Дан ваттметр на номинальный ток 5 А и номинальное напряжение 300 В. Как его включить в сеть?

Если ток нагрузки Iх меньше допустимого тока, другими словами в этом случае меньше 5 А, и если напряжение в измерительной цепи меньше допустимого напряжения катушки, другими словами меньше 300 В, то схема включения имеет последующий вид (рис. 1, а): поначалу включают поочередную катушку ваттметра — собирают токовую цепь (на рисунке показана жирной линией), потом собирают цепь напряжения, для этого начало катушки напряжения ваттметра с помощью перемычки К подключают к началу токовой катушки, соединенной с одним из зажимов сети, а конец катушки напряжения присоединяют к другому зажиму сети.

Набросок 1. Схемы включения ваттметра: а — конкретно в сеть верно, б — некорректно, в — в сеть с огромным напряжением и огромным током.

Время от времени при выполнении токовой цепи в нее включают сопротивление перемычки (рис. 1, б). Этого делать нельзя, потому что в данном случае через перемычку проходит рабочий ток, а не малый ток цепи напряжения, как в рассмотренной ранее схеме. Не считая того, в цепи токовой катушки ваттметра, имеющей маленькое сопротивление, добавляется сопротивление самой перемычки и два контактных переходных сопротивления. Все это приводит к возникновению дополнительной погрешности при измерении мощности.

Если шкала прибора не отградуирована в единицах мощности (к примеру, в многопредельном электродинамическом ваттметре), но имеет определенное число делений N, то для измерения мощности на данном пределе измерений следует найти стоимость деления ваттметра по формуле:

Сн = IнUн/N,

где Uн — номинальное напряжение ваттметра либо предел измерений по напряжениею, Iн — ток ваттметра, либо предел измерений по току, А, N — число делений шкалы ваттметра (обычно 100 либо 150).

Пусть дан ваттметр с Uн=150 В, Iн=5 А и N=150. Тогда стоимость деления прибора Сн = 150 х 5/150 = 5 Вт/дел,

Для того чтоб найти мощность по свидетельствам прибора, необходимо показание прибора в делениях шкалы n помножить на стоимость деления Сн:

Р = nСн.

Если напряжение в сети больше допустимого напряжения катушки напряжения, а ток больше допустимого тока токовой катушки, то нужно в цепи неизменного тока для подключения прибора пользоваться дополнительным резистором и измерительным шунтом (рис. 1, в).

Как высчитать сопротивления дополнительного резистора и шунта для подключения ваттметра в цепь неизменного тока

Значение сопротивления шунта для подключения ваттметра для схемы, приведенной на рисунке 1, в, можно найти по формуле:

rш = ra (p — 1) = ra (Ia/Iн — 1),

где ra — сопротивление токовой катушки ваттметра, Ом, p — коэффициент шунтирования, а значение сопротивления дополнительного резистора — из выражения rд = rv (q — 1) = rv (U / Uн — 1),

где rv — сопротивление катушки напряжения ваттметра, Ом.

К примеру, для ваттметра с номинальным напряжением катушки напряжения Uн=150 В и номинальным током токовой катушки Iн=5 А, включенного в измерительную цепь напряжением 220 В (рис. 1, в) с током около 20 А, нужно высчитать сопротивления дополнительного резистора и шунта.

Значение сопротивления шунта rш = ra /(20/5—1) = ra /3,

то есть для подключения ваттметра нужен шунт, сопротивление которого меньше сопротивления токовой цепи ваттметра втрое. Сопротивление дополнительного резистора ra = rv (220/150—1) =0,46rv,

Действительное значение мощности P = Pwpq, где Pw — показание ваттметра, если его шкала отградуирована в единицах мощности.

Если ваттметр подключен через шунт, то стоимость деления можно найти так:

С‘н = (UнIн / pq) = Сн х p х q

В приведенном примере р=4, а q=1,46, как следует, показание ваттметра следует множить на 5,86, чтоб найти действительное значение мощности, что неловко. Потому при подборе шунта и дополнительного резистора стремятся принимать коэффициенты q и р равными целым числам.

В данном примере комфортно принять р=5, a q=2, другими словами rш = ra / 4 и Rд=rv, тогда измеренное значение мощности можно определять, умножая показания прибора на 10. Новенькая стоимость деления ваттметра будет равна С’н= 150х 2 х 5 х 5 / 150 = 50 Вт/дел.,

где 150 х 2 = 300 В — новый предел измерений ваттметра по напряжению, 5 х 5 = 25 А — новый предел измерений ваттметра по току.

Внешний дополнительный резистор следует включать только после обмотки напряжения ваттметра, а не перед ней, по другому потенциал подвижной катушки относительно недвижной может добиться небезопасных для изоляции значений.