1.4. Ваттметры с квадраторами»

В качестве примера реализации ваттметра с квадраторами, в осно­ву которого положено равенство (16.1), па рис- 16.2 представлена принципиальная электрическая схема с использованием диодов. Па­раллельно источнику питания включен делитель напряжения из ре­зисторов R1и R2. Последовательно с нагрузкой соединены два рези­стора R3 по которым протекает ток. практически равный току нагрузки i. Резисторы R4 вклю­ченные последовательно с дио­дами Д1 и Д2, ограничивают ток через них так. чтобы рабочая точка устанавливалась на квад­ратичном участке характеристи­ки диодов.

Для мгновенного значения напряжения u1на R1, которое пропорционально напряжению сети u, имеем:

при i1«i

Предполагается также, что шунтирующее действие R₄ и измерительного прибора ИП очень мало. Падение напряже­ния u2 на R₃ равно

Пусть в некоторый момент времени знаки палений напряжений на R₁ и R₃ такие, как покачано на рис. 16.2. Тогда к диоду Д1 прило­жена сумма u1 + u2= ƙ1u+ƙ2i , а к диоду Д2 — их разность u1 - u2= ƙ1u - ƙ2i. Между точками а и б образуется разность ∆u=(i' - i'')R4,если i' и i''— выпрямленные токи, пропорциональные квадратам приложенных напряжений, т.е

мгновенное значение мощности. Поскольку магнитоэлектрический при­бор ИП реагирует на среднее значение ∆u. то после интегрирование и перехода к действующим значениям тока и напряжения получим, что угол отклонения подвижной части приборе будет пропорционален мощности. Такие ваттметры применяются и в области повышенных частот; они потребляют малую мощность, по основная погрешность у них относительно велика, что объясняется главным обрезом, неидентичностью преобразователей Д1 и Д2 и отклонением их харак­теристик от чисто квадратичных.

§ 16.Ь. Ваттметры с преобразователями Холла

Основываясь на выражении (7.13) для преобразователя Холла, можно осуществить ваттметр, если одну из входных величин, напри мер индукцию В, сделать пропорциональной напряжению, а другую — ток I— току через нагруз­ку. Тогда э. д. с. Холла будет пропорциональна мощности.

Для осуществлении ваттметра преобразователь Холла ПХ помещают в узкий зазор магнитопровода 1 (рис 16.3), намагни­чиваемого обмоткой L1, включенной параллельно источнику, тогда как ток i через преобразователь, обусловленный падением напряжения на шунте пропорционален току наг­рузки I. Индуктивность L2 в последовательной цепи служит для коррекции частотных погрешностей, связанных с тем, что я параллельной цели ток несколько отстает от напряжения U, подобно тому как это имеет место у электродинамических ваттметров.

Ваттметры с преобразователями Холла могут быть построены для измерений в цепях переменного тока звуковых и высоких частот.

f 16*. Компораторы мощности

Рассмотренные в предыдущих параграфах ваттметры при измере­нии на переменном токе, особенно в широком диапазоне частот, обес­печивают недостаточную точность (основная погрешность 0,2% и вы–ше). Стремление повысить точность измерения мощности на перемен ном токе привело к созданию приобров сравнения, называемых ком­параторами мощности, подобных компараторам тока и напряжения (см. § 14.5). Компараторы мощности также осуществляются как одно­временного, так н разновременного сравнения. Электромеханические

компараторы одновременного сравнения выполняются либо с двумя одинаковыми по принципу действия ИМ, либо с различными, напри­мер электродинамическим и магнитоэлектрическим (компаратор типа Ф-13). В этих компараторах ИМ сочленяются так, что их подвижные части укрепляются на одной общей оси, а вращающие моменты направ­лены встречно. Если электродинамический ИМ, питаемый переменным током (измеряемаи мощность), сочленен с магнитоэлектрическим ИМ, включенным в цепь постоянного тока, то при равенстве вращающих моментов, что достигается изменением тока / в магнитоэлектрическом ИМ, имеем (см. § 5.4 и 16.2):

ƙ''P=Ѱ0I

Зная постоянную компаратора С = Ѱ0/ ƙ'' можно определить Р, из-

меряя ток с большой точностью, например компенсатором постоянно­го тока.

Компараторы мощности могут быть осуществлены также с электро­тепловыми преобразователями, такими как термоэлектрические, с подогревными сопротивлениями, с фотосопротивлениями и некоторыми другими. Наиболее перспективные для измерений в широком диапазоне частот — термоэлектрические и электростатические компараторы. Ог­раничение частотного диапазона для всех компараторов обусловлено реактивностью шунтов и добавочных сопротивлений, используемых для расширения пределов измерения.