Подключение ваттметра: Как подключить ваттметр

Подключение ваттметра. Включение ваттметра в измеряемую цепь

Основы > Задачи и ответы

Однофазные цепи переменного тока (страница 2)

12. Конденсатор емкостью С = 8,36 мкФ включен на синусоидальное напряжение U=380 В частотой f =50 Гц.
Определить ток в цепи конденсатора.

Решение:
Емкостное сопротивление

Ток в цепи конденсатора при синусоидальном напряжении 380 В

Для получения ббльших токов требуются при данной частоте большие значения емкости.

13. При включении конденсатора на синусоидальное напряжение U=220 В частотой f =50 Гц в цепи установился ток I =0,5 А.
Какую емкость имеет конденсатор?

Решение:

Из формулы емкостного сопротивления емкость

Метод определения емкости конденсатора, рассмотренный в данной задаче, является наименее точным, но он прост и не требует больших затрат для применения на практике.

14. При включении разомкнутого на конце кабеля на напряжение U=6600 В частотой f =50 Гц в цепи установился ток I=2 А.

Пренебрегая электрическим сопротивлением кабеля, определить приближенно емкость кабеля на 1 км его длины, если длина кабеля 10 км.

Решение:
Изолированные друг от друга жилы кабеля представляют собой конденсатор. Если пренебречь сопротивлением жил кабеля, то ток холостой работы кабеля, т. е. ток в кабеле, разомкнутом на конце, можно считать чисто емкостным. В этом случае действительно соотношение

где – емкостная проводимость.
Отсюда

При частоте f =50 Гц угловая частота , следовательно,

Емкость кабеля на 1 км его длины

Описанный способ определения емкости кабеля на 1 км его длины является очень приближенным (в нем пренебрегают активным сопротивлением жил кабеля и активной проводимостью утечки от жилы к жиле вследствие несовершенства изоляции; допускается равномерное распределение емкости по длине кабеля).

15. Какая емкость батареи конденсаторов требуется для получения реактивной (емкостной) мощности 152 ВАР при напряжении U=127 В и частоте f= 50 Гц.

Решение:
При частоте f= 50 Гц угловая частота . Так как ток батареи считается чисто
реактивным (опережающим по фазе напряжение на 1 / 4 периода), то реактивная мощность равна произведению напряжения и тока:

Емкостный ток равен произведению напряжения на емкостную проводимость, поэтому

Емкость батареи конденсаторов

Реактивную (емкостную) мощность можно представить в виде , выразив ток через напряжение и емкостную проводимость; отсюда следует, что при данном напряжении и частоте реактивная (емкостная) мощность пропорциональна емкости. Если изоляция пластин батареи конденсаторов допускает повышение напряжения (например, в раз), то реактивная (емкостная) мощность увеличится пропорционально квадрату напряжения (т. е. в 3 раза). Таким образом, в рассматриваемом случае важное значение имеет отнонение напряжения от номинального.

16. В катушке (см. задачу 10), включенной на переменное напряжение U=12 В частотой f=50 Гц установился ток 1,2 А.
Определить индуктивность катушки.

Решение:
Отношение переменного напряжения, приложенного к катушке, к току, устанавливающемуся в ней, называется полным сопротивлением z катушки;

В задаче 10 было определено, что активное сопротивление катушки r =2,8 Ом. Сопротивление катушки при перееденном токе больше сопротивления г при постоянном токе вследствие наличия э. д. с. самоиндукции, препятствующей изменению переменного тока. Это равносильно появлению в катушке сопротивления, называемого индуктивным:

где L – индуктивность, Гн
f – частота, Гц.
Связь между полным сопротивлением z , индуктивным сопротивлением и активным сопротивлением r такая же, как между гипотенузой и катетами в прямоугольном треугольнике:

откуда индуктивное сопротивление

Индуктивность катушки

В рассматриваемой катушке ток отстает по фазе от напряжения, причем тангенс угла сдвига фаз .

17. В схеме (рис. 23) вольтметр показывает 123 В, амперметр 3 А и ваттметр 81 Вт, частота сети 50 Гц.
Oпределить параметры катушки.

Решение:
Отношение напряжения к току равно полному сопротивлению катушки:

Ваттметр измеряет активную мощность цепи, которая в данной задаче является потерей мощноста в сопротивлении r , поэтому сопротивление катушки

Полное сопротивление z , активное сопротивление r и индуктивное сопротивление катушки связаны между собой таким же соотношением, как гипотенуза и катеты в прямоугольном треугольнике.

Следовательно,

При частоте f =50 Гц угловая частота

Индуктивное сопротивление равно произведению угловой частоты w и индуктивности L; следовательно,

Коэффициент мощности катушки . .
18. Катушка без стального сердечника включена на постоянное напряжение 2,1 В, ток которой равен 0,3 А. При включении этой же катушки на синусоидальное напряжение частотой 50 Гц с действующим значением 50 В ток имеет действующее значение 2 А.
Определить параметры катушки, активную и полную мощности.

Решение:
Отношение постоянного напряжения к постоянному току в катушке практически равно (если пренебречь увеличением сопротивления из-за вытеснения переменного тока на поверхность провода) активному сопротивлению:

Это один из параметров катушки. Отношение этих же величин при переменном токе в катушке равно полному сопротивлению:

Индуктивное сопротивление:

Индуктивность катушки – второй ее параметр:

Коэффициент мощности катушки:

Из таблиц тригонометрических величин .
Активная мощность

Полная мощность

Коэффициент мощности

В задачах 17 и 18 рассмотрены два различных способа определения параметров катушки.

19. Батарея конденсаторов емкостью С=50 мкФ соединена последовательно с реостатом сопротивлением r= 29,1 Ом.
Определить напряжения на батарее конденсаторов и реостате, а также ток в цепи и мощность, если приложенное напряжение U=210 В и частота сети f =50 Гц.

Решение:
Частоте 50 Гц и емкости 50 мкФ соответствует емкостное сопротивление, в 50 раз меньшее, чем емкости в 1 мкФ. Следовательно,

Здесь 3185 Ом – сопротивление конденсатора емкостью 1 мкФ.
По условию, сопротивление реостата r =29,1 Ом. Полное сопротивление цепи связано с активным и емкостным сопротивлениями таким же соотношением, как гипотенуза и катет прямоугольного треугольника:

Напряжение на реостате

Напряжение на батарее конденсаторов

В силу последовательного соединения большее напряжение оказалось на элементе цепи, имеющем большее сопротивление.
Коэффициент мощности

Из таблиц тригонометрических величин угол сдвига фаз .
Активная мощность цепи

Полная мощность цепи равна произведению действующих значений напряжения и тока:

Полная мощность намного больше активной мощности, так как коэффициент мощности мал, т. е. полное сопротивление цепи во много раз превышает активное сопротивление.

20. Электрическую лампу мощностью Р=60 Вт при напряжении необходимо подсоединить к сети с переменным напряжением U=220 В и частотой 50 Гц. Для компенсации части этого напряжения последовательно с лампой включается конденсатор.

Какой емкости необходимо взять конденсатор?

Решение:
Напряжение на лампе будет активной составляющей приложенного напряжения сети, а напряжение на конденсаторе – его реактивной (емкостной) составляющей. Эти напряжения связаны соотношением

Напряжение на конденсаторе

Ток в конденсаторе тот же, что и в лампе, т. е.

На основании закона Ома емкостное сопротивление

Так как при частоте f=50 Гц емкости С=1 мкФ соответствует емкостное сопротивление , то емкость рассматриваемого конденсатора приблизительно равна 8,7 мкФ.
Избыточное напряжение можно было бы скомпенсировать и путем последовательного включения реостата с лампой. Так как реостат, как и электрическая лампа, представляет чисто активное сопротивление, то напряжения на этих элементах цепи совпадают по фазе с общим током, а следовательно, и между собой. В этом случае будет действительно соотношение

где – напряжение на реостате, равное

При токе лампы 0,5 А сопротивление реостата должно составлять

В реостате будет расходоваться энергия, переходящая в тепло, причем потери мощности в реостате

В случае включения емкости «погашение» напряжения происходит без потерь энергии.

21. В случае электрической сварки дугой тонких листов при переменном токе в ней развивается мощность при токе I =20 A . Напряжение источника U =120 В, частота сети f =50 Гц (рис. 24). Чтобы иметь необходимое напряжение на дуге, последовательно с ней включили индуктивную катушку, сопротивление которой r =1 Ом.
Определить индуктивность катушки; сопротивление реостата, который можно было бы включить вместо катушки; к.п.д. схемы при наличии в ней катушки и реостата.

Решение:
Полное сопротивление схемы

Полная мощность на входе схемы

Потери мощности в обмотке катушки

Активная мощность схемы

Коэффициент мощности схемы

Из таблиц тригонометрических величин .
Активное сопротивление схемы

сопротивление дуги

Индуктивное сопротивление цепи представлено индуктивным сопротивлением катушки:

Эту же величину можно определить из треугольника сопротивлении (рис. 25, масштаб )

Искомая индуктивность катушки

Если бы вместо катушки был включен реостат, то сопротивление схемы имело бы ту же величину 6 Ом, но было бы чисто активным:

Потери мощности в катушке

Потери мощности в реостате

Отсюда ясно, что к. п. д. схемы выше при «погашении» избытка напряжения индуктивной катушкой. Действительно, к. п. д. при наличии катушки

к. п. д. при наличии реостата

Не следует забывать, что «погашение» избытка напряжения катушкой (или конденсатором) ухудшает коэффициент мощности (в данном примере при наличии катушки и при наличии реостата).

22. Последовательно с катушкой, параметры которой и L=15,92 мГн, включен реостат сопротивлением, . Цепь включена на напряжение U=130 В при частоте f=50 Гц.
Определить ток в цепи; напряжение на катушке и реостате; коэффициент мощности цепи и катушки.

Решение:
Индуктивное сопротивление катушки

Полное сопротивление катушки

Активное сопротивление цепи, состоящей из последовательно соединенных катушки и реостата,

Полное сопротивление цепи

На основании закона Ома ток в цепи

Напряжение на катушке

Напряжение на реостате

Арифметическая сумма много больше приложенного напряжения U=130 В. Коэффициент мощности цепи

Коэффициент мощности катушки

Следовательно, реостат увеличивает коэффициент мощности и сопротивление цепи, но уменьшает ток, увеличивает потребление энергии схемой.
Действительно, активная мощность катушки

активная мощность реостата

Так как цепь неразветвленная и ток один, то с него целесообразно начать построение векторной диаграммы (рис. 26).
Напряжение на реостате, представляющем собой чисто активное сопротивление, совпадает по фазе с током; на диаграмме вектор этого напряжения совпадает по направлению с вектором тока. Из конца вектора в сторону опережения вектора тока I , под углом в сторону, противоположную вращению стрелки часов, откладываем вектор напряжения на катушке . Векторы построены так с целью сложения по правилу многоугольника.

Решение:
Индуктивное сопротивление первой катушки

т. е. оно численно равно активному сопротивлению , что обусловливает отставание тока по фазе от напряжения на 1 / 8 периода (на 45°).
Действительно, тангенс угла сдвига фаз

Индуктивное сопротивление второй катушки

Так как ее активное сопротивление то тангенс угла сдвига фаз

Построим в масштабе треугольник сопротивлений для рассматриваемой цепи. Для этого зададимся масштабом сопротивлений . Тогда на диаграмме сопротивление 1,57 Ом будет изображено отрезком 15,7 мм, сопротивление 2,7 Ом – отрезком 27 мм и т. д. На рис. 27 отрезок, изображающий активное сопротивление , отложен в горизонтальном направлении, а отрезок, изображающий индуктивное сопротивление , – в вертикальном направлении под прямым углом к .

Полное сопротивление первой катушки является гипотенузой прямоугольного треугольника. Из вершины с этого треугольника в горизонтальном направлении отложен отрезок, изображающий сопротивление , и под прямым углом к нему вверх – отрезок, изображающий сопротивление . Гипотенуза се прямоугольного треугольника означает полное сопротивление второй катушки.
Из рис. 27 видно, что отрезок ае , изображающий полное сопротивление z неразветвленной цепи из двух катушек, не равен сумме отрезков ас и се , т. е. . Чтобы определить полное сопротивление z рассматриваемой цепи, следует сложить отдельно активные (, отрезок аf ) и индуктивные (, отрезок ef ) сопротивления катушек.
Гипотенуза ае , означающая полное сопротивление z цепи, определяется по теореме Пифагора:

Ток в цепи определяется по закону Ома:

Напряжение на первой катушке

Напряжение на второй катушке

Строим векторную диаграмму (рис. 28), приняв масштабы:
а) для тока ; тогда вектор тока изобразится отрезком длиной 25 мм;
б) для напряжения ; при этом вектор напряжения

Если ток нагрузки больше допустимого тока ваттметра, то токовую катушку ваттметра включают через измерительный трансформатор тока (рис. 1, а).

Рис. 1. Схемы включения ваттметра в цепь переменного тока с большим током (а) и в высоковольтную сеть (б).

При выборе трансформатора тока необходимо следить за тем, чтобы номинальный первичный ток трансформатора I 1и был равен измеряемому току в сети или больше него.

Например, если значение тока в нагрузке достигает 20 А, то можно брать трансформатор тока, рассчитанный на первичный номинальный ток 20 А с номинальным коэффициентом трансформации по току Kн1 = I 1и / I 2и = 20/5 = 4.

Если при этом в измерительной цепи напряжение меньше допустимого ваттметром, то катушку напряжения включают непосредственно на напряжение нагрузки. Начало катушки напряжения при помощи перемычки / подключают к началу токовой катушки. Так же обязательно устанавливают перемычку 2 (начало катушки подключают к сети). Конец катушки напряжения подключают к другому зажиму сети.

Для определения действительной мощности в измеряемой цепи необходимо показание ваттметра умножить на номинальный коэффициент трансформации трансформатора тока: P = Pw х Kн 1 = Pw х 4

Если ток в сети может превышать 20 А, то следует выбрать трансформатор тока с первичным номинальным током 50 А, при этом Kн 1 = 50/5 = 10.

В этом случае для определения значения мощности показания ваттметра надо умножать на 10.

Из выражения для мощности на постоянном токе Р = IU видно, что ее можно измерить с помощью амперметра и вольтметра косвенным методом. Однако в этом случае необходимо производить одновременный отсчет по двум приборам и вычисления, усложняющие измерения и снижающие его точность.

Для измерения мощности в цепях постоянного и однофазного переменного тока применяют приборы, называемые ваттметрами, для которых используют электродинамические и ферродинамические измерительные механизмы.

Электродинамические ваттметры выпускают в виде переносных приборов высоких классов точности (0,1 – 0,5) и используют для точных измерений мощности постоянного и переменного тока на промышленной и повышенной частоте (до 5000 Гц). Ферродинамические ваттметры чаще всего встречаются в виде щитовых приборов относительно низкого класса точности (1,5 – 2,5).

Применяют такие ваттметры главным образом на переменном токе промышленной частоты. На постоянном токе они имеют значительную погрешность, обусловленную гистерезисом сердечников.

Для измерения мощности на высоких частотах применяют термоэлектрические и электронные ваттметры, представляющие собой магнитоэлектрический измерительный механизм, снабженный преобразователем активной мощности в постоянный ток. В преобразователе мощности осуществляется операция умножения ui = р и получение сигнала на выходе, зависящего от произведения ui, т. е. от мощности.

На рис. 2, а показана возможность использования электродинамического измерительного механизма для построения ваттметра и измерения мощности.

Рис. 2. Схема включения ваттметра (а) и векторная диаграмма (б)

Неподвижная катушка 1, включаемая в цепь нагрузки последовательно, называется последовательной цепью ваттметра, подвижная катушка 2 (с добавочным резистором), включаемая параллельно нагрузке – параллельной цепью.

Для ваттметра, работающего на постоянном токе:

Рассмотрим работу электродинамического ваттметра на переменном токе. Векторная диаграмма рис. 2, б построена для индуктивного характера нагрузки. Вектор тока Iuпараллельной цепи отстает от вектора U на угол γ вследствие некоторой индуктивности подвижной катушки.

Из этого выражения следует, что ваттметр правильно измеряет мощность лишь в двух случаях: при γ = 0 и γ = φ.

Условие γ = 0 может быть достигнуто созданием резонанса напряжений в параллельной цепи, например включением конденсатора С соответствующей емкости, как это показано штриховой линией на рис. 1, а. Однако резонанс напряжений будет лишь при некоторой определенной частоте. С изменением частоты условие γ = 0 нарушается. При γ не равном 0 ваттметр измеряет мощность с погрешностью βy, которая носит название угловой погрешности.

При малом значении угла γ (γ обычно составляет не более 40 – 50″), относительная погрешность

При углах φ, близких к 90°, угловая погрешность может достигать больших значений.

Второй, специфической, погрешностью ваттметров является погрешность, обусловленная потреблением мощности его катушками.

При измерении мощности, потребляемой нагрузкой, возможны две схемы включения ваттметра, отличающиеся включением его параллельной цепи (рис. 3).

Рис. 3. Схемы включения параллельной обмотки ваттметра

Если не учитывать фазовых сдвигов между токами и напряжениями в катушках и считать нагрузку Н чисто активной, погрешности β(а) и β(б), обусловленные потреблением мощности катушками ваттметра, для схем рис. 3, а и б:

где Рi и Рu – соответственно мощность, потребляемая последовательной и параллельной цепью ваттметра.

Из формул для β(а) и β(б) видно, что погрешности могут иметь заметные значения лишь при измерениях мощности в маломощных цепях, т. е. когда Рi и Рu соизмеримы с Рн.

Если поменять знак только одного из токов, то изменится направление отклонения подвижной части ваттметра.

У ваттметра имеются две пары зажимов (последовательной и параллельной цепей), и в зависимости от их включения в цепь направление отклонения указателя может быть различным. Для правильного включения ваттметра один из каждой пары зажимов обозначается знаком «*» (звездочка) и называется «генераторным зажимом».

Контрольные вопросы:

1. Какую энергию измеряет ваттметр электродинамической системы?

2. Влияет ли величина нагрузки на схему включения ваттметра?

3. Как расширяют пределы измерения ваттметра на переменном токе?

4. Как определить мощность в цепи постоянного тока по результатам измерения силы тока и напряжения?

5. Как правильно включить ваттметр однофазного тока при измерении мощности в контролируемой цепи?

6. Как измерить полную мощность однофазного тока, пользуясь амперметром и вольтметром?

7. Как определить реактивную мощность схемы?

Сегодня нами будет рассмотрена катушка индуктивности в цепи переменного тока, узнаем, в чем бы была разница, если бы цепь питалась от постоянного тока, а также много интересных особенностей этого простого, но очень важного радиоэлемента.

Для начала давайте определим назначение этой детали, а также основные понятия и термины, связанные с ней.

Что такое катушка индуктивности

Катушка индуктивности – это радиоэлемент, применяющийся в разных схемах для следующего:

• Сглаживание биений;
• Подавление помех;
• Ограничение переменного тока;
• Накопление энергии и прочее.

Представляет собой данный элемент спиральную, винтовую или винтоспиральную катушку, сделанную из изолированного проводника. Деталь обладает относительно малой емкостью и малым активным сопротивлением, при этом у него имеет высокая индуктивность, то есть способность возникновения ЭДС (электродвижущей силы) в проводнике, при протекании в цепи электрического тока.

• Катушка индуктивности, в зависимости от места и цели применения может иметь и другие названия. Например, если элемент используется для изоляции по высокой частоте в разных частях схемы, накоплении энергии магнитного поля сердечника, сглаживания пульсаций и подавления помех, катушку называют дросселем либо реактором (второе название употребляется редко).
• Если говорить про силовую электротехнику, то там устоялось название ректор – его применяют при необходимости ограничения тока, например, если произошло замыкание на ЛЭП.

• Бывают также и цилиндрические катушки индуктивности, называемые соленоидами. Длина такого цилиндра в несколько раз превышает его диаметр.

Интересно знать! Магнитное поле внутри соленоида однородно. Данное магнитное поле может выполнять механическую работу, втягивая ферритовый сердечник.

• Применяются катушки индуктивности и в электромагнитных реле, где их называют обмоткой реле.
• Устанавливаются подобные элементы и в индукционные нагреватели – тут их называют нагревательными индукторами.

• Также можно услышать термины вроде индукционного накопителя или накопительного дросселя, если речь идет об устройствах импульсной стабилизации напряжения.

Конструкционные особенности

Конструкционно катушка индуктивности представляет собой намотанную по спирали или винтом изолированную одножильный или многожильный проводник (чаще, лакированная медная проволока), вокруг диэлектрического сердечника (каркаса). Форма сердечника может быть круглой, тороидальной, прямоугольной, квадратной. Материалы, применяемые для сердечника, имеют магнитную проницаемость выше, чем у воздуха, что дополнительно удерживает магнитное поле возле катушки, а значит, увеличивается и индуктивность.

Существуют и катушки, вовсе не имеющие сердечника, или же он является регулируемым, что позволяет менять индуктивность детали.

Намотка проводника может быть как однослойной, ее еще называют рядовой с шагом, или многослойной (применяются названия универсал, внавал, рядовая). Расстояние между витками называется шагом.

Применение

Используются катушки в схемах обработки сигналов и аналоговых схемах. В сочетании с конденсаторами и прочими радиокомпонентами могут формировать участки схем, которые усиливают или отфильтровывают определенные сигналы.

Широко применяются дроссели в источниках питания, где они вместе с конденсаторами фильтра призваны устранить остаточные помехи и прочие колебания, возникающие на выходе.

Если две катушки соединить одним магнитным полем, то получится трансформатор – устройство, способное передавать электричество от одной части цепи к другой, за счет электромагнитной индукции, попутно меняя величину напряжения.

Для справки! Трансформаторы способны функционировать только с переменным током.

Основные характеристики катушек индуктивности

Прежде чем разбираться с тем, как ведет себя ток, проходя в цепи через катушку индуктивности, давайте сначала узнаем главные характеристики этого элемента.

• Прежде всего, нас интересует индуктивность – значение, численно выражающаяся соотношением потока магнитного поля, которое создается протекающим током, к силе этого самого тока. Измеряется этот параметр в Генри (Гн).
• Если говорить более простым языком, то это явление можно описать так. При протекании тока через катушку индуктивности создается электромагнитное поле, которое напрямую связано с ЭДС, которая оказывает противодействие изменению переменного напряжения, то есть в цепи возникает ток, который течет в обратном направлении основному.
• Измерение силы тока на катушке индуктивности и переменного напряжения, противостоят данной силе, точнее наоборот. Это свойство элемента называется индуктивным сопротивлением, которое находится в противофазе реактивному емкостному сопротивлению конденсатора, включенному в цепь переменного тока.

Представляет собой средства и объекты, образующие, в совокупности, путь для прохождения электрического тока. Электромагнитные процессы, происходящие в них, могут получить свое определение при помощи таких понятий, как , напряжение, сопротивление и электродвижущая сила.

Цепи постоянного тока

В состав входят отдельные устройства, которые выполняют свои определенные функции. Они называются элементами электрической цепи. Основными элементами считаются источники электроэнергии и устройства, принимающие эту энергию. Во всех источниках, с не электрическими материалами происходит преобразование в электрическую энергию. Наиболее распространенными источниками являются аккумуляторы, гальванические элементы, электромагнитные генераторы, и другие.

С помощью приемников электроэнергия может преобразовываться в иные виды энергии. К основным видам таких приемников можно отнести нагревательные элементы и приборы, электродвигатели, гальванические ванны, приборы освещения и прочие.

Кроме того, в электрической цепи содержатся элементы вспомогательного назначения. Например, с помощью реостатов, регулируется величина, напряжение регулируется при помощи потенциометров и делителей. От перегрузок цепь защищают предохранители, коммутацию обеспечивают выключатели. Контроль над режимом работы осуществляется контрольно измерительными приборами.

Цепи переменного тока

Переменным называют электрический ток, способный менять направление своего движения периодически, за определенные промежутки времени.

Поскольку у него происходит изменение во времени, здесь невозможно применять расчеты, подходящие для цепей постоянного тока. При наличии высокой частоты, заряды совершают колебательное движение. Они переходят в цепи из одних мест в другие и в обратном направлении. При переменном в отличие от постоянного, последовательно соединенные проводники могут иметь неодинаковые значения. Этот эффект усиливается наличием емкостей в цепи. Здесь же наблюдается эффект самоиндукции, возникающий при использовании катушек с большой индуктивностью даже при низкой частоте.

Рассмотрим свойства цепи, подключаемой к генератору с переменным синусоидальным током. Роль конденсатора при подключении его в цепи постоянного и переменного тока совершенно различная. При постоянном, конденсатор заряжается до тех пор, пока его не сравняется с ЭДС источника тока. В этом случае зарядка прекращается и он падает до нуля. Если такую же цепь подключить к генератору переменного тока, то электроны будут перемещаться из одной части конденсатора в другую. Эти электроны и есть переменный ток с одинаковой силой с обеих сторон конденсатора.

В случае необходимости, с помощью выпрямителя, происходит преобразование переменного тока в постоянный.

Схема подключения ваттметра

Схема включения ваттметра приведена на фиг. Схемы включения ваттметров и счетчиков приведены в любом учебнике по электротехнике. На рис. Схема включения ваттметра показана на фиг. Неподвижная катушка электродинамического прибора включается в цепь последовательно, как амперметр, и является токовой катушкой ваттметра.

Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

• Измерение мощности тока. Схема включения ваттметра. Схемы измерения мощности.
• Включение ваттметра в измеряемую цепь
• Ваттметр для измерения мощности: назначение, типы, подключение, применение
• Ваттметр и измерение мощности схема
• Измерение электрической мощности и энергии
• Как подключить ваттметр
• Ваттметр-счётчик электроэнергии для электровелосипеда. Схема подключения ваттметра

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: [Natalex] Ваттметр PZEM-051…

Измерение мощности тока. Схема включения ваттметра. Схемы измерения мощности.

Мощность в электрических цепях постоянного и однофазного переменного тока, измеряют в основном ваттметрами электродинамической системы.

На рис. В цепях напряжения включено добавочное сопротивление R Д. Начало токовой обмотки напряжения, так же как и в последующих схемах, показано, соответственно, левой и верхней точками на обмотках ваттметра W ; перемена полярности одной из обмоток приведет к отклонению стрелки ваттметра в обратную сторону.

Если включить ваттметр в цепь постоянного тока рис. Мощность Р определяют по формуле. При включении рис. Таким образом, систематической погрешности, возникающей в следствии того, что цепи тока и напряжения измерительного механизма должны включаться также, как и приборы для измерения тока и напряжения избежать не удается.

Если ожидаются значительные колебания мощности за счёт колебаний тока, то предпочтительней будет схема а. При включении ваттметра рис. Кроме того, появляется дополнительная погрешность за счет электростатического взаимодействия обмоток. Такую схему не следует применять. Для расширения пределов измерения по току и напряжению применяют шунты, добавочные сопротивления и измерительные трансформаторы рис. Цену деления ватт-метра при пользовании измерительными трансформаторами определяют по уравнению:.

На сверхвысоких частотах СВЧ способы измерения мощности, рассмотренные выше очень трудно реализуемы, поэтому применяются другие способы измерения мощности. Несмотря на кажущееся разнообразие, все они сводятся к преобразованию энергии электромагнитных колебаний в другой вид энергии, более применяемый для измерения тепловую, механическую и другие с последующим вторичным преобразованием в электрический сигнал.

Измерение производится в основном цифровыми приборами. При измерении активной мощности в трёхфазных цепях три фазовых провода и один нулевой – четырех проводная сеть используют три однофазных ваттметра, включенных в отдельные фазы; измеряемую мощность определяют как сумму мощностей всех фаз.

В, этом случае не следует пользоваться ваттметром, включенным в одну из фаз, так как велика вероятность неравномерности нагрузки, и погрешность измерения может оказаться значительно больше допустимой. В трехфазных цепях без нулевого провода возникает затруднение с подключением цепи напряжения ваттметра, потому что в цепи имеется линейное напряжение. Однако при симметричной, нагрузке можно измерить мощность одним ваттметром.

Для этого в месте измерения создается искусственная нулевая точка. Сопротивления всех фаз, образующие звезду, должны быть равными. Мощность в этом случае равна утроенному показанию ваттметра. В несимметричных трехфазных трехпроводных цепях мощность можно измерить так же, как и в четырехпроводных цепях, то есть как сумму трех мощностей. Здесь также необходима искусственная нулевая точка, однако ее можно очень просто создать соединением в звезду трех одинаковых!

Более универсальным и точным методом измерения трехфазной мощности является метод двух ваттметров или так называемая схема Арона рис. Построим векторную диаграмму рис. В этом случае один из ваттметров будет показывать отклонение в противоположную сторону. Чтобы получить отсчет, надо изменить направление тока в одной из обмоток этого ваттметра. Показания берут со знаком минус, то есть общая мощность равна алгебраической сумме показаний.

При измерении реактивной мощности однофазные реактивные ваттметры применяют для лабораторных измерений и поверки индукционных счетчиков. Тогда угол отклонения подвижной части будет пропорционален реактивной мощности. В соответствии с этим, например в несимметрично нагруженной трех- и четырехфазной сети, реактивную мощность Q определяют по схеме трех активных ваттметров, включенных по напряжению на “чужие” фазы рис. При равномерной нагрузке можно ограничиться одним из ваттметров.

В трехфазной сети с равномерной нагрузкой рис. Реактивную мощность в трехфазной сети с равномерной и неравномерной загрузкой фаз Q находят по схеме с искусственной нулевой точкой рис. Сопротивление, включенное на свободную фазу R , подбирают так, чтобы оно вместе с обмотками напряжения ваттметров образовало симметричную звезду, а к ваттметрам были подведены фазовые напряжения:. Для определении реактивной мощности указанными выше методами необходимо знать порядок чередования фаз сети.

Если он окажется обратным, показания ваттметров во многих случаях будут отрицательными. Запомнить меня. Главная Электрические измерения 4. Измерение мощности. Мощность измеряют различными способами. Основное меню Аппараты коммутации Безопасность жизнедеятельности Ветроэнергетика Документация Инструкции по охране труда Качество электроэнергии в системах электроснабжения Надёжность электроэнергетических сетей и систем Конструкции линий электрических сетей Основы энергосбережения Парогазовые установки в энергетике Практикум домашнего электрика Принципы проектирования электроэнергетических систем и сетей Проектирование и расчет систем автоматики Технология конструкционных электротехнических материалов Управление электрохозяйством предприятий Характеристика испытаний электрических машин и трансформаторов Экономика и управление в современной электроэнергетике России Эксплуатация электродвигателей Электрические измерения Электромагнитные переходные процессы Энергетический комплекс РФ Ядерная энергетика.

Авторизация Логин Пароль Запомнить меня Забыли пароль? Забыли логин? Все права защищены.

Включение ваттметра в измеряемую цепь

Для измерения мощности постоянного тока достаточно измерить напряжение и ток. Результат определяется по формуле:. Чаще всего измерение мощности осуществляется одним прибором — ваттметром. Как было сказано ранее, для измерения мощности лучшей является электродинамическая система. Ваттметр снабжен двумя измерительными элементами в виде двух катушек: последовательной и параллельной. По первой катушке течет ток, пропорциональный нагрузке, а по второй — пропорциональный напряжению в сети. Угол поворота подвижной части электродинамического ваттметра пропорционален произведению тока и напряжения в измерительных катушках:.

Рис. Принципиальная схема электродинамического ваттметра Кроме электродинамических ваттметров, для измерения мощности в цепях.

Ваттметр для измерения мощности: назначение, типы, подключение, применение

Мощность — важный параметр, характеризующий электрическую цепь. Он отображает объем работы, осуществляемой током за некоторый период времени. Замеряется этот параметр специальными приборами. Для выяснения мощности постоянного тока берутся амперметр и вольтметр, а затем полученные величины умножаются между собой. В случае переменного тока производится непосредственное измерение. Для решения этой задачи используются ваттметры. Ваттметры по своей конструкции классифицируются на цифровые и аналоговые. Первые замеряют активную и реактивную мощность. Они дополнительно отображают силу тока, напряжение, удельное расходование электроэнергии.

Ваттметр и измерение мощности схема

Схема Арона: а – схема измерения активной мощности методом двух ваттметров; б – схема измерения реактивной мощности методом двух ваттметров; в – диаграмма для определения коэффициента мощности по отношению измеренных значений. Изменяя подключение цепи напряжения на обратное, делают отклонение вновь положительным и вычитают показание этого прибора из показания другого ваттметра. В сетях с заземляющим проводом измерения по схеме Арона дают недостоверный результат, так как не выполняется условие равенства нулю суммы линейных токов. Для точных измерений в сомнительных случаях применяют меюд трех ваттметров. В трехфазных четырехпроводиых цепях может использоваться двойная схема Арона.

Думаю, все вы курсе, что электрический ток может выполнять работу. Например, вскипятить воду в электрочайнике, перемолоть кофе в кофемолке, согреть курицу в микроволновке и так далее.

Измерение электрической мощности и энергии

Наличие двух катушек у электродинамического прибора и возможность включения их в две разные цепи позволяет использовать эти приборы для измерения мощности электрического тока, т. Из выражения для угла поворота подвижной системы электродинамического прибора 2. Такой прибор называют ваттметром. Его шкала равномерная. Для измерения электрической мощности в цепях переменного тока используют ваттметры активной и реактивной мощности.

Как подключить ваттметр

Одной из важнейших характеристик электрической цепи является ее мощность. С помощью данного параметра определяется величина работы, которую электрический ток выполняет за определенную единицу времени. Все устройства включаемые в цепь должны иметь мощность, соответствующую мощности конкретной сети. Для замеров мощности электрического тока применяется специальный измерительный прибор — ваттметр. В основном он нужен в сетях переменного тока, определяя мощность включенных приборов, а также для тестирования сетей и их отдельных участков, контроля и слежения за режимом работы электрооборудования, учета потребленной электроэнергии.

На рис. приведены схемы включения ваттметра для измерения мощности, потребляемой сопротивлением нагрузки RНАГ в цепях.

Ваттметр-счётчик электроэнергии для электровелосипеда. Схема подключения ваттметра

Для непосредственного измерения мощности цепи постоянного тока применяется ваттметр. Неподвижная последовательная катушка или катушка тока ваттметра соединяется последовательно с приемниками электрической энергии. Подвижная параллельная катушка или катушка напряжения, соединенная последовательно с добавочным сопротивлением, образует параллельную цепь ваттметра, которая присоединяется параллельно приемникам энергии. Угол поворота подвижной части ваттметра:.

Из формулы видно, что мощность в цепи переменного тока можно определить косвенным путем, если включить три прибора: амперметр, вольтметр и фазометр. Однако в этом случае нельзя рассчитывать на большую точность измерения, так как погрешность измерения мощности будет зависеть не только от суммы погрешностей всех трех приборов, но и от погрешности метода измерения, вызванной способом включения амперметра и вольтметра. Поэтому данный метод можно применять только в случае, когда не требуется большая точность измерений. Если активную мощность нужно измерить точно, то лучше всего применить ваттметры электродинамической системы или электронные ваттметры. При грубых измерениях могут быть использованы ферродинамические ваттметры. Если напряжение в цепи меньше предела измерений ваттметра по напряжению, ток нагрузки меньше допустимого тока измерительного прибора, то схема включения ваттметра в цепь переменного тока аналогична cхеме включения ваттметра в цепь постоянного тока.

Для правильного показания ваттметра оба генераторных зажима должны быть присоединены к одному проводу со стороны генератора источника тока, а не нагрузки.

Для измерения электрической мощности применяют следующие методы: амперметра — вольтметра; одного ваттметра; двух и трех ваттметров и с помощью переносных ваттметров. Существуют две схемы подключения приборов рис. Схемы подключения приборов для замера мощности на постоянном токе и симметричной нагрузки на переменном токе Измеренная по схеме на рис. При измерении по схеме на рис. Первая схема используется при сравнительно больших сопротивлениях, вторая — при малых. Необходимо учитывать, что погрешность измерения мощности методом амперметра — вольтметра больше суммы приведенных погрешностей обоих приборов. Метод одного ваттметра применяют для измерения мощности в цепи постоянного тока или активной мощности однофазного переменного тока ваттметр включается по схеме, изображенной на рис.

Однако на практике измерение мощности обычно производится при помощи специальных приборов – ваттметров. Ваттметр рис. При включении ваттметра ток нагрузки проходит через неподвижную катушку, последовательно включенную в цепь, а подвижная катушка включается параллельно потребителю. Для уменьшения потребляемой мощности в параллельной обмотке и уменьшения веса подвижной катушки последовательно с ней включается добавочное сопротивление 3 из манганина.

Схема подключения и подключение ваттметра

В этой статье мы рассмотрим схему подключения ваттметра и подключение. Здесь мы увидим, как соединить ваттметр с нагрузкой и источником питания. Ваттметр – это электрическое измерительное оборудование, которое помогает измерять электрическую мощность в единицах ватт, киловатт или мегаватт. Как правило, ваттметр имеет две катушки — катушки тока и катушку давления или напряжения. С помощью катушки тока измеряется протекание электрического тока, а с помощью катушки давления или напряжения измеряется напряжение питания. Комбинируя напряжение и ток, он измеряет электрическую мощность. Итак, сначала посмотрим внутреннюю схему ваттметра, это поможет сделать подключение ваттметра.

Внутренняя цепь ваттметра

Как вы видите на рисунке выше, счетчик воды имеет две катушки – катушку тока и катушку напряжения или давления. Катушка тока должна быть подключена последовательно с нагрузкой, а катушка напряжения или давления должна быть подключена к источнику питания или нагрузке.

Две клеммы катушки тока обозначены M и L. Клемма M должна быть подключена к источнику питания, а клемма L должна быть подключена к нагрузке. Две клеммы катушки напряжения или давления обозначены C и V. Клемма C должна быть подключена к фазе, а клемма V должна быть подключена к нейтрали.

Некоторые характеристики катушки тока в ваттметре:

1. В ней меньше витков, чем в катушке давления

2. Она имеет очень низкое сопротивление

3. Она позволяет протекать через нее полному току нагрузки.

4. Восполняет потери меди.

Некоторые характеристики катушки давления или напряжения в ваттметре:

1. В ней больше витков, чем в катушке тока почти нет тока

4. Так как он проводит очень малый ток, поэтому потери в меди не происходит.

Схема подключения ваттметра

Если ваш ваттметр имеет четыре клеммы и они отмечены цифрами 1,2,3,4, то необходимо следовать следующей схеме подключения.

В этом ваттметре клеммы 1 и 2 для катушки напряжения или давления, а клеммы 3, 4 для катушки тока. Поэтому сначала замкните клеммы 1 и 3. Затем подключите фазу к клемме 1, а нейтраль к клемме 2. Теперь подключение источника питания завершено. Подключите фазную клемму нагрузки к клемме 4, а нейтраль нагрузки подключите к клемме 2. Здесь, на рисунке выше, мы взяли лампочку в качестве нагрузки.

Теперь, если ваш ваттметр имеет четыре клеммы и обозначен как M, L, C, V, то необходимо следовать следующей схеме подключения.

Как видно из приведенной выше схемы подключения, сначала замкните клеммы M и C. Подсоедините фазу к клемме M, а нейтраль к клемме V. Подсоедините фазу нагрузки к клемме L, а нейтраль нагрузки к клемме V. продолжайте посещать для получения дополнительных обновлений.

Создайте комплект для тестирования ваттметра менее чем за 10 долларов США

С помощью этого дешевого набора для самостоятельной сборки вы можете измерить реальную емкость аккумулятора, сколько энергии производит солнечная панель или ветряная мельница или сколько энергии потребляют ваши приборы.

Это то, что вам нужно:

• Цифровой ваттметр примерно за 7 долларов в таких магазинах, как AliExpress
• Черный и красный кабель и зажимы для аккумулятора. Вы можете использовать те, которые поставляются с дешевыми инверторами, или вы можете купить несколько кабелей от аккумулятора к инвертору или соединительные кабели для автомобильного аккумулятора с зажимами для аккумулятора на обоих концах. Если вы используете кабель от батареи к инвертору, вам также понадобится дополнительная пара зажимов для батареи.
• Паяльник и проволока для припоя
• Термоусадочная трубка или электроизоляционная лента

Дополнительно:

• Держатели предохранителей, по одному с каждой стороны ваттметра. Около 1,50 доллара США за 5 шт.
• Предохранители до 40А. Около 0,70 доллара США за 10 шт.

Что можно делать с тест-набором?

Ваттметр фактически измеряет мощность, напряжение и силу тока, а также измеряет величину тока, прошедшего за сеанс (при условии, что он питается от батареи на стороне источника).

Поместив батарею на стороне источника и какую-либо нагрузку на стороне нагрузки (например, двигатель постоянного тока или лампочку), вы можете выяснить, действительно ли заряжаемая батарея содержит количество энергии, которое она должна иметь.

Также удобно установить его между солнечной панелью и контроллером заряда, чтобы контролировать напряжение и ток, протекающие от солнечной панели к контроллеру заряда. Подключите солнечную панель к источнику ваттметра и контроллер заряда к нагрузке ваттметра.

Характеристики ваттметра

Ваттметр, используемый в этой статье, очень распространен, куплен на AliExpress примерно за 7 долларов. Этот маркируется как Yosoo, но тот же ваттметр может продаваться и под другими брендами.

Блок питания	DC
Номинальное напряжение (макс.)	120 В
Максимальный рабочий ток	50А – 79А
Выходное напряжение (макс.)	60 В пост. тока/100 А
Тип дисплея	Цифровой
Размеры (дюймы)	3,27 дюйма x 1,85 дюйма x 0,79 дюйма
Размеры (мм)	84 мм х 47 мм х 20 мм
Торговая марка	Йосу
Также известен как (другие марки)	Лешп, Дидиху, Урик, Джунжур, Аллоэт, Ачехе, Адиинг

Ваттметр имеет одну пару кабелей для входа (источник) и одну пару для выхода (нагрузка). Красный кабель для положительного/плюсового, а черный для отрицательного/минусового. Цель состоит в том, чтобы иметь возможность легко подключать различные нагрузки и источники для временных измерений.

#1 Разрежьте пополам кабель зарядки аккумулятора или соединительный кабель

Разрежьте красный и черный кабели пополам, чтобы они были одинаковой длины. Если ваши кабели имеют зажимы на обоих концах, все в порядке. Если кабели имеют зажимы только на одном конце, вы можете припаять зажимы и на другом конце.

Кабели от аккумулятора к инвертору с зажимами только на одном конце. Их можно изменить, обрезав концевые части без зажимов и припаяв зажимы.

#2 Припаять кабели к ваттметру

Припаяйте кабели с зажимами к ваттметру. Красный к красному, а черный к черному. Прежде чем спаять их вместе, не забудьте сначала надеть на кабели термоусадочные трубки. В дальнейшем их трудно найти.

Очень часто в кабелях используется алюминий, и его трудно паять. Просто убедитесь, что сам металл нагревается при нанесении паяльной проволоки. Используйте паяльную проволоку с флюсом.

После пайки наденьте термоусадочную трубку на металлический участок. Предпочтительно использовать тепловую пушку для усадки трубки. Если нет, вы можете использовать зажигалку, но держитесь как можно дальше и достаточно близко, чтобы трубка сжалась.

#3 При необходимости добавьте предохранители на положительные стороны, как до, так и после ваттметра

Всегда существует риск короткого замыкания источника (аккумулятора, солнечной панели и т. д.), что потенциально может привести к его повреждению, а в худшем случае вызвать возгорание и повредить другие устройства. Добавления предохранителей как на стороне источника, так и на стороне нагрузки ваттметра должно быть достаточно для защиты как ваттметра, так и подключенного к нему оборудования.

Припаяйте держатели предохранителей к красным кабелям между кабелями зажима и ваттметром. Перед пайкой не забудьте надеть на кабели термоусадочные трубки.

Ваттметр может работать с током до 79 А (рабочий ток), но если вы не собираетесь измерять какие-либо тяжелые материалы, для большинства приложений будет достаточно установки предохранителей на 40 А. С 40 А и 12 В у вас не должно возникнуть проблем с измерением, например. солнечная панель мощностью 480 Вт (которая, скорее всего, будет выдавать гораздо более высокое напряжение, чем 12 В, что приводит к пороговому значению, намного превышающему 480 Вт).

Использование набора для проверки ваттметра

Вот и все, теперь можно приступать к испытаниям. Вы можете попробовать это, подключив устройство на 12 В, например двигатель или лампочку на 12 В (один светодиод будет потреблять очень небольшой ток) к стороне нагрузки комплекта для тестирования ваттметра. Убедитесь, что положительное и отрицательное не касаются друг друга.

Затем подключите сторону источника к батарее. Убедитесь, что красный зажим подсоединен к положительному, а черный к отрицательному полюсу аккумулятора.