і можливість включення їх у дві різні ланцюга дозволяє використовувати ці прилади для вимірювання потужності електричного струму, тобто як ватметри.
З виразу для кута повороту рухомої системи електродинамічного приладу = k, випливає, що, якщо нерухому котушку включити послідовно навантаженні Z, а послідовно з рухомою котушкою включити додатковий опір так, щоб цю котушку можна було включати паралельно навантаженні, тоді струм в рухомий котушці дорівнює
В
і , br/>
де - Опір котушки;-напруга на навантаженні; = - постійна даного приладу по потужності; - потужність, споживана навантаженням. Такий прилад називають ватметром. Його шкала рівномірна. Для виміру електричної потужності в колах змінного струму використовують ватметри активної і реактивної потужності.
Ватметр активної потужності. Якщо в ланцюг рухомої котушки включити активне додатковий опір так, щоб загальний опір цього ланцюга R було одно
R = (),
тоді при напрузі u в мережі і при струмі i в навантаженні г
В
струм в рухомий котушці дорівнює Миттєве значення обертаючого моменту в цьому випадку дорівнює
В
а середня за період значення цього моменту
В
звідки br/>
Отже, ватметр з активним додатковим опором в ланцюга рухомої котушки вимірює активну потужність ланцюга змінного струму. Отриманий висновок має просте фізичне пояснення.
Якщо в ланцюг з індуктивністю включити амперметр, вольтметр і ватметр, то, так як рухома система вольтметра повертається під дією тільки прикладеної напруги, незалежно від фази цієї напруги (точніше, під дією струму в котушці, пропорційного додається напруги), а рухома частина амперметра повертається під дією тільки струму в котушці, незалежно від фази цього струму. Що стосується рухомої частини (котушки) ваттметра, то вона повертається тільки в тому випадку, коли струми в обох котушках не рівні нулю, інакше не буде взаємодії. Але в розглянутій ланцюга струм рухомої котушки максимальний, коли струм у ланцюзі дорівнює нулю, і навпаки. Прилад нічого не покаже. Цього і слід було чекати, тому що навантаження то запасає енергію в магнітному полі, то повертає в мережу.
В
З графіка струмів даної ланцюга з індуктивністю випливає, що струми збігаються за напрямком (на графіку - по одну сторону від осі часу) тільки в Протягом двох (через одну) чвертей періоду за період, а в дві інші чверті періоду струми мають протилежні напрямки. Це означає, що напрямок обертального моменту т вр змінюється чотири рази за період. Тому рухома система ваттметра протягом періоду буде відчувати дію чотирьох однакових за значенням, але протилежних за напрямом поштовхів і прилад нічого не покаже, бо поводить момент, діючий на рухому систему, визначається його середнім значенням за період.
Якщо ж кут зсуву між струмами невеликий, то протягом періоду позитивні значення обертального моменту m вр сильно перевершують негативні (за часом і за значенням) і рухома система ваттметра повернеться під дією середнього значення реагуючи на активну потужність, споживану даному навантаженням.
Отже, ватметр показує активну потужність, споживану з мережі.
Ватметр реактивної потужності. У цьому ватметри послідовно з рухомий котушкою спеціально включається індуктивне додатковий опір х L таке, що
Нехай в ланцюзі діє прикладена напруга і навантаження z створює струм
.
Тоді миттєве значення обертального моменту m вр дорівнює
В
де струм в рухомий котушці можна вважати пропорційним додається напруги u, але відстаючим від нього по фазі на:
.
Після підстановки і перетворень отримаємо:
В
Середньо за період значення обертального моменту дорівнює
.
Звідси і випливає, що ватметр з індуктивним опором у ланцюзі рухомої котушки показує реактивну потужність ланцюга змінного струму. Такий висновок пояснюється просто: у випадку, наприклад, чисто індуктивного навантаження, коли з мережі безповоротно не споживається енергія, така схема штучно зрушує фазу струму в рухомий котушці до збігу з фазою струму в нерухомій, тому ватметр показує значення реактивної потужності. Отже, у електродинамічного ваттметра дві котушки: одна - струмовий, що включається послідовно навантаженні, інша-котушка напруги, що включається паралельно навантаженню, споживану потужність якої необхідно виміряти. Для правильного включення приладу (щоб стрілка відхилялася в потрібну сторону) один з затискачів його обмотки позначають зірочкою (*); ці затискачі ваттметра називають генераторними. Їх слід підключати до того затискача навантаження, який з'єднаний з генератором (мережею).
феродинамічної ПРИЛАДИ
Мале значення обертального моменту електродинамічного приладу може бути значно збільшено введенням м...
