DC ve AC tek fazlı akımın ölçümü
Doğru akım gücü P = IU ifadesinden, dolaylı bir yöntemle bir ampermetre ve bir voltmetre kullanılarak ölçülebileceği görülebilir. Ancak bu durumda, ölçümleri karmaşıklaştıran ve doğruluğunu azaltan iki cihazdan eşzamanlı okumalar ve hesaplamalar yapmak gerekir.
DC'deki gücü ölçmek ve tek fazlı alternatif akım elektrodinamik ve ferrodinamik ölçüm mekanizmalarını kullanan wattmetre adı verilen cihazları kullanırlar.
Elektrodinamik wattmetreler, yüksek doğruluk sınıflarına (0.1 — 0.5) sahip taşınabilir cihazlar şeklinde üretilir ve endüstriyel ve yüksek frekanslarda (5000 Hz'e kadar) AC ve DC gücün doğru ölçümü için kullanılır. Ferrodinamik wattmetreler, nispeten düşük doğruluk sınıfına (1.5 - 2.5) sahip panel enstrümanlar şeklinde daha sık bulunur.
Bu tür wattmetreler esas olarak endüstriyel frekans alternatif akımında kullanılır. Doğru akımda, çekirdeklerin histerezisi nedeniyle önemli bir hataya sahiptirler.
Yüksek frekanslarda gücü ölçmek için, aktif güçten doğru akıma dönüştürücü ile donatılmış bir manyetoelektrik ölçüm mekanizması olan termoelektrik ve elektronik wattmetreler kullanılır. Güç dönüştürücü, ui = p çarpma işlemini gerçekleştirir ve ui ürününe, yani güce bağlı olarak çıkışta bir sinyal elde eder.
İncirde. Şekil 1'de ve bir wattmetre oluşturmak ve gücü ölçmek için bir elektrodinamik ölçüm mekanizması kullanma olasılığı gösterilmektedir.
Pirinç. 1. Wattmetre anahtarlama şeması (a) ve vektör şeması (b)
Yük devresine seri bağlı sabit bobin 1, wattmetrenin seri devresi, yüke paralel bağlı hareketli bobin 2 (ek bir dirençle), paralel devre olarak adlandırılır.
Sabit bir wattmetre için:
Alternatif akımda bir elektrodinamik wattmetrenin çalışmasını düşünün. Vektör diyagramı şek. 1, b, yükün endüktif doğası için yapılmıştır. Akım vektörü Iu paralel devre, hareketli bobinin bir miktar endüktansından dolayı γ açısı kadar U vektörünün gerisinde kalır.
Bu ifadeden, wattmetrenin gücü yalnızca iki durumda doğru şekilde ölçtüğü sonucu çıkar: γ = 0 ve γ = φ olduğunda.
γ = 0 durumu oluşturularak elde edilebilir voltaj rezonansı paralel bir devrede, örneğin, Şekil 2'de noktalı bir çizgi ile gösterildiği gibi, karşılık gelen kapasitansa sahip bir kapasitör C dahil edilerek. 1 A. Bununla birlikte, voltaj rezonansı yalnızca belirli bir frekansta olacaktır. Frekans değiştirme koşulu γ = 0 ihlal edildi. γ 0'a eşit olmadığında, wattmetre gücü açısal hata olarak adlandırılan bir βy hatasıyla ölçer.
γ açısının küçük bir değerinde (γ genellikle 40 - 50'den fazla değildir), bağıl hata
90°'ye yakın açılarda açısal hata büyük değerlere ulaşabilir.
Wattmetrelerin ikinci, spesifik hatası, bobinlerinin güç tüketiminden kaynaklanan hatadır.
Yük tarafından tüketilen gücü ölçerken, iki wattmetre anahtarlama devreleri, paralel devresinin dahil edilmesinde farklılık gösterir (Şekil 2).
Pirinç. 2. Wattmetrenin paralel sargısını açma şemaları
Bobinlerdeki akımlar ve gerilimler arasındaki faz kaymalarını hesaba katmaz ve H yükünün tamamen aktif olduğunu kabul edersek, wattmetre sargılarının enerji tüketimi nedeniyle βa) ve β(b) hataları, şek. 2, a ve b:
burada P.i ve P.ti - sırasıyla, wattmetrenin seri ve paralel devreleri tarafından tüketilen güç.
βa) ve β(b) formüllerinden, hataların yalnızca düşük güçlü devrelerde, yani gücü ölçerken kayda değer değerlere sahip olabileceği görülebilir. Pi ve P.ti, Rn ile orantılı olduğunda.
Akımlardan sadece birinin işaretini değiştirirseniz, wattmetrenin hareketli kısmının sapma yönü değişecektir.
Wattmetrenin iki çift kelepçesi (seri ve paralel devreler) vardır ve bunların devreye dahil edilmelerine bağlı olarak ibrenin sapma yönü farklı olabilir. Wattmetrenin doğru bağlantısı için, her kelepçe çiftinden biri "*" (yıldız) ile işaretlenmiştir ve "jeneratör kelepçesi" olarak adlandırılır.