Тема: Определение показаний магнитоэлектрических, электромагнитных и электродинамических вольтметров в цепях несинусоидального тока

Цель: Формирование у студента компетенций ПК-10, ПК-12

Теоретическая часть

Теория, необходимая для выполнения заданий, приведена в практических занятиях 1-3, 5-7.

Задачи

1. Определить показания магнитоэлектрического и электромагнитного вольтметра, если на его вход подано напряжение прямоугольной формы (см. рисунок 7.4), максимальное значение которого = 141 В, частота сигнала f = 50 Гц.

2. Определить показания электродинамического вольтметра, если на его вход подано напряжение пилообразной формы (см. рисунок 7.5), максимальное значение которого = 141 В, частота сигнала f = 50 Гц.

3. Определить показания магнитоэлектрического, электромагнитного и электродинамического вольтметров, если измеряемое ими напряжение имеет форму кривой, изображенной на рисунке 8.1.

Рисунок 8.1

4. Определить показания вольтметра с электродинамическим измерительным механизмом при измерении напряжения с параметрами, приведенными на рисунке 8.2.

Рисунок 8.2

4. Определить показания вольтметра с электростатическим измерительным механизмом при измерении напряжения с параметрами, приведенными на рисунке 8.3.

Рисунок 8.3

Вопросы к практическому занятию

1. Поясните устройство и принцип работы магнитоэлектрического измерительного механизма.

2. Поясните устройство и принцип работы электромагнитного измерительного механизма.

3. Поясните устройство и принцип работы электродинамического измерительного механизма.

4. Поясните устройство и принцип работы электростатического измерительного механизма.

5. Как определяются показания магнитоэлектрических вольтметров в цепях несинусоидального тока?

6. Как определяются показания электромагнитных вольтметров в цепях несинусоидального тока?

7. Как определяются показания электродинамических вольтметров в цепях несинусоидального тока?

8. Что покажет магнитоэлектрический вольтметр в цепи постоянного и синусоидального тока?

Практическое занятие 9

Тема: Определение показаний электродинамических ваттметров в цепях несинусоидального тока

Цель: Формирование у студента компетенции ПК-10, ПК-12

Теоретическая часть

Измерение мощности в цепях постоянного и переменного однофазного тока чаше всего производится электродинамическими или ферродинамическими ваттметрами, работа которых основана на использовании ИМ_(ЭД).

Электродинамические ваттметры выпускаются в виде переносных лабораторных многопредельных приборов. Их класс точности 0,1 – 0,5.

Ферродинамические ваттметры обычно используются в качестве щитовых приборов с классом точности 1,5 или 2,5.

Ваттметры имеют две обмотки: токовую и напряжения. Направление отклонения стрелки прибора зависит от подключения обмоток ваттметра, поэтому их зажимы имеют специальную маркировку, обеспечивающую правильное подключение прибора. Зажимы, обозначенные знаком * (звездочка), соединяются с проводами, идущими от источника питания. Зажимы, не имеющие этого обозначения, подключаются к нагрузке.

Частотный диапазон этих приборов ограничен, обычно он указывается на шкале прибора. Как правило, они используются при измерении мощности в цепях промышленной частоты.

При подведении к обмоткам ваттметра напряжения на нагрузки и протекающего тока через нагрузки показания прибора определяются выражениями:

– в цепях постоянного тока P = U·I;

– в цепях синусоидального тока P = U·I·cosφ, где φ – угол сдвига фаз между векторами напряжения и тока,

– в цепях несинусоидального тока

P = U₀·I₀+ U₁·I₁·cosφ₁ + U₂·I₂·cosφ₂+….,

где φ_k – угол сдвига фаз между напряжением и током k-ой гармоники.

Если к ваттметру будет подведено напряжение одной выделенной гармоники из спектра гармоник напряжения на нагрузке, то при условии, что в токе будет присутствовать ток этой гармоники, прибор покажет потребляемую нагрузкой мощность только этой гармоники.

Отметим, что на основе ИМ_(ЭД) может быть реализован варметр для измерения реактивной мощности.

В практике электрических измерений все большее применение находят электронные и цифровые приборы для измерения мощности.

Задачи

1. Определить показания ваттметра, если на вход цепи (рисунок 9.1) однополупериодного выпрямления ( = 0, ) подано синусоидальное напряжение, изменяющееся по закону . Действующее значение напряжения = 10 В и = 10 Ом.

Рисунок 9.1

Рисунок 9.2

2. Определить показания ваттметра, если на вход цепи (рисунок 9.2) двухполупериодного выпрямления ( = 0, ) подано синусоидальное напряжение, изменяющееся по закону . Действующее значение напряжения = 100 В и = 20 Ом.

3. Решить задачу 1 и 2 если на входе действует напряжение, форма которого представлена на рисунке 9.3.

4. К ваттметру электродинамической системы подводятся ток и напряжение, формы которых приведены на рисунке 9.3. Определить показания ваттметра. Возможные частотные погрешности не учитывать.

Рисунок 9.3

Вопросы к практическому занятию

1. Какую мощность измеряют ваттметры?

2. Как определяется показания ваттметра в цепи постоянного тока?

3. Как определяется показания ваттметра в цепи синусоидального тока?

4. Как определяется показания ваттметра в цепи несинусоидального тока?

5. При каком условии в цепи несинусоидального тока может мощность выделяться, а ваттметр показывать ноль?

6. Поясните принцип действия ваттметра.

Практическое занятие 10