Из выражения для мощности на неизменном токе Р = IU видно, что ее можно измерить при помощи амперметра и вольтметра косвенным способом. Но в данном случае нужно создавать одновременный отсчет по двум устройствам и вычисления, усложняющие измерения и снижающие его точность.

Для измерения мощности в цепях неизменного и однофазового переменного тока используют приборы, именуемые ваттметрами, для которых употребляют электродинамические и ферродинамические измерительные механизмы.

Электродинамические ваттметры выпускают в виде переносных устройств больших классов точности (0,1 — 0,5) и употребляют для четких измерений мощности неизменного и переменного тока на промышленной и завышенной частоте (до 5000 Гц). Ферродинамические ваттметры почаще вэтого встречаются в виде щитовых устройств относительно низкого класса точности (1,5 — 2,5).

Используют такие ваттметры приемущественно на переменном токе промышленной частоты. На неизменном токе они имеют значительную погрешность, обусловленную гистерезисом сердечников.

Для измерения мощности на больших частотах используют термоэлектрические и электрические ваттметры, представляющие из себя магнитоэлектрический измерительный механизм, снабженный преобразователем активной мощности в неизменный ток. В преобразователе мощности осуществляется операция умножения ui = р и получение сигнала на выходе, зависящего от произведения ui, т. е. от мощности.

На рис. 1, а показана возможность использования электродинамического измерительного механизма для построения ваттметра и измерения мощности.

Рис. 1. Схема включения ваттметра (а) и векторная диаграмма (б)

Недвижная катушка 1, включаемая в цепь нагрузки поочередно, именуется поочередной цепью ваттметра, подвижная катушка 2 (с дополнительным резистором), включаемая параллельно нагрузке — параллельной цепью.

Для ваттметра, работающего на неизменном токе:

Разглядим работу электродинамического ваттметра на переменном токе. Векторная диаграмма рис. 1, б построена для индуктивного нрава нагрузки. Вектор тока Iu параллельной цепи отстает от вектора U на угол γ вследствие некой индуктивности подвижной катушки.

Из этого выражения следует, что ваттметр верно определяет мощность только в 2-ух случаях: при γ = 0 и γ = φ.

Условие γ = 0 может быть достигнуто созданием резонанса напряжений в параллельной цепи, к примеру включением конденсатора С соответственной емкости, как это показано штриховой линией на рис. 1, а. Но резонанс напряжений будет только при некой определенной частоте. С конфигурацией частоты условие γ = 0 нарушается. При γ не равном 0 ваттметр определяет мощность с погрешностью βy, которая носит заглавие угловой погрешности.

При малом значении угла γ (γ обычно составляет менее 40 — 50′), относительная погрешность

При углах φ, близких к 90°, угловая погрешность может достигать огромных значений.

2-ой, специфичной, погрешностью ваттметров является погрешность, обусловленная потреблением мощности его катушками.

При измерении мощности, потребляемой нагрузкой, вероятны две схемы включения ваттметра, отличающиеся включением его параллельной цепи (рис. 2).

Рис. 2. Схемы включения параллельной обмотки ваттметра

Если не учесть фазовых сдвигов меж токами и напряжениями в катушках и считать нагрузку Н чисто активной, погрешности β(а) и β(б), обусловленные потреблением мощности катушками ваттметра, для схем рис. 2, а и б:

где Рi и Рu — соответственно мощность, потребляемая поочередной и параллельной цепью ваттметра.

Из формул для β(а) и β(б) видно, что погрешности могут иметь приметные значения только при измерениях мощности в маломощных цепях, т. е. когда Рi и Рu соизмеримы с Рн.

Если поменять символ только 1-го из токов, то поменяется направление отличия подвижной части ваттметра.

У ваттметра имеются две пары зажимов (поочередной и параллельной цепей), и зависимо от их включения в цепь направление отличия указателя может быть разным. Для правильного включения ваттметра один из каждой пары зажимов обозначается знаком «*» (звездочка) и именуется «генераторным зажимом».

Школа для электрика