Galvenā informācija. Jaudas mērīšana ir ļoti izplatīta elektrisko un elektronisko mērījumu praksē uz līdzstrāvu un maiņstrāvu visā apgūtajā frekvenču diapazonā - līdz milimetriem un īsākiem viļņiem.
Īpaši svarīgi ir jaudas mērīšana mikroviļņu diapazonā, jo jauda ir vienīgā attiecīgā ceļa elektriskā režīma īpašība, kad strāvas un sprieguma mērīšana mikroviļņu krāsnī ir praktiski neiespējama lielas kļūdas dēļ.
Jauda tiek mērīta ar vatmetriem, sākot no mikrovatu daļām līdz vienībām - desmitiem gigavatu.
Atkarībā no izmērītās jaudas ierīces tiek sadalītas mazos vatmetros (<10 мВт), средней (10 мВт... 10 Вт) и большой (>10 W) jauda.
Jaudas pamatvienība ir vats (W). Tiek izmantoti arī daudzkārtēji un apakšreizēji:
Gigavats (1 GW = W);
Megavats (1 MW = W);
Kilovats (1 kW = W);
Milivati (1 mW = W);
Mikrovati (1 µW = W).
Starptautiskie spēka agregātu apzīmējumi ir doti 1. pielikumā.
Jaudu var izmērīt ne tikai absolūtās, bet arī relatīvās vienībās - decibelos:
Jaudas mērīšanai tiek izmantotas netiešās un tiešās metodes. Kataloga klasifikācijā elektroniskie vatmetri ir apzīmēti šādi: Ml - paraugs, M2 - pārraidītā jauda, MZ - absorbētā jauda, M4 - jaudas mērītāju tilti, M5 - vatmetru pārveidotāji (galviņas).
Elektromehāniskos vatmetrus klasificē pēc jaudas mērvienībām, kas norādītas uz to svariem un priekšējiem paneļiem: W - vatmetri: kW - kilovatmetri; mW - milivatmetri; W - mikrovatmetri.
Jaudas mērīšana līdzstrāvas un maiņstrāva zemas frekvences. Jaudas mērīšanai rūpniecisko frekvenču līdzstrāvas un maiņstrāvas ķēdēs visbiežāk izmanto elektrodinamisko un ferodinamisko sistēmu elektromehāniskos vatmetrus.
Laboratorijas praksē galvenokārt tiek izmantoti 3., 4. un 5. precizitātes klases (0,1; 0,2; 0,5) elektrodinamiskās sistēmas vatmetri. Rūpniecībā tehniskajiem mērījumiem tiek izmantoti 6., 7. un 8. precizitātes klases (1,0; 1,5 un 2,5) ferodinamiskās sistēmas vatmetri.
Viena limita vatmetru skalas ir graduētas izmērītās vērtības vērtībās (vatos, kilovatos utt.). Vairāku ierobežojumu vatmetriem ir neklasificēta skala. Pirms tādu vatmetru izmantošanas ar zināmu nominālo strāvas vērtību un izvēlētā limita piemiņas sprieguma vērtību, kā arī pielietotā vatmetra skalas iedaļu skaitu, ir jānosaka tā dalījuma cena. Ar(ierīces konstante) pie saskaņā ar formulu
Zinot dalījuma vērtību konkrētam vatmetram izvēlētajā limitā, ir viegli nolasīt izmērītās jaudas vērtību. Izmērītā jaudas vērtība būs
kur P - skaitot iedalījumu skaitu ierīces mērogā.
Elektrodinamiskās sistēmas vatmetri tiek izmantoti jaudas mērīšanai līdzstrāvas un maiņstrāvas ķēdēs ar frekvenci līdz vairākiem kiloherciem.
Ferodinamiskās sistēmas vatmetri tiek izmantoti jaudas mērīšanai rūpniecisko frekvenču līdzstrāvas un maiņstrāvas ķēdēs.
Pie zemas, vidējas un augstas frekvences līdzstrāvas un maiņstrāvas tiek izmantotas netiešās jaudas mērīšanas metodes, t.i. spriegumu, strāvas un fāzes nobīdes nosaka ar turpmākiem jaudas aprēķiniem. Divfāzu maiņstrāvas aktīvo jaudu ķēdē ar sarežģītu slodzi nosaka pēc formulas
kur tu, es- sprieguma un strāvas efektīvā vērtība;
Fāzes nobīde starp strāvu un spriegumu.
Ķēdē ar tīri pretestības slodzi , ja = 0, = 1, maiņstrāvas jauda ir
,
(3.33)
impulsa strāvas jauda:
Praksē to parasti mēra vidējā jauda impulsu periodam:
(3-35)
kur q- cikls: q =;
Impulsa ilgums;
Pulsa formas faktors 1;
Impulsu periods.
Augstfrekvences jaudas mērīšanas metodes. Ir divas tipiskas jaudas mērīšanas metodes (atkarībā no tās veida: absorbētā vai pārraidītā).
Absorbēta jauda ir slodzes patērētā jauda. Šajā gadījumā slodze tiek aizstāta ar tās ekvivalentu, un izmērītā jauda tiek pilnībā izkliedēta uz šo slodzes ekvivalentu, un pēc tam tiek mērīta termiskā procesa jauda. Vatmetra slodze pilnībā absorbē jaudu, tāpēc šādas ierīces sauc par absorbētās jaudas vatmetriem (3.16. att., a). Tā kā slodzei pilnībā jāpārņem izmērītā jauda, ierīci var izmantot tikai tad, kad patērētājs ir atvienots. Mērījumu kļūda būs mazāka, jo pilnīgāk būs saskaņota vatmetra ieejas pretestība ar pētāmā avota izejas pretestību vai pārvades līnijas viļņu pretestību.
Rīsi. 3.16. Absorbētās (o) un pārraidītās jaudas mērīšanas metodes ar vatmetriem (b)
Piegādes spēks ir jauda, ko ģenerators pārraida uz reālo slodzi. Ierīces, kas to mēra, sauc par pārraidītās jaudas vatmetriem. Šādi vatmetri patērē nenozīmīgu daļu no avota jaudas, un lielākā daļa no tās tiek piešķirta reālajā lietderīgajā slodzē (3.16. att., b).
Padeves jaudas vatmetri ietver ierīces uz Hola pārveidotājiem ar absorbējošu sienu un citas ierīces.
Diapazonā augstu un tālāk augstas frekvences netiešās jaudas mērīšanas metodes netiek izmantotas, jo dažādās pārvades līnijas sekcijās strāvas stipruma un sprieguma krituma vērtības ir atšķirīgas; turklāt, pievienojot mērierīci, mainās mērīšanas ķēdes darbības režīms. Tāpēc mikroviļņu krāsnī tiek izmantotas citas metodes: 1 piemēram, elektromagnētiskās enerģijas pārvēršana siltumā (kalorimetriskā metode), rezistora pretestības maiņa (termistora metode).
Kalorimetriskā metode jaudas mērīšanu raksturo augsta precizitāte. Šo metodi izmanto visā radiofrekvenču diapazonā, mērot relatīvi lielas jaudas, ja ir siltuma zudumi. Kalorimetriskā metode ir balstīta uz transformāciju elektriskā enerģija termiskajā, kad vatmetra kalorimetrā tiek uzkarsēts kāds šķidrums (3.17. att.). Turklāt jaudu aprēķina, no zināmas temperatūras starpības un zināma šķidruma tilpuma, kas plūst caur kalorimetru, nosakot:
,
(3.36)
kur ir izmantotā šķidruma koeficients;
- uzkarsētā šķidruma tilpums.
Rīsi. 3.17. Kalorimetriskā vatmetra ierīce
Kalorimetriskās metodes kļūda ir 1...7%.
Termistora (bolometriskā) metode jaudas mērīšana ir balstīta uz termistoru īpašību izmantošanu, lai mainītu to pretestību to absorbēto elektromagnētisko svārstību jaudas ietekmē. Kā termistori tiek izmantoti termistori un bolometri.
Termistors ir pusvadītāju plāksne (vai disks), kas ievietota stikla traukā. Termistoriem ir negatīvs temperatūras koeficients, t.i. temperatūrai paaugstinoties, to pretestība samazinās.
Bolometrs ir plāna vizlas vai stikla plāksne, kas pārklāta ar platīna slāni (plēvi). Filmu bolometriem ir ļoti augsta jutība (līdz ... W). Bolometriem ir pozitīvs temperatūras koeficients, t.i. temperatūrai paaugstinoties, to pretestība palielinās.
Termistoru jutība un uzticamība ir augstāka nekā bolometriem, bet bolometru parametri ir stabilāki, tāpēc tos izmanto paraugvatmetros (apakšgrupa M1).
Termistora metode nodrošina augstu jutību, tāpēc to izmanto mazu un vidēju jaudu mērīšanai. Sajūgu un sadalīšanas ierīču izmantošana ļauj izmantot metodi lielu jaudu mērīšanai. Termistora vatmetru kļūda ir 4 ... 10% un visbiežāk ir atkarīga no slodzes konsekvences pakāpes.
Galvenie vatmetru metroloģiskie raksturlielumi, kas jums jāzina, izvēloties ierīci, ir šādi:
Ierīces veids (absorbētā vai pārraidītā jauda);
Jaudas mērīšanas diapazons;
Frekvenču diapazons;
Pieļaujamā mērījumu kļūda;
Jaudas mērītāja ieejas vai atstarošanas moduļa stāvviļņu attiecība (SWR).
1. Sniedziet noteikumu par ampērmetra iekļaušanu pētāmajā ķēdē.
2. Kāds ir šuntu mērķis?
3. Kā mainās ampērmetra pretestība līdz ar šunta pieslēgumu?
4. Kā šunts ir savienots ar ampērmetru?
5. Kuras sistēmas ampērmetri tiek biežāk izmantoti spēka mērīšanai līdzstrāva?
6. Kuras sistēmas ampērmetri tiek izmantoti augstfrekvences maiņstrāvas stipruma I mērīšanai?
7. Kādi noteikumi jāievēro, mērot augstfrekvenču strāvas stiprumu?
8. Norādiet ampērmetra ekvivalentu ķēdi zemas frekvences strāvas mērīšanai.
9. Norādiet ampērmetra ekvivalentu ķēdi augstfrekvences strāvas mērīšanai.
10. Uzskaitiet galvenos ampērmetra parametrus.
11. Kāda ir ampērmetra iekšējās pretestības prasība?
12. Kāpēc, mērot augstfrekvences maiņstrāvu, nav iespējams izmantot elektrodinamiskās sistēmas elektromehānisko ampērmetru?
13. Uzskaitiet magnetoelektriskās sistēmas ampērmetru priekšrocības.
14. Uzskaitiet magnetoelektriskās sistēmas ampērmetru trūkumus.
15. Cik šuntu satur elektromehāniskais ampērmetrs ar piecām mērījumu robežām?
16. Kāda ir principiāla atšķirība starp voltmetru un ampērmetru?
17. Kā voltmetrs tiek pievienots ķēdei?
18. Kāds ir papildu rezistoru mērķis?
19. Kas jādara, lai paplašinātu elektromehāniskā voltmetra sprieguma mērīšanas diapazonu?
20. Uzskaitiet elektromehānisko voltmetru priekšrocības un trūkumus.
21. Pēc kādiem kritērijiem tiek klasificēti elektroniskie analogie voltmetri?
22. Kādas strukturālās diagrammas izmanto elektronisko analogo voltmetru izgatavošanai?
23. Uzskaitiet elektronisko analogo voltmetru priekšrocības un trūkumus.
24. Kāpēc U-D tipa voltmetriem ir augsta jutība?
25. Kāpēc D-U tipa voltmetriem ir plašs frekvenču diapazons?
26. Kādas ir elektronisko ciparu voltmetru priekšrocības salīdzinājumā ar elektroniskajiem analogajiem voltmetriem?
27. Kāpēc elektroniskajiem analogajiem voltmetriem ir skala, kas graduēta decibelos?
28. Kādi ir galvenie metroloģiskie raksturlielumi voltmetra izvēlei?
29. Kādās mērvienībās mēra spriegumu?
30. Kas ir multimetri?
31. Ar kādiem instrumentiem var izmērīt jaudu līdzstrāvas ķēdēs?
32. Ar kādiem instrumentiem var izmērīt jaudu rūpniecisko frekvenču maiņstrāvas sinusoidālās strāvas ķēdēs?
33. Ar kādu metodi var izmērīt mazu jaudu mikroviļņu diapazonā?
34. Ar kādu metodi var izmērīt vairāk jaudas mikroviļņu diapazonā?
35. Kas jāzina, nosakot impulsa signāla jaudu?
36. Nosakiet rezistoram piešķirto jaudu R= 1 kΩ ar līdzstrāvu 5 mA.
37. Noteikt rezistora izkliedi R- 2 kΩ jauda, ja caur to plūst sinusoidāla strāva ar amplitūdu 4 mA.
38. Kāda ir jaudas mērīšanas kalorimetriskā metode?
39. Kāda ir termistora jaudas mērīšanas metode?
40. Kas ir bolometrs un kur to lieto?
41. Norādiet termistora priekšrocības salīdzinājumā ar bolometru.
42. Norādiet termistora trūkumus salīdzinājumā ar bolometru.
43. Uzskaitiet elektrodinamisko vatmetru priekšrocības un trūkumus.
44. Kurai grupai un apakšgrupai pieder absorbētās jaudas vatmetri?
45. Kādu daļu enerģijas patērē caurlaidīgie jaudas vatmetri?
Darba plāns
Dažādas jaudas mērīšanas metodes un ierīču savienošanas veidi līdzstrāvas ķēdēs.
Mērījumu rezultātu analīze.
Teorētiskie pamatnoteikumi
Jauda ir fizisks lielums, kas vienāds ar veikto darbu laika vienībā, kas ir līdzvērtīgs sistēmas enerģijas izmaiņu ātrumam. Konkrēti, elektriskā jauda ir lielums, kas raksturo elektroenerģijas pārnešanas vai pārvēršanas ātrumu cita veida enerģijā, piemēram, mehāniskā, termiskā, gaismas utt.
Strāva līdzstrāvas ķēdēs tiek definēts ar izteiksmi P = UI, kur U- spriegums, uzlikts slodzei, V, es – strāva, kas plūst caur slodzi, A. Mērvienība elektriskā jauda ir vats (W). No iepriekš minētā vienādojuma izriet, ka jauda P var noteikt netieši, izmērot spriegumu ar voltmetru U uz slodzes un ampērmetra - strāva es, plūst caur kravu. Mērījumu rezultātu reizināšana U un es, iegūstiet jaudas vērtību.
Uz att. 1 parāda divas ķēdes voltmetra un ampērmetra ieslēgšanai. Vienas vai citas shēmas izvēli nosaka pieļaujamā metodiskā mērījumu kļūda. Kļūda ir atkarīga no ierīču iekšējo pretestību samērojamības ar slodzes pretestību R n .
Rīsi. viens. Jaudas mērīšanas ierīču ieslēgšanas shēmas
līdzstrāvas ķēdē.
Shēma att. viens a piemēro, kad slodzes pretestība R n daudz mazāka par voltmetra pretestību R iekšā; un diagramma attēlā. viens b– kad slodzes pretestība R n daudz vairāk nekā ampērmetra pretestība R a. Ja mēs ignorējam šos nosacījumus un pieņemam, ka R n = R iekšā att. shēmai. viens a un R n = R a att. shēmai. viens b, tad jaudas mērījuma relatīvā kļūda būs 100%.
Praktiski ērtāk ir izmērīt jaudu ar vienu ierīci - vatmetru. Lai noteiktu jaudu, vatmetram ir nepieciešama informācija par strāvu un spriegumu, un tam jāspēj tos reizināt. Šāda ierīce ir elektrodinamiskais vatmetrs, kas sastāv no kustīgas spoles, kas atrodas fiksētas spoles iekšpusē.
Slodzes spriegums ir savienots ar kustīgo spoli, un slodzes strāva tiek nodota caur fiksēto spoli. Spoļu magnētisko lauku mijiedarbība liek kustīgajai spolei griezties leņķī, kas ir proporcionāls jaudai. Rotācijas virziens ir atkarīgs no strāvu virziena spolēs, tādēļ ir nepieciešams to iekļaut ķēdē, lai spoles tinumu sākumi būtu savienoti pret strāvas avotu (ģeneratoru). Uz vatmetra spailēm tinumu sākums ir norādīts ar zvaigznīti (* U un * es). Tos sauc par ģeneratora skavām. Ja strāvas ģeneratora skava ir kļūdaini pievienota slodzei, tad ierīces bultiņa novirzīsies pa kreisi no nulles atzīmes un nolasīšana nebūs iespējama. Sprieguma tinuma ģeneratora skavu, lai samazinātu mērījumu kļūdu, var pieslēgt saskaņā ar att. 2 a vai att. 2 b.
Rīsi. 2. Shēma vatmetra pievienošanai līdzstrāvas ķēdei.
Shēma att. 2 bet attiecas, kad slodzes pretestība R n daudz vairāk nekā vatmetra strāvas ķēdes pretestība R a; un diagramma attēlā. 2 b– kad slodzes pretestība R n daudz mazāka vatmetra sprieguma ķēdes pretestība R iekšā. Sprieguma un strāvas ķēžu pretestības ir norādītas uz instrumenta skalas. Vatmetrs ir konstruēts tā, lai ķēde att. 2 a.
Elektriskās jaudas mērīšanas metodes būtiski atšķiras no sprieguma vai strāvas mērīšanas metodēm. Tas galvenokārt ir saistīts ar mērītā daudzuma - jaudas - specifiku, kas tieši neietekmē mērīšanas devēju, izņemot tiešu absorbcijas jaudas mērījumu gadījumus (kalorimetriskās metodes), kas šajā grāmatā nav aplūkoti.
Pārraidāmās jaudas mērīšana tiek veikta, nosakot slodzes spriegumu un caur to plūstošo strāvu. Saskaņā ar pieņemto terminoloģiju (GOST 16263-70) jaudas mērījumus var attiecināt uz tiešajiem mērījumiem, ja konversijas rezultāts ir proporcionāls sākotnējo vērtību reizinājumam, kuru vērtības nav noteiktas nevienā pārveidē. pakāpes (vatmetra metode) vai netiešiem mērījumiem.
mērījumi, kad nosaka sākotnējo lielumu vērtības un aprēķina to reizinājumu (ampērmetra un voltmetra metode). Jebkurā gadījumā jaudas mērīšanas devēju (IPM) vai ieejas vērtību MT ietekmē nevis pati jauda, bet gan ieejas vērtības un . Atkarībā no tā, vai tiek mērīta momentānā, vidējā, aktīvā, reaktīvā vai šķietamā jauda, momentānās, efektīvās vai vidējās vērtības tiek reizinātas jaudas mērinstrumentos (SIM) un ar vai bez turpmākas produkta integrācijas. Varas attēlojuma formu daudzveidība [sk. izteiksmes (1-1) - (1-9)], ievades lielumu parametri un produkta funkcijas īstenošanas veidi izskaidro jaudas mērīšanas metožu un līdzekļu daudzveidību. Dokumentos ir sniegta detalizēta šo mērinstrumentu klasifikācija, kas veikta saskaņā ar šādām pēdējo galvenajām iezīmēm: reizinājuma iegūšanai izmantotās matemātiskās atkarības veids, reizināšanas ierīces fiziskais raksturs vai to elementu raksturlielumu veidi, kurus izmanto. īstenot to.
Rīsi. 1-1 (skatiet skenēšanu)
Pamatojoties uz Hugo, kuras prasības SIM ir dominējošās (ātrums, uzticamība, izmaksas utt.), izvēloties mērinstrumentu, ir lietderīgi atsaukties uz kādu no esošajām klasifikācijām. Tā kā šajā sadaļā nav paredzēts sniegt ieteikumus par IM izvēli, mēs apsvērsim galvenās metodes precīzu (ar kļūdu mazāku par 0,5%) jaudas mērījumiem, nepretendējot uz pilnīgu šo mērinstrumentu raksturlielumiem.
Netiešo jaudas mērījumu metodes.
Šīs metodes galvenokārt izmanto līdzstrāvas jaudas mērījumos vai pilna jauda maiņstrāva (5). Dažreiz, kā izriet no raksta, tie var kalpot arī mērīšanai aktīvā jauda. Uz att. 1-1, a ir blokshēma iekārtai, kas īsteno netiešo mērījumu metodi un S, un att. 1-1, b un c - P mērīšanas ķēdes. Mērot, spriegums un strāva tiek pakļauti mēroga transformācijai
izmantojot sadalītājus vai sprieguma transformatorus un šuntus vai strāvas transformatorus un mēra ar analogo vai digitālo voltmetru B un ampērmetru A. Izmantojot analogos instrumentus, to rādījumu reizinājumu aprēķina operators vai izmantojot datoru ar manuālu ievadi, un, izmantojot digitālie instrumenti - izmantojot nepārtrauktu ievadi.
Ampermetra un voltmetra metode
No formulas P \u003d I * U var redzēt, ka līdzstrāvas ķēdē jauda var būt
mēra ar netiešu metodi pēc ampērmetra un voltmetra rādījumiem. Šajā gadījumā ir iespējamas divas ierīču ieslēgšanas shēmas:
Slodzes patērētās jaudas faktiskā vērtība ir Pa = Ui*Ii.
Pirmajā ķēdē ampērmetrs parāda slodzes strāvas vērtību, bet voltmetrs -
sprieguma kritumu summa pāri ampērmetram un pāri slodzei. Jauda, kas noteikta pēc instrumentu rādījumiem, ir vienāda ar:
P=(Ui+Ua)*Ii=Ui*Ii+Ua*Ii=P A +P a
Atrodiet metodoloģiskās kļūdas vērtību pirmajai shēmai:
Otrajā ķēdē voltmetra rādījumi atbilst spriegumam pie slodzes Un, un ampērmetrs parāda strāvu summu, kas plūst caur slodzi un caur voltmetru. Izmērītā jaudas vērtība ir:
P=Ui(Ii+IA)=Ui*Ii+Ui*Ia
Atrodiet metodoloģiskās kļūdas vērtību otrajai shēmai:
Mērīšana līdzstrāvas ķēdēs ar vatmetriem.
Pašlaik līdzstrāvas un maiņstrāvas jaudas mērīšanai
izmantot elektrodinamiskos un ferodinamiskos vatmetrus.
Plaši izmanto maiņstrāvas jaudas mērīšanai
ferodinamiskie vatmetri.
Ferodinamiskajiem vatmetriem ir visas priekšrocības un trūkumi, kas raksturīgi ferodinamiskajiem MI salīdzinājumā ar elektrodinamiskajiem. To precizitāte ir zemāka, salīdzinot ar elektrodinamiskajām, bet nodrošina lielāku jutību un mehānisko izturību plašs pielietojums ferodinamiskie vatmetri.
Vienkāršāk sakot, jaudu līdzstrāvas ķēdēs mēra, izmantojot elektrodinamisko vatmetru (vienam rādītāja mehānismam ir divi tinumi). Vatmetra rādījumi ("+" vai "-") atkarībā no strāvas virziena tinumā. Tinumu "sākumu" norāda ar * vai + . Termināli, kas apzīmēti ar *, tiek saukti par ģeneratora spailēm vai ģeneratora spailēm, jo tie visbiežāk izrādās iekļauti vados, kas iet no strāvas avota (uz ģeneratoru), nevis uz slodzi.
Vatmetram ir divas ķēdes: viena no tām ir savienota virknē, bet otra - paralēli slodzei. Slodzes strāva plūst caur pirmo, un avota spriegums plūst caur otro. Pirmo tinumu sauc sērijas ķēde vatmetrs, bet otrs - paralēli. Dažreiz tos sauc arī par "strāvas ķēdi" un "sprieguma ķēdi". Strāvas tinuma ģeneratora spaile vienmēr ir savienota ar strāvas avotu.
Lai samazinātu metodisko kļūdu, ģeneratora skavu var savienot šādi.
Tāpat kā ampērmetra-voltmetra metodē, kļūda rodas slodzes manevrēšanas efekta dēļ ar sprieguma tinuma pretestību un sprieguma kritumu strāvas tinumā.
Salīdzinot shēmas, ir viegli saprast, ka ir ieteicams izmantot pirmo ķēdi ar salīdzinoši lielu slodzes pretestību, bet otro ar salīdzinoši zemu slodzes pretestību. Strāvas ķēdes pretestības vērtība ir norādīta uz ierīces skalas.
Mērīšana maiņstrāvas ķēdēs ar vatmetriem.
Iepriekš minētās shēmas var izmantot maiņstrāvas jaudas mērīšanai. Vatmetra rādījumus nosaka attiecība P=U*I*cosφ.
φ nosaka slodzes raksturs. Parasti EM tipa vatmetrus izmanto, lai mērītu jaudu maiņstrāvas ķēdēs ar frekvenci 50 Hz. Palielinoties frekvencei, parādās spoļu induktīvais raksturs un rādījumu precizitāte samazinās. Tomēr EMF vatmetra darbības frekvenču diapazons var sasniegt vairākus kHz. D568 vatmetrs tiek izmantots frekvenču diapazonā līdz 5 kHz. Ferodinamiskajiem vatmetriem, kas satur magnētiskos serdeņus, ir lielāka jutība, bet frekvences īpašības ir sliktākas serdeņa zudumu dēļ.
Jaudas mērīšana. Līdzstrāvas ķēdē jaudu var izmērīt, izmantojot ampērmetru un voltmetru, kopš P =UI. Tomēr to var precīzāk izmērīt tieši ar elektrodinamisko palīdzību vatmetrs(10.3. att.). Tas sastāv no zemas pretestības spoles, kas savienota virknē, piemēram, ampērmetrs, un sauc strāvas tinums, un kustīga spole ar augstu pretestību, kas savienota paralēli un izsaukta sprieguma tinums.
Vatmetra griezes moments ir proporcionāls spoļu strāvu reizinājumam:
kur I ir strāva fiksētajā spolē, praktiski vienāda ar slodzes strāvu; 
Es U
=
U/
r U
- strāva kustīgajā spolē, t.i., sprieguma tinumā; r U
-
kustīgās spoles ķēdes pretestība. Sekojoši,
(10.5)
kur NO - proporcionalitātes koeficients.
Tādējādi vatmetra griezes moments ir proporcionāls jaudai, un tā skalu var kalibrēt tieši vatos vai kilovatos.
Aktīvās jaudas mērīšanai maiņstrāvas ķēdēs tiek izmantoti elektrodinamiskās sistēmas vatmetri.
Aktīvās jaudas mērīšana iekšā vienfāzes ķēde . Elektrodinamiskais vatmetrs aktīvās jaudas mērīšanai vienfāzes maiņstrāvas ķēdē tiek ieslēgts tāpat kā mērot līdzstrāvas ķēdē, t.i., saskaņā ar att. 10.3. Kopš pašreizējā I U iekšā kustīgā spole ir proporcionāla spriegumam U un praktiski sakrīt ar to fāzē, un strāva I fiksētajā spolē (strāvas tinumā) ir vienāda ar slodzes strāvu, tad vatmetra griezes momentu
kur C ir proporcionalitātes koeficients.
Tātad vatmetra griezes moments ir proporcionāls izmērītajai aktīvajai jaudai R, a reakcijas moments M utt , proporcionāls kustīgās spoles (vai instrumenta rādītāja) griešanās leņķim α. Tāpēc ierīces bultiņas novirze ir proporcionāla izmērītajai jaudai R un tāpēc vatmetra skala ir graduēta vatos vai kilovatos.
Vatmetra strāvas tinuma un sprieguma tinuma spailes, kas apzīmētas ar zvaigznītēm un sauktas ģenerējot, jāiekļauj elektriskajā ķēdē no strāvas avota puses.
Aktīvās jaudas mērīšana iekšā trīsfāzu ķēde . Atkarībā no slodzes rakstura un trīsfāzu ķēdes shēmas tiek izmantotas vairākas jaudas mērīšanas metodes.
Ar simetrisku slodzi var izmērīt aktīvo jaudu trīsfāžu ķēdē mērot jaudu vienā fāzē ar izmantojot vatmetru, kas savienots saskaņā ar att. shēmu. 10.4, a, b. Pēc rādījuma mērīšanas
vatmetrs P w reiziniet ar 3: *"
(10.7)
Trīs vadu trīsfāzu ķēdē gan ar līdzsvarotām, gan nesabalansētām slodzēm un ar jebkura veida patērētāja pieslēgumu var izmērīt aktīvo jaudu ar diviem vatmetriem(10.5. att.). Parādīsim, ka vatmetru rādījumu algebriskā summa šajā gadījumā ir vienāda ar aktīvo jaudu R trīs vadu trīsfāžu ķēdē.
Jaudas momentānā vērtība, ko mēra ar pirmo vatmetru, p 1 = u AB i A . Momentānā jauda, ko mēra ar otro vatmetru, p 2 = u CB i C . Momentānās jaudas vērtību summa, ko mēra ar diviem vatmetriem, p =lpp 1 + lpp 2 = u AB i A + u CB i C . .
Ja līnijas spriegumi un AB un u CB , kam pievienoti vatmetru sprieguma tinumi, izteikti fāzes spriegumos u AB = u A - u B ; u cb = un Ar - un iekšā ,; tad p = un BET i A - u B i A + u c i c - u B i c vai p =u A i A + u c i c - un iekšā (i A + i c). Tā kā trīs vadu trīsfāžu ķēdē i A + i B + i C = 0, tad es A + i C = - i B , , un galīgā izteiksme jaudai, ko mēra ar diviem vatmetriem, ir
No šīs izteiksmes izriet, ka kopējā momentānā jauda, ko mēra ar diviem vatmetriem, ir vienāda ar aktīvo jaudu trīsfāžu ķēdē, kad patērētāji ir savienoti ar zvaigzni. Līdzīgu argumentāciju var atkārtot, savienojot patērētājus ar trīsstūri, vienlaikus iegūstot to pašu gala rezultātu.
Trīsfāzu sistēmas aktīvā jauda, kas izteikta sprieguma un strāvas efektīvās vērtībās un mērīta ar divu vatmetru metodi, ir vienāda ar
kur R w 1 un P w 2 - vatmetru rādījumi.
Mērot aktīvo jaudu, izmantojot divu vatmetru metodi simetriskas slodzes gadījumā es BET = es AT = es NO = es l ; U AC = U CB = U l .
10.6. attēlā ir strāvu un spriegumu vektordiagramma, kas izskaidro aktīvās jaudas mērījumus, izmantojot
divi vatmetri simetriskai ar zvaigzni savienotai slodzei. Tā kā vektoru diagrammā leņķis α starp vektoriem U AB un es BET ir φ + 30°, un leņķis β starp vektoriem U CB un I C ir φ - 30°, tad trīsfāzu sistēmas jauda ar simetrisku slodzi
Ja fāzes leņķis φ< 60°, то, согласно (10.9), мощность, учитываемая ваттметрами, всегда положительна: R w1 = U L I L cos (φ + 30°) un P w 2 = U L I L cos (φ - 30°). Pie φ = 60° pirmā vatmetra uzrādītā jauda ir nulle: cos(60° + 30°) = 0. Šajā gadījumā visu jaudu trīsfāzu ķēdē ņems vērā otrais vatmetrs. Pie φ > 60° jauda, ko ņem vērā pirmais vatmetrs, kļūst negatīva, un tiek aprēķināta divu vatmetru kopējā jauda, ņemot vērā pēdējo jaudu zīmi kā to algebrisko summu.
Praksē, lai nolasītu negatīvo jaudu pēc vatmetra rādījumiem, ir jāmaina strāvas virziens sprieguma tinumā, kam uz vatmetra atrodas strāvas virziena slēdzis sprieguma tinumā. burts, ir jāpārslēdz no "+" uz "-".
Jūs varat izmērīt aktīvo jaudu četru vadu trīsfāzu ķēdē ar nesabalansētu slodzi ar trim vatmetriem (10.7. att.). Tā kā šajā gadījumā katrs no vatmetriem mēra vienas fāzes aktīvo jaudu, jaudu četru vadu trīsfāžu ķēdē
kur R BET , R B , P C - fāzes aktīvās jaudas A, B, C.
Reaktīvās jaudas mērīšana trīsfāzu ķēdē. Reaktīvo jaudu trīsfāzu trīs vadu ķēdē ar simetrisku slodzi var noteikt pēc vatmetra rādījumu starpības (sk. 10.5. att.):
kur ir reaktīvā jauda
Reaktīvo jaudu trīs vadu trīsfāžu ķēdē ar simetrisku slodzi var izmērīt ar vienu vatmetru (10.8. att., a), turklāt vatmetra strāvas tinums ir iekļauts lineārajā vadā BET, un sprieguma tinums ir paredzēts līnijas spriegumam U BC (t.i., uz "ārzemju" spriegumu). No vektoru diagramma(10.8.6. att.) redzams, ka fāzes nobīde starp strāvu I A un spriedzi U BC ir α = 90° - φ. Pēc tam vatmetra rādījumi 4
Lai aprēķinātu trīsfāzu trīs vadu ķēdes reaktīvo jaudu ar simetrisku slodzi, vatmetra rādījumi jāreizina ar 
:
Enerģijas mērīšana maiņstrāvas ķēdēs. Maiņstrāvas ķēdēs vienfāzes un trīsfāžu skaitītāji indukcijas sistēma. Aktīvās enerģijas mērīšanai vienfāzes un trīsfāžu ķēdēs vienfāzes skaitītājus ieslēdz pēc shēmām, kas līdzīgas vatmetru shēmām (sk. 10.3. un 10.5. att.). Trīs vadu trīsfāzu ķēdēs, divu elementu, kas apvieno divu mērīšanas sistēmas vienfāzes skaitītāji(10.9. att.).
Trīs elementu skaitītājus izmanto, lai mērītu aktīvo enerģiju četru vadu trīsfāzu strāvas ķēdēs.
Reaktīvā enerģija W P
gan ar simetrisku, gan asimetrisku slodzi trīsfāžu ķēdē mēra ar trīsfāzu indukcijas skaitītājiem reaktīvā enerģija. Ar simetrisku slodzi trīs vadu trīsfāžu ķēdē reaktīvo jaudu var izmērīt, izmantojot divus vienfāzes skaitītājus. Lai to izdarītu, tie ir iekļauti ķēdē, tāpat kā vatmetri, saskaņā ar att. 10.5. Reaktīvā enerģija ir vienāda ar skaitītāja rādījumu starpību, kas reizināta ar .
