Mesura de corrent monofàsica DC i AC

A partir de l'expressió de potència de corrent continu P = IU, es pot veure que es pot mesurar mitjançant un amperímetre i un voltímetre per un mètode indirecte. No obstant això, en aquest cas, cal fer lectures simultànies a partir de dos instruments i càlculs, que compliquen les mesures i redueixen la seva precisió.

Per mesurar la potència en CC i corrent altern monofàsic utilitzen dispositius anomenats vatímetres que utilitzen mecanismes de mesura electrodinàmics i ferrodinàmics.

Els vatímetres electrodinàmics es produeixen en forma de dispositius portàtils amb classes d'alta precisió (0,1 - 0,5) i s'utilitzen per mesurar amb precisió la potència CA i CC a freqüències industrials i elevades (fins a 5000 Hz). Els vatímetres ferrodinàmics es troben més sovint en forma d'instruments de panell amb una classe de precisió relativament baixa (1,5 - 2,5).

Aquests vatímetres s'utilitzen principalment en corrent altern de freqüència industrial. En corrent continu, tenen un error important a causa de la histèresi dels nuclis.

Per mesurar la potència a altes freqüències s'utilitzen vatímetres termoelèctrics i electrònics, que són un mecanisme de mesura magnetoelèctric equipat amb un convertidor de potència activa a corrent continu. El convertidor de potència realitza l'operació de multiplicació ui = p i obtenint un senyal a la sortida que depèn del producte ui, és a dir, de la potència.

A la fig. 1, i es mostra la possibilitat d'utilitzar un mecanisme de mesura electrodinàmica per construir un vatímetre i mesurar la potència.

Arròs. 1. Esquema de commutació del vatímetre (a) i diagrama vectorial (b)

La bobina estacionària 1, connectada en sèrie amb el circuit de càrrega, s'anomena circuit en sèrie del vatímetre, la bobina mòbil 2 (amb una resistència addicional), connectada en paral·lel amb la càrrega, el circuit paral·lel.

Per a un vatímetre constant:

Considereu el funcionament d'un vatímetre electrodinàmic amb corrent altern. Diagrama vectorial fig. 1, b es construeix per la naturalesa inductiva de la càrrega. El vector actual Iu el circuit paral·lel queda endarrerit del vector U en l'angle γ a causa d'alguna inductància de la bobina mòbil.

D'aquesta expressió es dedueix que el vatímetre mesura correctament la potència només en dos casos: quan γ = 0 i γ = φ.

Es pot aconseguir un estat γ = 0 creant ressonància de voltatge en un circuit paral·lel, per exemple, incorporant un condensador C de la capacitat corresponent, tal com es mostra amb una línia de punts a la fig. 1, a. Tanmateix, la ressonància de voltatge només estarà a una determinada freqüència específica. S'incompleix la condició per al canvi de freqüència γ = 0. Quan γ no és igual a 0, el vatímetre mesura la potència amb un error βy, que s'anomena error angular.

A un petit valor de l'angle γ (γ normalment no més de 40 — 50 '), error relatiu

En angles φ propers a 90 °, l'error angular pot arribar a valors grans.

El segon error específic dels vatímetres és l'error causat pel consum d'energia de les seves bobines.

Quan es mesura la potència consumida per la càrrega, dos circuits de commutació del wattmetre, que es diferencien en la inclusió del seu circuit paral·lel (Fig. 2).

Arròs. 2. Esquemes d'encesa del bobinatge paral·lel del vatímetre

Si no tenim en compte els desfasaments entre els corrents i les tensions de les bobines i considerem que la càrrega H és purament activa, els errors βa) i β(b), a causa del consum d'energia dels bobinats del vatímetre, per al circuits de la fig. 2, a i b:

on P.i i P.ti, respectivament, la potència consumida pels circuits en sèrie i en paral·lel del vatímetre.

A partir de les fórmules de βa) i β(b), es pot veure que els errors poden tenir valors apreciables només quan es mesuren la potència en circuits de baixa potència, és a dir. quan Pi i P.ti corresponen a Rn.

Si canvieu el signe d'un sol dels corrents, canviarà la direcció de desviació de la part mòbil del vatímetre.

El vatímetre té dos parells de pinces (circuits en sèrie i en paral·lel) i en funció de la seva inclusió al circuit, la direcció de desviació del punter pot ser diferent. Per a la correcta connexió del vatímetre, una de cada parell de pinces està marcada amb un «*» (asterisc) i s'anomena «pinça del generador».