Pengukuran arus fase tunggal DC dan AC
Dari ungkapan untuk daya arus searah P = IU, terlihat bahwa itu dapat diukur dengan menggunakan amperemeter dan voltmeter dengan metode tidak langsung. Namun, dalam hal ini, perlu dilakukan pembacaan simultan dari dua instrumen dan perhitungan, yang memperumit pengukuran dan mengurangi keakuratannya.
Untuk mengukur daya di DC dan arus bolak-balik satu fasa mereka menggunakan perangkat yang disebut wattmeter yang menggunakan mekanisme pengukuran elektrodinamik dan ferodinamik.
Wattmeter elektrodinamik diproduksi dalam bentuk perangkat portabel dengan kelas akurasi tinggi (0,1 — 0,5) dan digunakan untuk pengukuran daya AC dan DC yang akurat pada frekuensi industri dan tinggi (hingga 5000 Hz). Wattmeter ferodinamik lebih banyak dijumpai dalam bentuk instrumen panel dengan kelas ketelitian yang relatif rendah (1,5 — 2,5).
Pengukur watt semacam itu terutama digunakan dalam arus bolak-balik frekuensi industri. Pada arus searah, mereka memiliki kesalahan yang signifikan karena histeresis inti.
Untuk mengukur daya pada frekuensi tinggi, termoelektrik dan wattmeter elektronik digunakan, yang merupakan mekanisme pengukur magnetoelektrik yang dilengkapi dengan konverter daya aktif ke arus searah. Konverter daya melakukan operasi perkalian ui = p dan memperoleh sinyal pada keluaran yang bergantung pada produk ui, yaitu daya.
Dalam gambar. 1, dan kemungkinan menggunakan mekanisme pengukuran elektrodinamik untuk membuat wattmeter dan mengukur daya ditampilkan.
Beras. 1. Skema switching Wattmeter (a) dan diagram vektor (b)
Kumparan stasioner 1, dihubungkan secara seri dengan rangkaian beban, disebut rangkaian seri wattmeter, kumparan bergerak 2 (dengan resistor tambahan), dihubungkan secara paralel dengan beban, rangkaian paralel.
Untuk wattmeter konstan:
Pertimbangkan pengoperasian wattmeter elektrodinamik pada arus bolak-balik. Gambar diagram vektor. 1, b dibangun untuk sifat induktif dari beban. Vektor arus Iu rangkaian paralel tertinggal di belakang vektor U dengan sudut γ karena beberapa induktansi dari kumparan bergerak.
Dari ungkapan ini, wattmeter dengan benar mengukur daya hanya dalam dua kasus: ketika γ = 0 dan γ = φ.
Keadaan γ = 0 dapat dicapai dengan membuat resonansi tegangan dalam rangkaian paralel, misalnya, dengan memasukkan kapasitor C dengan kapasitansi yang sesuai, seperti yang ditunjukkan oleh garis putus-putus pada gambar. 1, sebuah. Namun, resonansi tegangan hanya akan berada pada frekuensi tertentu. Kondisi perubahan frekuensi γ = 0 dilanggar. Ketika γ tidak sama dengan 0, wattmeter mengukur daya dengan kesalahan βy, yang disebut kesalahan sudut.
Pada sudut kecil γ (γ biasanya tidak lebih dari 40 — 50 '), kesalahan relatif
Pada sudut φmendekati 90 °, kesalahan sudut dapat mencapai nilai yang besar.
Kedua, kesalahan spesifik wattmeter adalah kesalahan yang disebabkan oleh konsumsi daya kumparannya.
Saat mengukur daya yang dikonsumsi oleh beban, dua rangkaian saklar wattmeter, berbeda dalam penyertaan sirkuit paralelnya (Gbr. 2).
Beras. 2. Skema untuk menyalakan belitan paralel dari wattmeter
Jika kita tidak memperhitungkan pergeseran fasa antara arus dan tegangan dalam kumparan dan menganggap beban H murni aktif, kesalahan βa) dan β(b), karena konsumsi energi belitan wattmeter, untuk sirkuit dari ara. 2, a dan b:
di mana P.i dan P.ti — masing-masing, daya yang dikonsumsi oleh rangkaian seri dan paralel dari wattmeter.
Dari rumus untuk βa) dan β(b), terlihat bahwa kesalahan dapat memiliki nilai yang cukup besar hanya saat mengukur daya di sirkuit berdaya rendah, mis. ketika Pi dan P.ti sepadan dengan Rn.
Jika Anda mengubah tanda salah satu arus saja, arah defleksi bagian yang bergerak dari wattmeter akan berubah.
Wattmeter memiliki dua pasang klem (rangkaian seri dan paralel) dan tergantung pada penyertaannya dalam rangkaian, arah defleksi penunjuk bisa berbeda. Untuk koneksi yang benar dari wattmeter, salah satu dari setiap pasang klem ditandai dengan «*» (tanda bintang) dan disebut «klem generator».