Измерение силы тока, напряжения, активной мощности,




Коэффициента мощности

 

Для измерения силы тока в цепи служит амперметр, буквенное обозначение которого на принципиальных электрических схемах – РА. Он включается последовательно в цепь, в которой производится измерение (рис.9.1). Сопротивление
катушки измерительного механизма должно быть минимальным, чтобы сила тока
в цепи не изменилась при включении амперметра. Для этого катушку выполняют
с небольшим числом витков из провода с большим сечением.

Амперметр выбирается для измерений следующим образом: предел измерения прибора должен превышать предполагаемое значение
силы тока в цепи. Для расширения предела
измерения амперметра используют трансформаторы тока или шунты (манганиновые пластины, впаянные в медные или латунные наконечники). Шунт включается в цепь последовательно, а
параллельно ему включается амперметр.

Пример 9.1

Амперметр, на шкале которого 100 делений, имеет предел измерения 15 А.
При включении амперметра в цепь его стрелка отклонилась на 80 делений.

Определить цену деления прибора и силу тока в цепи.

Решение.

1. Определяем цену деления прибора по (9.1):

.

2. Определяем силу тока в цепи по (9.3):

I = С д n = 0,15×80 = 12 А.

Для измерения напряжения в цепи служит вольтметр, буквенное обозначение которого на принципиальных электрических схемах – РV. Он включается
параллельно в цепь, в которой производится измерение (рис.9.2). Сопротивление катушки измерительного механизма должно быть максимальным, чтобы
напряжение в цепи не изменилось при включении вольтметра. Для этого катушку выполняют с большим числом витков из провода с небольшим сечением.

Вольтметр выбирается для измерений
следующим образом: предел измерения прибора должен превышать предполагаемое значение
напряжения в цепи. Для расширения предела
измерения вольтметра используют трансформаторы напряжения или добавочные сопротивления, включаемые последовательно с вольтметром.

 

Пример 9.2

Вольтметр, на шкале которого 150 делений, имеет предел измерения 300 В.
При включении вольтметра в цепь его стрелка отклонилась на 110 делений.

Определить цену деления прибора и напряжение на зажимах цепи.

Решение.

1. Определяем цену деления прибора по (9.1):

.

2. Определяем напряжение на зажимах цепи по (9.3):

U = С д n = 2×110 = 220 В.

Для измерения активной мощности в цепи служит ваттметр, буквенное
обозначение которого на принципиальных электрических схемах – РW. Измерительный механизм ваттметра состоит из двух катушек: неподвижной и подвижной, связанной со стрелкой прибора. Неподвижная катушка (токовая обмотка) имеет
небольшое число витков и выполнена из провода с большим сечением; включается в цепь последовательно. Подвижная катушка (обмотка напряжения) имеет большое число витков и выполнена из провода с небольшим сечением; включается в цепь
параллельно. Токи в катушках должны протекать в одном направлении, чтобы стрелка прибора отклонялась вправо от нуля, для этого зажимы прибора со знаком «* » объединяют в общий узел. Принцип действия ваттметра основан на явлении электромагнитной силы, возникающего при протекании тока в обеих катушках, в результате чего возникает вращающий момент прямо пропорциональный токам в катушках. Сила тока в подвижной катушке пропорциональна напряжению в цепи, так как она включается параллельно. Сила тока в неподвижной катушке пропорциональна силе тока в цепи, так как она включается последовательно. Следовательно,
вращающий момент, действующий на подвижную катушку, пропорционален
активной мощности в цепи. Таким образом, ваттметр имеет два предела измерения: по току и по напряжению, поэтому предел измерения и цена деления ваттметра
определяются так:

; (9.9)

, (9.10)

где I max – предел измерения ваттметра по току, А;

U max – предел измерения ваттметра по напряжению, В.

Выбор ваттметра для измерений осуществляется следующим образом: предел измерения прибора по току должен превышать предполагаемое значение силы тока в цепи, предел измерения прибора по напряжению должен превышать предполагаемое значение напряжения в цепи. Для расширения пределов измерения ваттметра используют трансформаторы тока и напряжения (или шунты и добавочные сопротивления).

Принципиальная электрическая схема включения ваттметра для измерения мощности, потребляемой нагрузкой в однофазной цепи переменного тока, показана на рис.9.3.

 

 


Пример 9.3

Ваттметр, на шкале которого 150 делений, имеет предел измерения по току 20 А и предел измерения по напряжению 300 В. При включении ваттметра в цепь его стрелка
отклонилась на 90 делений.

Определить цену деления прибора и активную мощность в цепи.

Решение.

1. Определяем предел измерения прибора по (9.9):

Р max= I max U max= 20×300 = 6000 Вт.

2. Определяем цену деления прибора по (9.10):

.

3. Определяем активную мощность в цепи по (9.3):

Р = С д n = 20×90 = 1800 Вт.

Значение коэффициента мощности можно определить по показаниям амперметра, вольтметра и ваттметра:

, (9.11)

где cos j – коэффициент мощности;

APW – показание ваттметра, Вт;

APV – показание вольтметра, В;

AРА – показание амперметра, А.

Пример 9.4

Катушка индуктивности подключена к однофазному источнику (50 Гц). В цепь
катушки включены ваттметр, вольтметр и амперметр. После подачи напряжения на зажимы катушки показания приборов составили: ваттметра – 110 Вт, вольтметра – 220 В,
амперметра – 5 А.

Определить коэффициент мощности катушки.

Решение.

1. Определяем коэффициент мощности катушки по (9.11):

.

Коэффициент мощности можно также определить с помощью электроизмерительного прибора, называемого фазометром,буквенное обозначение которого на принципиальных электрических схемах – рj.

 

Вопросы для самоконтроля

1. Для чего предназначен амперметр?

2. Как выбрать для измерений амперметр?

3. Составьте принципиальную электрическую схему измерения силы тока
в однофазной нагрузке.

4. Для чего предназначен вольтметр?

5. Как выбрать для измерений вольтметр?

6. Составьте принципиальную электрическую схему измерения напряжения
на зажимах однофазной нагрузки.

7. Для чего предназначен ваттметр?

8. Опишите устройство ваттметра.

9. Опишите принцип действия ваттметра.

10. Как выбрать для измерений ваттметр?

11. Как определить предел измерения и цену деления ваттметра?

12. Составьте принципиальную электрическую схему измерения мощности
однофазной нагрузки.

13. Составьте и опишите принципиальную электрическую схему
включения ваттметра в высоковольтную однофазную сеть
с помощью измерительных трансформаторов напряжения и тока.

14. Как определить коэффициент мощности устройства
по показаниям амперметра, вольтметра и ваттметра?

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-04-11 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: