Ферродинамический ваттметр, принцип действия, измерение активной мощности

Ферродинамический ваттметр, принцип действия,  измерение активной мощности.

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

1.1. Ознакомится с принципом действия ферродинамического ваттметра.

1.2. Произвести измерения активной мощности и построить график.

2.  ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ.

2.1. Работа приборов ферродинамической системы основано на взаимодействии магнитных полей двух катушек с токами. Одна из них неподвижна (связана с сердечником из магнито мягкого материала, что в отличии от приборов электродинамической системы, позволяет увеличить момент взаимодействия двух катушек, а, следовательно, и чувствительность), другая подвижна и располагается внутри первой. Собственное магнитное поле ферродинамических механизмов, магнитные силовые линии которых замыкаются по воздуху, невелико, поэтому на него сильно влияют внешние поля. Для их ослабления эти приборы экранируют.

При пропускании переменных токов i₁ и i₂ (рис. 1), по катушкам (в общем случае токи могут быть от разных источни-             Рисунок 1

ков), подвижная часть будет реагировать лишь на среднее значение вращающего момента (уравнение 1). 1- подвижная катушка, 2 – не подвижная катушка, 3 - шкала прибора.

М_ср = dM_1,2/dα ·1/T · = I₁·I₂·cosβ,           (1)

где:  M_1,2 - взаимоиндуктивность катушек;

 cosβ – угл сдвига фаз между токами i₁ и i₂;

 I₁ и I₂ - действующие значения токов.

Угл поворота из уравнения 2.

α = 1/W· dM_1,2/dα· I₁·I₂·cosβ,                                       (2)

где: W – энергия магнитного поля механизма.

2.2. Измерение активной мощности (рис. 2). Для измерения активной мощности неподвижная катушка с толстым проводом включают последовательно с нагрузкой в цепь: 1-2-4-6. Подвижная катушка, ток в которой пропорционален приложенному напряжению, подключается по цепи: 1-2-3-5-6. Таким образом, вращающий момент будет зависеть от тока

в нагрузке и приложенного напряжения, что

соответствует формуле: P = U I.

Передаточная функция:

Иногда в цепях электрического пере-

менного тока необходимо измерять реак-                                                    Рисунок 2

тивную мощность.                                                                                    

P_пол = U I             (Вольтампер);

P_акт = U I cos φ    (Ватт);                                                    

P_реакт = U I sin φ   (Вар);

Для измерения реактивной мощности применяется тот же самый механизм, но в одну из обмоток введена фазосдвигающая цепочка, она сдвигает токи в обмотках на угол p/2 друг относительно друга. Тогда P_реакт = U I cos (φ + p/2) = U I - sin φ.

Знак минус показывает, что момент будет направлен в противоположную сторону, поэтому в варметрах (приборы для измерения реактивной мощности), стрелка отклоняется с право на лево.

Передаточная функция:

где: W - энергия магнитного поля механизма;

М_1.2 – взаимоиндуктивность катушек.

2.3. Схема работы представлена на рисунке 3. Схема работает только при закрытой крышке от  блокирующего устройства. Трансформатор нужен для питания лампы накаливания на ваттметре.

          Рисунок 3

3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ.

3.1. Ознакомится с принципом действия ферродинамического ваттметра;

3.2. Соберите схему поверки ваттметра;

3.3. Измерить активную мощность, показания занести в таблицу 1;

3.4. Сделать вывод о проведенной работе.

Таблица 1

4. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЁТА.

4.1. Наименование работы;

4.2. Цель работы;

4.3. Схема стенда работы;

4.4. Таблица наблюдений;

4.5. Расчеты;

4.6. Выводы о проделанной работе.

Отчёт о проделанной работе должен быть выполнен по установленной

форме.

5.КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:

5.1. Объясните принцип действия приборов ферродинамической системы?

5.2. Что физически переключает на ваттметре кнопки на 3 и 6 Ампер?

5.3. Зачем нужно блокирующее устройство?

5.4. Расскажите про шкалу ваттметра, в чем ее особенность?

6.  ЛИТЕРАТУРА

6.1. Конспекты по предметам «МЕТРОЛОГИЯ», «СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ».

6.2. Г.А.МУРИН "ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ"  ЭНЕРГИЯ 1979г.

6.3. Инструкция 4-53.Госстандарта СССР по поверке рабочих  пружинных манометров.