Medição de corrente monofásica DC e AC

A partir da expressão para potência de corrente contínua P = IU, pode-se ver que ela pode ser medida usando um amperímetro e um voltímetro por um método indireto. Porém, neste caso, é necessário realizar leituras simultâneas de dois instrumentos e cálculos, o que dificulta as medições e reduz sua precisão.

Para medir a potência em CC e corrente alternada monofásica eles usam dispositivos chamados wattímetros que usam mecanismos de medição eletrodinâmicos e ferrodinâmicos.

Os wattímetros eletrodinâmicos são produzidos na forma de dispositivos portáteis com classes de alta precisão (0,1 a 0,5) e são usados ​​para medições precisas de energia CA e CC em frequências industriais e elevadas (até 5.000 Hz). Os wattímetros ferrodinâmicos são mais frequentemente encontrados na forma de instrumentos de painel com uma classe de precisão relativamente baixa (1,5 - 2,5).

Esses wattímetros são usados ​​principalmente em corrente alternada de frequência industrial. Em corrente contínua, eles apresentam um erro significativo devido à histerese dos núcleos.

Para medir a potência em altas frequências, são utilizados wattímetros termoelétricos e eletrônicos, que são um mecanismo de medição magnetoelétrico equipado com um conversor de potência ativa para corrente contínua. O conversor de potência realiza a operação de multiplicação ui = pe obtendo um sinal na saída que depende do produto ui, ou seja, a potência.

Na fig. 1, e é mostrada a possibilidade de usar um mecanismo de medição eletrodinâmico para construir um wattímetro e medir a potência.

Arroz. 1. Esquema de comutação do wattímetro (a) e diagrama vetorial (b)

A bobina estacionária 1, conectada em série com o circuito de carga, é chamada de circuito em série do wattímetro, a bobina móvel 2 (com um resistor adicional), conectada em paralelo com a carga, o circuito paralelo.

Para um wattímetro constante:

Considere a operação de um wattímetro eletrodinâmico em corrente alternada. Diagrama vetorial fig. 1, b é construído para a natureza indutiva da carga. O vetor de corrente Iu ​​do circuito paralelo fica atrás do vetor U pelo ângulo γ devido a alguma indutância da bobina móvel.

Segue-se desta expressão que o wattímetro mede corretamente a potência apenas em dois casos: quando γ = 0 e γ = φ.

Um estado γ = 0 pode ser alcançado criando ressonância de tensão em um circuito paralelo, por exemplo, incluindo um capacitor C da capacitância correspondente, conforme mostrado por uma linha pontilhada na fig. 1, a. No entanto, a ressonância de tensão será apenas em uma determinada frequência específica. A condição para mudança de frequência γ = 0 é violada. Quando γ não é igual a 0, o wattímetro mede a potência com um erro βy, que é chamado de erro angular.

Em um pequeno valor do ângulo γ (γ geralmente não mais que 40 — 50 '), erro relativo

Em ângulos φpróximos a 90°, o erro angular pode atingir valores grandes.

O segundo erro específico dos wattímetros é o erro causado pelo consumo de energia de suas bobinas.

Ao medir a potência consumida pela carga, dois circuitos de comutação do wattímetro, diferindo na inclusão de seu circuito paralelo (Fig. 2).

Arroz. 2. Esquemas para ligar o enrolamento paralelo do wattímetro

Se não levarmos em conta as defasagens entre as correntes e tensões nas bobinas e considerarmos a carga H puramente ativa, os erros βa) e β(b), devido ao consumo de energia dos enrolamentos do wattímetro, para o circuitos da fig. 2, a e b:

onde P.i e P.ti — respectivamente, a potência consumida pelos circuitos série e paralelo do wattímetro.

A partir das fórmulas para βa) e β(b), pode-se observar que os erros podem ter valores apreciáveis ​​apenas ao medir potência em circuitos de baixa potência, ou seja, quando Pi e P.ti correspondem a Rn.

Se você mudar o sinal de apenas uma das correntes, a direção da deflexão da parte móvel do wattímetro mudará.

O wattímetro possui dois pares de pinças (circuitos série e paralelo) e dependendo de sua inclusão no circuito, o sentido de deflexão do ponteiro pode ser diferente. Para a conexão correta do wattímetro, um de cada par de pinças é marcado com um «*» (asterisco) e é chamado de «pinça do gerador».