Тұрақты және айнымалы ток тізбектеріндегі қуатты өлшеу

Тұ рақ ты ток тізбектеріндегі қ уат P = UI. Айнымалы ток тізбектеріндегі қ уаттың лездік мә ні P = ui.

Егер u кернеу мен і ток Т периодты уақ ыт функциясы болып табылса, онда қ уаттың период юойынша орташа мә нін жай ғ ана қ уат немесе активті қ уат Р деп атайды, оның лездік мә ні р мына формуламен байланысты

Бірфазалы синусоидалы ток тізбектерінде болғ анда, P = UI cos j, мұ ндағ ы U, І – ток пен кернеудің ә рекетті мә ндері; j - фазалы ө згеру (жылжу).

Синусоидалы ток тізбектеріндегі активті қ уатпен бірге сонымен қ атар реактивті Q = UI sin j жә не толық S = UI қ уаттарды есептейді.

Тұ рақ ты жә не айнымалы бірфазалы токтың қ уатын есептеу. Тұ рақ ты ток қ уатының P = UI тең деуінен оны амперметр жә не волтметрмен жанама ә дісімен ө лшеуге болатынын кө рініп тұ р. Дегенмен бұ л жағ дайда екі аспап бойынша есептеу мен ө лшеуді қ иындататын жә не оның дә лдігін тө мендететін есепті бірмезгілде жү ргізу қ ажет.

Тұ рақ ты жә не бірфазалы айнымалы ток тізбектеріндегі қ уатты есептеу ү шін ваттметрлер деп аталатын аспаптар пайдаланылады, оларғ а электродинамикалық жә не ферродинами-калық ө лшеу механизмдерін қ олданады. Электродинамикалық ваттметрлер жоғ ары дә лділік класты (0, 1-0, 5) тасымалдану аспаптары тү рінде шығ арылады жә не ө неркә сіптік пен жоғ ары жиіліктегі (5000 Гц-ке дейінгі) тұ рақ ты мен айнымалы токтың қ уатын дә л ө лшеу ү шін қ олданылады.

Сурет 2.3.1, а-да электродинамикалық ө лшеу механизмін ватметрді қ ұ ру мен қ уатты ө лшеу ү шін пайдалану мү мкіндігі кө рсетілген.

2.3.1 сурет. Ваттметрді қ осу схемасы (а) мен векторлық

диаграммасы (б)

Жү ктеме тізбегіне тізбектей жалғ анғ ан қ озғ алмайтын катушка 1 ваттметрдің тізбекті деп аталады; жү ктемеге параллель жалғ анғ ан қ озғ алатын катушка 2 (R_Д қ осымша резисторлы) – параллель тізбек деп аталады.

Тұ рақ ты токта жұ мыс істейтін ваттметр ү шін бұ рылу бұ рышының тең деуін былай жазуғ а болады:

(2.3.1)

Ваттметрде біртекті шкала алу ү шін тұ рақ тылығ ы қ ажет. Бұ л катушканың тү рін, ө лшемін жә не бастапқ ы кү йін таң дап алумен жү зеге асады. деп алсақ, онда (2.3.1) тең деуді келесі тү рінде жазамыз:

a = SUI = SP, (2.3.2)

мұ ндағ ы

Электродинамикалық ваттметрдің айнымалы токтағ ы жұ мысын қ арастырайық. 2.3.1, б – суреттегі векторлы диаграмма жү ктеменің индуктивті сипаты ү шін қ ұ ралғ ан. Параллель тізбектегі токтың I_U векторы U векторынан қ озғ алатын катушканың қ андай да бір индуктивтігінің салдарынан g бұ рышқ а қ алып қ ояды.

Қ озғ алатын бө ліктің ауытқ у бұ рышы орамалардағ ы токтың ә рекет мә ндерін олардың арасындағ ы бұ рышқ а кө бейту арқ ылы анық талады.

мұ ндағ ы d = j - g. Ваттметрдегі параллель тізбектегі ток

деп алсақ, онда

(2.2.3)

аламыз.

(2.2.3) тең деуінен, ваттметр қ уатты тек екі жағ дайда ғ ана дұ рыс ө лшеп береді: g = 0 жә не g = j болғ анда. g = 0 шартына параллель тізбекте кернеу резонансын тудырғ анда жетеді, мысалы 2.3.1, а-суретте штрих сызығ ымен кө рсетілген С конденсаторын сә йкес сиымдылық та қ осу арқ ылы. Бірақ кернеу резонансы тек қ андай да бір нақ ты жиілікте болады. Жиілікті ө згерткенде g = 0 шарты бұ зылады.

g ¹ 0 болғ анда ваттметр b_g қ ателігі бар қ уатты ө лшейді, ол бұ рышты қ ателік деп аталады.

g бұ рышының мә ні кіші болғ анда (ә детте g бұ рышы 40-50-ден аспайды), яғ ни g» g, cos g» 1 болғ анда қ атысты қ ателік

(2.2.4)

болады. (2.2.4) тең деуінен 90⁰-қ а жақ ын j бұ рышында бұ рыштық қ ателік ү лкен мә ндерге жетуі мү мкін.

Ферродинамикалық ваттметрлерде бұ рыштық қ ателік g мен q бұ рыштарының аралығ ына тә уелді (сур, 2.2.1, б), мұ ндағ ы q - ток векторы І мен ө зекше саң ылауындағ ы магнитті ағ ын Ф₁ арасындағ ы бұ рыш.