Wattmetre

ARGUMENT

Cunoasterea stiintifica progreseaza prin descoperirea legilor care guverneaza fenomenele naturale. Aceste legi trebuie sa reprezinte in mod cantitativ caracteristicile fenomenului, desfasurarea sa in timp sau modul in care interactioneaza cu alte fenomene.

Referindu-ne la procesul de cunoastere a unui fenomen, putem spune ca atat experimentul cat si masurarea ocupa un loc important. Crearea unor mijloace tehnice din ce in ce mai perfectionate pentru scopurile practice, a utilizat din plin cuceririle stiintei si, pe de alta parte, a contribuit la dezvoltarea acesteia. Dezvoltarea tehnicilor de masurare si a aparaturii aferente a fost conditionata si impulsionata de interdependenta care exista intre stiinta si tehnica.

Masurarile electrice sunt indispensabile in toate ramurile industriale, constituind o veriga importanta in procesele de productie, in controlul calitatii materiilor prime, a produselor intermediare si finale, in dezvoltarea cercetarii in toate domeniile.

In aceeasi ordine de idei, putem spune ca si consumurile de energie electrica sunt real inregistrate daca aparatele utilizate in acest scop nu introduc erori de masurare, lucru care este posibil daca, periodic, acestea sunt verificate si reglate.

La actualul nivel la care a ajuns tehnologia electronica, cel mai ieftin wattmetru, cu masa si dimensiuni mici, rezistent la socuri, usor de manipulat si în acelasi timp foarte precis este cel numeric.

În principiu, wattmetrul de c.c. numeric este format dintr-un multiplicator analogic (realizat cu un amplificator operational având elemente de reactie ne-liniare, mai precis diode) si un voltmetru numeric de curent continuu.

CAPITOLUL I

WATTEMETRE DE CURENT CONTINUU

1.1. Masurarea directa a puterii prin metoda wattmetrului

S-au construit aparate care masoara direct produsul UI. Aceste aparate se numesc wattmetre si ele pot fi analogice – cu ac indicator (asa numitele wattmeter electrodinamice) sau numerice (wattmetre electronice cu afisaj digital).

Electrodinamometrul. Asa cum rezulta din figura 1, electrodinamometrul (aparatul electrodinamic) este format dintr-o bobina fixa (1-1' cu bornele b1-b1'), la wattmetre numita si bobina de curent (cu bornele zise de curent), constituita din doua jumatati identice, cu un numar N1 spire, strabatuta de curentul i1, si dintr-o bobina mobila (2-2', cu bornele prinse la arcurile spirale 4-4' ce produc cuplul rezistent) la wattmetre numita bobina de tensiune (cu bornele b2 – b2' zise de tensiune), cu N2 spire si parcursa de curentul i2.

Bobina mobila se roteste odata cu axul 3 si acul indicator 6 si formeaza împreuna echipajul mobil al aparatului.

Figura 1

De axul aparatului se mai fixeaza dispozitivul de amortizare a oscilatiilor 5, resorturile spirale plane 4 si 4' cu ajutorul carora se realizeaza cuplul rezistent, ele servind totodata si la conectarea bobinei mobile 2 cu bornele fixe b2 si b2'.

Când cele doua bobine sunt în regim electrocinetic, caracterizat de curentii i1 si i2, se produc între ele forte electrodinamice care vor da nastere unui cuplu activ sau motor ce poate fi exprimat prin relatia:

Ma = ki1i2 (1)

în care k este o constanta ce depinde de forma si dimensiunile bobinelor, de numerele de spire N1 si N2 etc. Prin constructie se asigura o variatie liniara a inductivitatii mutuale fata de deviatia a, deci un k = constant.

Cuplul rezistent mecanic Mr, dat de arcurile spirale 4 si 4', este proportional cu deviatia a, astfel ca la echilibru Ma = Mr si se obtine:

kra = ki1i2 (2)

Daca printr-un sunt se cupleaza bobina fixa în circuitul unui rezistor de sarcina parcurs de curentul I, obtinându-se i1 = k1I si la bornele unui ansamblu format dintr-o rezistenta aditionala conectata în serie cu bobina mobila se aplica tensiunea U de la bornele sarcinii obtinându-se i2 = k2U, atunci electrodinamometrul este un wattmetru, deviatia lui fiind:

a = k(a)k1k2UI = kUI = kP (3)

Aparatele electrodinamice se reprezinta pe scheme prin unul din simbolurile prezentate în figura 2, bornele polarizate aratând sensul de bobinare identic al bobinelor fixa si mobila.

Fgura 2

1.2. Metoda Wattmetrului

Consta în masurarea directa a puterii consumate de un element de circuit (dipol sau cuadripol) receptor, cu ajutorul unui aparat electrodinamic care – pentru aceasta utilizare – are bobina fixa (de curent) realizata cu un numar mic de spire din fir conductor gros (fiind parcursa de curentul receptorului i1 = I) si bobina mobila (de tensiune) realizata cu un numar mare de spire din fir conductor foarte subtire care printr-o rezistenta aditionala Ra este conectata direct la bornele receptorului de rezistenta R (fig. 3a).