Электронные ваттметры

Электронные ваттметры можно разделить на две группы: 1) приборы, у которых операция умножения тока на напряжение производится с помощью электронных ламп или полупроводниковых диодов, причем это перемножение осуществляется путем использования как квадратичности характеристик полупроводниковых и вакуумных диодов, так и двойного управления многосеточных электронных ламп.

2) приборы с электродинамическим с предварительным усилением тока и напряжения, либо с предварительным выпрямлением этих величин, что позволяет расширить частотный диапазон измерения до десятков КГц (усиление) ÷МГц (выпрямление).

Ваттметры с квадратичным преобразованием.

Принцип действия этих приборов на выполнении следующей операции.

Рассмотрим схему, в которой реализуются указанная зависимость.

Здесь используются полупроводниковые диоды, как элементы имеющие квадратичный участок х-и (кроме диодов, могут использоваться варисторы, термоэлементы и д.р.) RШ1,RШ2–сопротивление шунта;R1,R2 – делитель напряжен

ия. Предположим, чтоRШ1‹‹RН и RШ2‹‹RН, а (R1+R2)››RН. Тогда падение напряжения наRШ1 И RШ2 будут пропорциональны току нагрузки.

а ток, протекающий через делитель, будет пропорционален напряжению, приложенному к нагрузке, тогда

к диоду приложено напряжение,, которое равно

а к диоду приложено напряжение, которое равно

Диоды работают на квадратичном участке х –ки, следовательно, к измерительному прибору приложено напряжения

Недостатком схемы является малая чувствительность, большие потери мощности в шунтах.

Ваттметры с электродинамическим

измерительным механизмом.

Используя электродинамический измерительный механизм с предварительным усилием, можно, не снижая точности, получить ваттметр с малым потреблением.

Основная мощность потребляется напряженческой обмоткой ваттметра, и если напряжение, подводимое к обмотке, предварительно усилить, то потребление мощности от измеряемой цепи резко упадет.

Параллельная обмотке обуславливает частотную погрешность, так как с изменением частоты питания изменяется сопротивление обмотки.

Частотный диапазон значительно бы расширился, если бы ток не изменялся при изменении частоты это достигается использованием усилителя, охваченного глубокой отрицательной обратной связи по току. Резистор, с которого снимается напряжения обратной связи, и параллельная обмотка должны быть включены последовательно. Для повышения коэффициента усиления усилителя обычно выполняются трехкаскадным.

Частотный диапазон подобных ваттметров обычно 50Гц – 20кГц. Погрешность от десятых долей процента при cosφ=0,8 до нескольких процентов при cosφ=0,1.

Счетчики электрической энергии. Индукционные счетчики электрической энергии.

В индукционных счетчиках эл. энергии используются индукционный измерительный механизм, в котором для создания вращающегося момента используется взаимодействия магнитных потоков неподвижных контуров с токами и контуров с токами, индуктированными в подвижных частях измерительного механизма магнитными потоками неподвижных контуров.

и сдвинуты на угол ψ. Они наводят в диске ЭДСисоответственно, которые остаются от соответствующих потоков на угол 90˚. Эти ЭДС вызывают в диске вихревые токии, совпадающие сисоответственно, так как сопротивление диска преимущественно активное. Рассмотрим взаимодействие следующих пар потоков с токами:и,и, а такжеи,и.

Рассмотрим взаимодействие и

В силу инерционности подвижная часть реагирует на среднее значение момента

Вращающий момент от взаимодействия потока Ф2 и тока I 22 также будет равен 0 т.е. взаимодействие магнитных потоков со “своими” токами не создает вращающего момента.

Рассмотрим взаимодействие потока Ф1 и тока I 22 , а также Ф2 и I11

Переходя к средним значениям, будем иметь

Несмотря на разные знаки двух последних формул, моменты действуют на диск в одну сторону; а знак “минус” показывает, что один контур с током втяги­вается в поле, другой – выталкивается из соответствующего поля

При однородном строении диска и синусоидальных токах I1и I2

Тогда выражение (1) примет вид:

где,

В индукционных ИМ противодействующий момент называется тормозным, и создается он с помощью постоянного магнита.

При вращении диска под действием в нем индуцируются ток

где, V- скорость вращения диска, - поток постоянного магнита. Токвзаимодействуя с потоком,создает момент, препятствующий движению.

где,

когда станет равен, диск начнет вращаться с постоянной скоростьюV.

Проинтегрируем последнее выражение в интервале

;