Лабораторная работа №4.

ИЗУЧЕНИЕ ВАТТМЕТРА. ИЗМЕРЕНИЕ .

Цель работы: изучение принципа работы ваттметра и способы его применения.

Приборы и принадлежности: латр, вольтметр, амперметр, реостат, катушка с железным сердечником, ваттметр.

КРАТКАЯ ТЕОРИЯ.

Для измерения мощности в цепи постоянного тока не требуется специального измерительного прибора, потому что его мощность, выражаемая формулой , может быть легко подсчитана по показаниям вольтметра и амперметра.

В цепи переменного тока согласно формуле мощность зависит не только от напряжения и тока, но и от сдвига фаз между ними. Поэтому для измерения мощности в цепи переменного тока применяется специальный прибор - ваттметр.

Рассмотрим устройство и принцип действия ваттметра

(Электродинамической системы).

В электродинамическом ваттметре имеются две взаимодействующие катушки: подвижная и неподвижная. Неподвижная катушка имеет обмотку с малым сопротивлением и включается последовательно с нагрузкой, а подвижная катушка с большим числом витков тонкого провода, снабжается добавочным сопротивлением и включается параллельно нагрузке (рис.1). Ток неподвижной катушки определяется сопротивлением нагрузки. Ток в подвижной катушке пропорционален напряжению на зажимах приемника и совпадает с ним по фазе, т. е.

где - сопротивление подвижной катушки.

Поэтому вращающий момент, действующий на подвижную катушку, пропорционален произведению тока в неподвижной катушке на напряжение на зажимах приемника, т. е. мгновенному значению мощности, а угол отклонения подвижной системы прибора пропорционален среднему значению вращающего момента, следовательно, пропорционален средней мощности , потребляемой приемником (нагрузкой).

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Для определения постоянной ваттметра нужно в цепь переменного тока включить приемник, который содержал бы активное сопротивление (лампы накаливания, реостаты). Тогда сдвиг фаз между напряжением на зажимах приемника и током будет равна нулю, т. е. т. к. . В этом случае постоянная ваттметра определяется по формуле:

где - показания вольтметра в вольтах; - показания вольтметра в амперах; - число делений шкалы ваттметра.

Измерение пределов измерения ваттметра.

Вращающий момент, действующий на подвижную катушку ваттметра, пропорционален , т. к. , то момент будет пропорционален произведению

где - сила тока в подвижной катушке.

Чтобы расширить предел измерения ваттметра в раз, надо увеличить постоянную ваттметра в раз, т. е. необходимо при постоянном напряжении уменьшить силу тока в подвижной катушке в раз. Соответственно при этом величина вращающего момента уменьшится в раз, а, следовательно, и показания ваттметра будут в раз меньше при том же значении произведения , а это равносильно увеличению постоянной ваттметра в раз. Для уменьшения силы тока в раз необходимо увеличить сопротивление подвижной катушки в раз путем присоединения к ней последовательно добавочного сопротивления . Добавочное сопротивление вычисляется по формуле:

где - добавочное сопротивление; - сопротивление подвижной катушки; - число, показывающее во сколько раз нужно увеличить постоянную ваттметра.

Таким образом, для увеличения постоянной ваттметра в раз необходимо увеличить в раз сопротивление цепи подвижной катушки.

Измерение приемника и вычисление его индуктивности.

Если приемник содержит кроме активного сопротивления и реактивное, например, индуктивность, то между силой тока в приемнике и напряжением на зажимах существует сдвиг фаз. Из формулы средней мощности легко определить или приемника.

где - показания ваттметра (активная мощность);

- показания вольтметра;

- показания амперметра;

Зная сдвиг фаз можно определить индуктивное сопротивление. Индуктивность можно определить по формуле:

Порядок выполнения работы:

1. Определение постоянной ваттметра.

Собрать цепь по рис 1. После проверки цепи и включения добиваются того, чтобы стрелка ваттметра отклонилась на целое число делений (). Записать показания вольтметра и амперметра. Затем вычислить постоянную ваттметра, используя данную формулу:

Данные опыта записать в таблицу №1.

Таблица №1.

Опыт повторяют 5 раз и находят среднее значение постоянной ваттметра .

2. Измерение приемника и вычисление его индуктивности.

Собрать последовательную цепь из реостата и катушки с железным сердечником рис 2. После проверки схемы подать напряжение и записать показания приборов. Коэффициент мощности вычисляют по формуле:

- активное сопротивление катушки.

Данные опыта записать в таблицу №2.

Таблица №2.

Вопросы для зачета данной работы:

1.  Классификация приборов. Класс точности.

2.  Ваттметр электродинамической системы активной мощности.

3.  и его народнохозяйственное значение.

Контрольные вопросы:

1. Объяснить устройство и принцип действия ваттметра.

2. Чем обусловлена форма неподвижной системы?

3. Могут ли приборы электродинамической системы использоваться в качестве вольтметров, амперметров, омметров?

4. Определение цены деления ваттметра.