Конспект лекции: Измерительные цепи и погрешности ваттметров

Измерительные цепи электродинамических ваттметров зависят от количества пределов измерений по току и напряжению, а также от необходимости компенсации погрешностей, прежде всего температурной и частотной.

Температурная погрешность ваттметров.

Температурная погрешность ваттметров γ _t возникает вследствие изменения сопротивления r ₀ обмотки рамки и изменения упругих свойств пружинок или растяжек.

Простейшая измерительная цепь электродинамического ваттметра:

Условие температурной компенсации (γ _t =0) имеет вид :

β_w =(β₀r ₀)/( r₀+ r_д)
где β₀- температурный коэффициент электрического сопротивления материала провода обмотки рамки;
β_w - температурный коэффициент упругости пружинок или растяжек;
r_д - добавочное сопротивление (β_д=0).

При малых r_д (на пределах измерения в несколько десятков вольт): (β₀ r₀ )/(r₀+r_д)>β_w и, следовательно, погрешность определяется изменением сопротивления обмотки рамки.

При больших r_д (β₀r₀)/(r₀+r_д)<β _w и, следовательно, погрешность определяется изменением упругих свойств пружинок.

Это значит, что при возрастании температур на малых пределах показания уменьшаются, а на больших – увеличиваются.

Для улучшения компенсации γ_t - применяют специальные схемы.

Все сопротивления в схеме, кроме r₀ выполнены из манганина (β=0)

γ_t=β_w-β₀(r₀m/r)(1+r_д/r)

где r_д - добавочное сопротивление на данном пределе измерения;
m=r ₂/(r₀+r₁+r ₂);
r=r_д+((r₀+r₁)*r₂)/(r₀+r₁+r₂).

Измерительная цепь электродинамического ваттметра с компенсацией температурной и частотной погрешностей:

Погрешность ваттметров от изменения частоты.

Погрешность электродинамических ваттметров от изменения частоты γ_f вызывается следующими причинами:

• а) изменением тока I₂ в параллельной цепи ваттметра, вызванным зависимостью полного сопротивления этой цепи от частоты;
• б) изменением фазовых соотношений в параллельной цепи ваттметра (угловая погрешность);
• в) возникновением ЭДС в подвижной катушке при пронизывании ее переменным магнитным полем неподвижных катушек (погрешность от взаимной индуктивности).

Погрешностью от изменения тока I₂ (для реальных конструкций ваттметров) обычно пренебрегают (она составляет сотые доли процента).

Угловая погрешность: γ_δ=δtgφ*100%, где δ -угол между напряжением и током I2 в параллельной цепи ( измеряется в радианах).

Основной способ компенсации угловой погрешности – это включение в параллельную цепь последовательно с обмоткой рамки конденсатора емкостью C.

Для компенсации надо, чтобы Z_AB было чисто активным, т.е. мнимое значение сопротивления было равно нулю.

При выполнении этого условия значение емкости компенсирующего конденсатора C=L₀/r₀², где L₀-индуктивность подвижной катушки.

Чем лучше выполняется неравенство ω²С²r₁²<<1, тем точнее удовлетвориться предыдущее уравнение.

Погрешность от взаимной индуктивности зависит от значения и характера реактивного сопротивления цепи рамки. При чисто активной нагрузке цепи рамки среднее значение ΔМ_вр=0, т.е. погрешность не возникает, следовательно, путем включения конденсатора можно исключить не только угловую погрешность, но и погрешность от взаимной индуктивности.

Внимание! Каждый электронный конспект лекций является интеллектуальной собственностью своего автора и опубликован на сайте исключительно в ознакомительных целях.