7.2 Вимірювання потужності

7.2.1. Вимірювання потужності в колах постійного струму

Вимірювання потужності в колах постійного струму можна здійснити непрямим методом вимірювання - методом вольтметра-амперметра та прямим методом вимірювання за допомогою ватметра. Обидва ці методи базуються на тому, що потужність в колах постійного струму можна визначить як добуток напруги і струму споживача P = UI.

Для метода вольтметра-амперметра U = U_v, а I = I_A, де U_v та I_A покази вольтметра амперметра увімкнених за схемами а) і б). Схеми мають такий вигляд:

U_x

l_a

l_x

U_x,U_v

l_a

l_x

U_x

a)

б)

Для метода ватметра U та I це напруга на обмотці напруги ватметра І струм через струмову обмотку ватметра відповідно. Пояснюється це тим , що принцип дії ватметра базується на взаємодії магнітних потоків двох котушок (рухомої і нерухомої) вимірювального механізму ватметра. Одна з них має струмову обмотку, інша - обмотку напруги.

Очевидно, що при вимірюванні потужності ватметром, як і при застосуванні вольтметра та амперметра можливо використання двох різновидів схем вмикання ватметра (схеми в) і г)).

*U

*I

*U

*I

в)

г)

Через те, що напрямок відхилення рухомої частини вимірювального механізму ватметра залежить від взаємних напрямків струмів у його котушках, для забезпечення правильності вмикання ватметра у вимірювальне коло один із затискачів послідовної обмотки (обмотки напруги) і паралельної обмотки(обмотки струму) має позначення * (зірочка) або "Г " і називається генераторним.

Похибка вимірювання потужності складається для метода вольтметра-амперметра з інструментальних похибок вольтметра та амперметра, а також похибки метода.

Для метода ватметра похибка вимірювання складається з інструментальної похибки ватметра і похибки метода.

Очевидно, що всі міркування відносно всіх методичних похибок при вимірюванні напруги і струму можна застосовувати і для схем а),б).в) і г) вимірювання потужності.

Для технічних вимірювань за атестованими методиками схеми вмикання амперметра, вольтметра чи ватметра вказані в цих методиках або якщо цього не зроблено для вимірювання потужності можна використовувати з наведених схем, орієнтуючись тільки на границі вимірювання за струмом і напругою.

7.2.2. Вимірювання потужності у колах змінного струму

В колах перемінного струму розрізняють:

активну P = UIcosφ, (Вт);

реактивну Q = UIsinφ, (Вар);

і повну або уявну потужності: S = U = (P² + Q²)^1/2 (В*А).

Для вимірювання активної потужності в колах змінного струму застосовують ватметри.

В колах однофазного змінного струму ватметри вмикаються за тими ж самими схемами, .що і в колах постійного струму з тим самим підходом до оцінки похибок і показів ватметра.

Амперметр і вольтметр ввімкнені за схемами вимірювання потужності змінного струму, при перемноженні їх показів дадуть повну потужність у вольт-амперах змінного струму.

Знаючи активну P і повну S потужності, а також покази вольтметраU та амперметра I можна за формулами:

cosφ = P/S,

Q = UIsinφ

обчислити коефіцієнт потужності cosφ, де φ - кут зсуву фаз між векторами струму і напруги однієї і тієї ж фази кола змінного струму; кут φ та реактивну потужність.