Mps = f(β ) I1 I2 cos φ
kde I1 a I2 jsou efektivní hodnoty proudů cívkami a φ je fázový rozdíl těchto proudů.
Elektrodynamické a ferodynamické přístroje se dnes používají prakticky výlučně jako wattmetry.
2.3.1. Elektrodynamické a ferodynamické wattmetry
V elektrodynamických wattmetrech je pevná cívka zapojena v sérii se zatěžovací impedancí Z a nazývá se proudová cívka.
Otočná cívka je připojena paralelně k zátěži a nazývá se napěťová cívka (obr. 3).
V sérii s napěťovou cívkou je předřadný rezistor určující napěťový rozsah wattmetru.
Celkový odpor obvodu pohyblivé cívky je RNC , indukčnost tohoto obvodu je LNC.
Protože platí
iNC = uNC / RNC
(v ideálním případě je LNC = O),
je střední hodnota pohybového momentu
Mp0 = 1 / RNC f(β ) P
kde P je činný výkon zátěže.
Pro harmonické napětí a proud je P = U I cos φ (viz další kapitoly „Měření výkonu“).
Základní zapojení wattmetru uvádí obr. 3.
Konstrukcí a volbou počáteční polohy cívek lze dosáhnout přibližného splnění vztahu
f(β ) = konst. Pak je stupnice wattmetru lineární, může být společná pro několik rozsahů a měřený výkon se z výchylky určí jako
P = kW α (W; W/d, d)
Zde je tzv. konstanta wattmetru vyjadřovaná ve W / d. Ta se určí ze vztahu
kW = Un In (cos φ )n (W/d)
αmax
kde
Un a In jsou napěťový a proudový rozsah wattmetru,
(cos φ)n je jmenovitá hodnota účiníku, pro kterou je wattmetr konstruován.
αmax je rozsah stupnice v dílcích.
Není-li hodnota (cos φ)n uvedena pod stupnicí přístroje, je rovna 1. To je případ všech běžných wattmetrů.
Chybu elektrodynamických wattmetrů ovlivňují
-
teplota okolí,
-
frekvence napětí a proudu
-
a vnější magnetické pole (tzv. ovlivňující veličiny).
S teplotou se mění odpor cívek a tuhost direktivních pružin. Základní teplotní kompenzace se dosáhne konstrukcí předřadného rezistoru z manganinu.
Frekvenční chybu působí vlastní indukčnost napěťové cívky, vířivé proudy indukované v kovových částech magnetickým polem cívek a rušivé proudy indukované v obvodech obou cívek vzájemnou indukčnosti mezi cívkami.
Nejdůležitější je vliv indukčnosti napěťové cívky wattmetru. Protože tato je u reálných wattmetrů nenulová a je zapojena v sérii s odporem napěťové cívky a předřadným rezistorem této cívky, je proud napěťovou cívkou proti napětí na napěťovém obvodu wattmetru fázově posunut o úhel φNC.
Proud napěťovým obvodem wattmetru v ideálním případě je
I NC = UNC / RNC
Stejnosměrné magnetické pole nepůsobí chybu výkonu při síťové frekvenci napětí a proudu. Lepší elektrodynamické wattmetry mají magnetické stínění.
Elektrodynamické wattmetry se vyrábějí
jako laboratorní přístroje (s třídou přesnosti až 0,2 nebo 0,1)
a rozváděčové přístroje (třída přesnosti 1,5 a 2,5).
| 