим различают две группы компенсаторов:

• а) полярно-координатные с отсчетом измеряемого напряжения 1 В полярных координатах;
• б) прямоугольно-координатные с отсчетом действительной и мнимой составляющих напряжения по действительной и мнимой осям.

Рассмотрим схему и принцип действия прямоугольно-координатного компенсатора, изображенного на рис. 23.

Рис. 23.

Компенсатор состоит из двух контуров: / и //. Напряжение источника питания схемы U, связанное с первым контуром через трансформатор, вызывает в этом контуре ток I1, величину которого можно регулировать реостатом R_рег и измерять амперметром.

Проходя по реохорду А-В, представляющему собой чисто активное сопротивление, ток 1 создает на нем падение напряжения U_KA совпадающее по фазе с током.

Контур 1 связан с контуром 2 через воздушный трансформатор М (катушку взаимной индуктивности без стального сердечника).

При протекании тока I1 через первичную обмотку катушки М в ней возникает магнитный поток ф, находящийся в фазе с током I1 который вызовет появление во. вторичной обмотке э д. с Е2 отстающей от потока ф на 90°.

Если пренебречь индуктивным сопротивлением вторичной обмотки воздушного трансформатора, то можно считать, что ток второго контура I₂ совладает по фазе с э. д. с. Е₂, а напряжение U_кр на реохордеА-В, представляющем собой чисто активное сопротивление, совпадает по фазе с током I2.

Таким образом, в схеме создаются условия, при которых токи I1 и I2, а также напряжения, снимаемые с реохордов А-В и А'-В', сдвинуты на угол 90° одно по отношению к другому.

Векторная диаграмма компенсатора приведена на рис. VI-32. Как видно из рис. 24, середины реохордов А-В и А'-В' электрически соединены, образуя нулевую точку схемы.

Измеряемое напряжение UX=UXA+jU_xp подводится к зажимам /-2 и далее, через вибрационный гальванометр, к движкам Д и Д₂.

Компенсирующее напряжение UX=UKA+ fU_Kp, равное геометрической сумме напряжений U_ha и U_Kp,возникающих па реохордах, снимается с движков Д и Д₂. Напряжение U_Ka. которое создается на реохорде первого контура, называют активной составляющей компенсирующего напряжения, а напряжение U_KP на реохорде второго контура — его реактивной составляющей.

Рис. 24.

Меняя положение движков Д и Д₂, можно получить компенсирующее напряжение в любом из четырех квадрантов комплексной плоскости.

В момент компенсации вибрационный гальванометр, включенный последовательно в цепь напряжений L и и_ы, покажет отсутствие тока. Величины U_ка и U_hp, имеющие место в момент компенсации схемы, отсчитываются непосредственно по шкалам реохордов А-В и А'-В'.

Модуль измеряемого напряжения будет равен.