Circuito de conmutación de un vatímetro
Un vatímetro se utiliza para medir directamente la potencia de un circuito de CC. La bobina en serie fija o bobina de corriente del vatímetro está conectada en serie con los receptores de energía eléctrica. Una bobina paralela móvil o bobina de voltaje conectada en serie con una resistencia adicional forma el circuito paralelo del vatímetro, que está conectado en paralelo con los receptores de energía.
Ángulo de giro de la parte móvil del vatímetro:
α = k2IIu = k2U / Ru
donde I — corriente de bobina en serie; Azi — la corriente de la bobina paralela del vatímetro.
Arroz. 1. Esquema del dispositivo y conexiones del vatímetro.
Dado que, como resultado del uso de resistencia adicional, el circuito paralelo del vatímetro tiene una resistencia casi constante rth, entonces α = (k2 / Ru) IU = k2IU = k3P
Así, por el ángulo de rotación de la parte móvil del vatímetro, se puede estimar la potencia del circuito.
Escala uniforme vatímetro.Al trabajar con un vatímetro, se debe tener en cuenta que un cambio en la dirección de la corriente en una de las bobinas provoca un cambio en la dirección del par y la dirección de rotación de la bobina móvil, y dado que la escala de el vatímetro generalmente se hace de un solo lado, es decir, las divisiones de la escala se ubican de cero a la derecha, luego, con la dirección incorrecta de la corriente en una de las bobinas, será imposible determinar el valor medido del vatímetro.
Por estas razones, siempre debe distinguir entre las pinzas vatímetro. La terminal de la bobina en serie conectada a la fuente de alimentación se llama generador y está marcada en los dispositivos y diagramas con un asterisco. Una pinza de circuito paralelo conectada a un cable conectado a una bobina en serie también se denomina pinza de generador y está marcada con un asterisco.
Por lo tanto, con el circuito de conmutación del vatímetro correcto, las corrientes en los devanados del vatímetro se dirigen desde las terminales del generador a las terminales que no son del generador. Puede haber dos circuitos de conmutación de vatímetro (ver Fig. 2 y Fig. 3).
Arroz. 2. Diagrama de cableado del vatímetro correcto
Arroz. 3. Diagrama de cableado del vatímetro correcto
En el esquema mostrado en la fig. 2, la corriente del devanado en serie del vatímetro es igual a la corriente de los receptores de energía cuya potencia se mide, y el circuito paralelo del vatímetro está bajo un voltaje U' mayor que el voltaje de los receptores por la cantidad de la Caída de tensión en la bobina serie. Por lo tanto, PB = IU '= I (U + U1) = IU = IU1 la potencia medida por el vatímetro es igual a la potencia de los receptores de energía a medir y la potencia del devanado en serie del vatímetro.
En el esquema mostrado en la fig.3, el voltaje en el circuito paralelo del vatímetro es igual al voltaje de los receptores, y la corriente en la bobina en serie es mayor que la corriente consumida por el receptor por el valor de la corriente en el circuito paralelo del vatímetro. Por lo tanto, Pc = U (I + Iu) = UI + UIu, la potencia medida por el vatímetro es igual a la potencia de los receptores de la energía medida y la potencia del circuito paralelo del vatímetro.
Al realizar mediciones en las que se puede despreciar la potencia de las bobinas del vatímetro, es preferible utilizar el circuito que se muestra en la Fig. 2, porque normalmente la potencia de la bobina en serie es menor que la de la bobina en paralelo y, por lo tanto, la lectura del vatímetro será más precisa.
Para mediciones precisas, es necesario hacer correcciones a las lecturas del vatímetro, debido a la fuerza de su devanado, y en tales casos el circuito de la Fig. 3, ya que la corrección se calcula fácilmente mediante la fórmula U2/Ru, donde normalmente se conoce Ru y la corrección permanece inalterada a diferentes valores de corriente si U es constante.
Cuando enciende el vatímetro de acuerdo con el diagrama en la fig. 2, los potenciales en los extremos de las bobinas difieren solo por la cantidad de caída de voltaje a través de la bobina móvil, ya que los terminales del generador de las bobinas están conectados entre sí. La caída de voltaje a través de la bobina móvil es insignificante en comparación con el voltaje en el circuito paralelo porque la resistencia de esta bobina es insignificante en comparación con la resistencia del circuito paralelo.
Arroz. 4. Circuito de conexión del vatímetro incorrecto
En la Fig. 4 se da un circuito paralelo incorrecto de un vatímetro.Aquí, los terminales del generador de los devanados están conectados por resistencia adicional, como resultado de lo cual la diferencia de potencial entre los extremos de las bobinas es igual al voltaje del circuito (a veces muy significativo 240 - 600 V), y dado que el estacionario y el móvil los devanados están muy cerca uno del otro, se crean condiciones favorables para la destrucción del aislamiento de las bobinas. Además, se observará interacción electrostática entre bobinas de muy diferente potencial, lo que puede provocar un error adicional en la medida de potencia en el circuito.