Đo dòng điện một pha DC và AC

Từ biểu thức của công suất dòng điện một chiều P = IU, có thể thấy rằng nó có thể được đo bằng ampe kế và vôn kế bằng phương pháp gián tiếp. Tuy nhiên, trong trường hợp này, cần phải tiến hành đọc đồng thời từ hai thiết bị và tính toán, điều này làm phức tạp các phép đo và giảm độ chính xác của nó.

Để đo công suất trong DC và dòng điện xoay chiều một pha họ sử dụng các thiết bị gọi là oát kế sử dụng cơ chế đo điện động và sắt động.

Oát kế điện động được sản xuất dưới dạng thiết bị cầm tay có cấp độ chính xác cao (0,1 - 0,5) và được sử dụng để đo chính xác nguồn AC và DC ở tần số công nghiệp và tần số cao (lên đến 5000 Hz). Oát kế sắt động thường được tìm thấy ở dạng bảng điều khiển với cấp độ chính xác tương đối thấp (1,5 - 2,5).

Các oát kế như vậy chủ yếu được sử dụng trong dòng điện xoay chiều tần số công nghiệp. Ở dòng điện một chiều, chúng có sai số đáng kể do độ trễ của lõi.

Để đo công suất ở tần số cao, người ta sử dụng các oát kế nhiệt điện và điện tử, là một cơ chế đo điện từ được trang bị bộ chuyển đổi công suất tác dụng sang dòng điện một chiều. Bộ biến đổi nguồn thực hiện thao tác nhân ui = p và thu được tín hiệu ở đầu ra phụ thuộc vào sản phẩm ui, nghĩa là công suất.

Trong bộ lễ phục. 1, và khả năng sử dụng cơ chế đo điện động để xây dựng một oát kế và đo công suất được thể hiện.

Cơm. 1. Sơ đồ chuyển đổi wattmeter (a) và sơ đồ vectơ (b)

Cuộn tĩnh 1 mắc nối tiếp với mạch tải gọi là mạch nối tiếp của oát kế, cuộn động 2 (có thêm điện trở) mắc song song với tải gọi là mạch song song.

Đối với một wattmeter không đổi:

Xét hoạt động của oát kế điện động đối với dòng điện xoay chiều. Sơ đồ véc tơ hình. 1, b được xây dựng cho bản chất cảm ứng của tải. Vectơ dòng điện Iu của đoạn mạch song song trễ pha so với vectơ U một góc γ do cuộn dây chuyển động có hiện tượng tự cảm nào đó.

Từ biểu thức này suy ra rằng oát kế chỉ đo công suất chính xác trong hai trường hợp: khi γ = 0 và γ = φ.

Trạng thái γ = 0 có thể đạt được bằng cách tạo cộng hưởng điện áp trong một mạch song song, ví dụ, bằng cách bao gồm một tụ điện C có điện dung tương ứng, như được thể hiện bằng một đường chấm trong hình. 1, một. Tuy nhiên, cộng hưởng điện áp sẽ chỉ ở một tần số cụ thể nhất định. Điều kiện thay đổi tần số γ = 0 bị vi phạm. Khi γ khác 0, oát kế đo công suất có sai số βy, được gọi là sai số góc.

Ở giá trị nhỏ của góc γ (γ thường không quá 40 — 50 '), sai số tương đối

Ở góc φgần 90°, sai số góc có thể đạt giá trị lớn.

Lỗi cụ thể thứ hai của wattmeter là lỗi do mức tiêu thụ điện năng của các cuộn dây của nó.

Khi đo công suất tiêu thụ của tải, hai mạch chuyển đổi oát kế, khác nhau ở chỗ bao gồm mạch song song của nó (Hình 2).

Cơm. 2. Sơ đồ bật cuộn dây song song của wattmeter

Nếu chúng ta không tính đến sự lệch pha giữa dòng điện và điện áp trong cuộn dây và coi tải H là hoàn toàn hoạt động, thì sai số βa) và β(b), do mức tiêu thụ năng lượng của cuộn dây oát mét, cho mạch của hình. 2, a và b:

trong đó P.i và P.ti - tương ứng là công suất tiêu thụ bởi các mạch nối tiếp và song song của oát mét.

Từ các công thức cho βa) và β(b), có thể thấy rằng các sai số chỉ có thể có giá trị đáng kể khi đo công suất trong các mạch công suất thấp, tức là khi Pi và P.ti tương xứng với Rn.

Nếu bạn chỉ thay đổi dấu của một trong các dòng điện, hướng lệch của phần chuyển động của wattmeter sẽ thay đổi.

Wattmeter có hai cặp kẹp (mạch nối tiếp và song song) và tùy thuộc vào sự bao gồm của chúng trong mạch, hướng lệch của con trỏ có thể khác nhau. Đối với kết nối chính xác của wattmeter, một trong mỗi cặp kẹp được đánh dấu «*» (dấu hoa thị) và được gọi là «kẹp máy phát điện».