การวัดกระแสไฟ DC และ AC เฟสเดียว

จากการแสดงออกของไฟฟ้ากระแสตรง P = IU จะเห็นได้ว่าสามารถวัดได้โดยใช้แอมมิเตอร์และโวลต์มิเตอร์โดยวิธีทางอ้อม อย่างไรก็ตาม ในกรณีนี้ จำเป็นต้องดำเนินการอ่านพร้อมกันจากเครื่องมือและการคำนวณสองรายการ ซึ่งทำให้การวัดซับซ้อนและลดความแม่นยำ

เพื่อวัดกำลังไฟฟ้ากระแสตรงและ กระแสสลับเฟสเดียว พวกเขาใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่าวัตต์มิเตอร์ที่ใช้กลไกการวัดแบบอิเล็กโทรไดนามิกและเฟอร์โรไดนามิก

อิเล็กโทรไดนามิกวัตต์ผลิตในรูปแบบของอุปกรณ์พกพาที่มีระดับความแม่นยำสูง (0.1 — 0.5) และใช้สำหรับการวัดไฟฟ้ากระแสสลับและกระแสตรงอย่างแม่นยำที่อุตสาหกรรมและความถี่สูง (สูงถึง 5,000 เฮิร์ตซ์) มักพบวัตต์มิเตอร์แบบเฟอโรไดนามิกในรูปแบบของแผงหน้าปัดที่มีระดับความแม่นยำค่อนข้างต่ำ (1.5 — 2.5)

วัตต์มิเตอร์ดังกล่าวส่วนใหญ่จะใช้ในกระแสสลับความถี่อุตสาหกรรม ที่กระแสตรง พวกมันมีข้อผิดพลาดที่สำคัญเนื่องจากฮิสเทอรีซิสของแกน

ในการวัดกำลังที่ความถี่สูง จะใช้เทอร์โมอิเล็กทริกและอิเล็กทริกวัตต์มิเตอร์ ซึ่งเป็นกลไกการวัดแบบแมกนีโตอิเล็กทริกที่ติดตั้งตัวแปลงกระแสไฟฟ้ากระแสตรงที่ใช้งานอยู่ ตัวแปลงพลังงานดำเนินการคูณ ui = p และรับสัญญาณที่เอาต์พุตซึ่งขึ้นอยู่กับ ui ของผลิตภัณฑ์ นั่นคือ กำลังไฟ

ในรูป 1 และความเป็นไปได้ของการใช้กลไกการวัดแบบอิเล็กโทรไดนามิกเพื่อสร้างวัตต์มิเตอร์และกำลังการวัดแสดงอยู่

ข้าว. 1. รูปแบบการเปลี่ยนวัตต์มิเตอร์ (a) และแผนภาพเวกเตอร์ (b)

ขดลวดนิ่ง 1 เชื่อมต่อแบบอนุกรมกับวงจรโหลดเรียกว่าวงจรอนุกรมของวัตต์มิเตอร์, ขดลวดเคลื่อนที่ 2 (พร้อมตัวต้านทานเพิ่มเติม) เชื่อมต่อแบบขนานกับโหลด, วงจรขนาน

สำหรับวัตต์มิเตอร์คงที่:

พิจารณาการทำงานของอิเล็กโทรไดนามิกวัตต์มิเตอร์บนกระแสสลับ แผนภาพเวกเตอร์ 1, b ถูกสร้างขึ้นสำหรับลักษณะอุปนัยของโหลด เวกเตอร์ปัจจุบัน Iu วงจรขนานล้าหลังเวกเตอร์ U ที่มุม γ เนื่องจากความเหนี่ยวนำของขดลวดเคลื่อนที่

ตามมาจากนิพจน์นี้ว่าวัตต์มิเตอร์วัดพลังงานได้อย่างถูกต้องในสองกรณีเท่านั้น: เมื่อ γ = 0 และ γ = φ

สถานะ γ = 0 สามารถทำได้โดยการสร้าง เรโซแนนซ์ของแรงดันไฟฟ้า ในวงจรขนาน ตัวอย่างเช่น โดยรวมตัวเก็บประจุ C ของความจุที่สอดคล้องกัน ดังที่แสดงโดยเส้นประในรูปที่ 1, ก. อย่างไรก็ตาม เรโซแนนซ์ของแรงดันไฟฟ้าจะอยู่ที่ความถี่เฉพาะที่แน่นอนเท่านั้น เงื่อนไขการเปลี่ยนความถี่ γ = 0 ถูกละเมิด เมื่อ γ ไม่เท่ากับ 0 วัตต์มิเตอร์จะวัดกำลังด้วยข้อผิดพลาด βy ซึ่งเรียกว่าข้อผิดพลาดเชิงมุม

ที่มุมค่าเล็กน้อย γ (γ มักจะไม่เกิน 40 — 50 ') ข้อผิดพลาดสัมพัทธ์

ที่มุม φใกล้กับ 90 ° ข้อผิดพลาดเชิงมุมอาจมีค่ามาก

ข้อที่สอง ข้อผิดพลาดเฉพาะของวัตต์มิเตอร์คือข้อผิดพลาดที่เกิดจากการใช้พลังงานของขดลวด

เมื่อทำการวัดพลังงานที่ใช้โดยโหลด สอง วงจรสวิตชิ่งวัตต์มิเตอร์ซึ่งแตกต่างกันในการรวมวงจรขนาน (รูปที่ 2)

ข้าว. 2. แผนการเปิดขดลวดขนานของวัตต์มิเตอร์

หากเราไม่คำนึงถึงการเลื่อนเฟสระหว่างกระแสและแรงดันในขดลวด และพิจารณาว่าโหลด H เป็นแอกทีฟเท่านั้น ข้อผิดพลาด βa) และ β(b) เนื่องจากการใช้พลังงานของขดลวดวัตต์มิเตอร์ สำหรับ วงจรของมะเดื่อ 2, a และ b:

โดยที่ Pi และ P.ti — ตามลำดับ พลังงานที่ใช้โดยวงจรอนุกรมและวงจรขนานของวัตต์มิเตอร์

จากสูตรสำหรับ βa) และ β(b) จะเห็นได้ว่าข้อผิดพลาดสามารถประเมินค่าได้เฉพาะเมื่อทำการวัดพลังงานในวงจรพลังงานต่ำ เช่น เมื่อ Pi และ P.ti สมน้ำสมเนื้อกับ Rn

หากคุณเปลี่ยนสัญลักษณ์ของกระแสเพียงกระแสเดียว ทิศทางการเบี่ยงเบนของส่วนที่เคลื่อนที่ของวัตต์มิเตอร์จะเปลี่ยนไป

วัตต์มิเตอร์มีแคลมป์สองคู่ (วงจรอนุกรมและวงจรขนาน) และขึ้นอยู่กับการรวมไว้ในวงจร ทิศทางการเบี่ยงเบนของตัวชี้อาจแตกต่างกัน สำหรับการเชื่อมต่อที่ถูกต้องของวัตต์มิเตอร์ แคลมป์แต่ละคู่จะมีเครื่องหมาย «*» (ดอกจัน) และเรียกว่า «แคลมป์กำเนิด»