Ваттметр электрического тока

Ваттметр электрического тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союэ Советских

Социалистических

Реслублни

О П И С А Н И Е „„849088

ИЗОБРЕТЕНИЯ

l

»»

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 02.10.79 (21) 2824363/18-21 с присоединением заявки М (28) Приоритет (51)М. Кл.

G 01 R 21/06

Гааударстванный квинтет

СССР

Ао делам нэабретеннй н аткрмтнй (>>) УДК 621,317..7 (088.8) Опубликовано 23.07.81; Бюллетень М 27

Дата опубликования описания 23,07,81 (72) Авторы изобретения

А. Л. Шпади, М. И. Белый, С. Л. Шпашт, О. Д. Н и А. Н. Сорокина (71) Заявитель

Ульяновский политехнический институт (54) ВАТТМЕТР ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

Изобретение относится к злектроизмерительной технике и может быль использовано для измерения электрической мощности в цепях переменного и постоянного тока.

Известны устровства для измерения мощности постоянного и переменного тока, содержа- щие неподвижную катушку, включенную последовательно в цепь нагрузки, и подввкную катуптку с добавочным со противлением р вклю чеиную параллельно цепи нагрузки 111.

Однако эти устройства могут измерять электрическую мощность только на низкпх частотах, имеют большую угловую погренптость и низкую устойчивость к внешним механическим воздействиям.

Наиболее близким по технической сущности, т5 является прибор, содержащий измерительный механизм магннтозлектрической системы, связанный с выходами двух термопарных преобразователей, нагревательные элементы которых раздельно подключены одними концами к крайним полюсам, включенных последоватеттьно в токовую цепь электрической сети между генератором и нагрузкой, двух шунтов, в

:среднюю точку соединения которых вклкяен одним концом добавочный резистор цепи напряжения электрической сети, подключенный другим концом к общей точке соединения трех ограничивающих резисторот, два из хоторых электрически соединены другими своимн концами со свободными концами нагревателных элементов, а третий резистор соединен своим свободным концом со вторым проводом электрической сети Щ.

Однако ":известный прибор имеет вследствие применения высокочувствителытого измерительного механизма недостаточную стойкость к внешним механическим воздействиям, а также болыиую частотную погрешность.

Цель изобретения — уменьшение частотной погрепптостн прн одновреметном повышении сгойкости к внешним механическим воздействиям.

Поставттетщая цель достигаетса тем, что в ваттметре электрического тока, содержащем шкалытое отсчетиое устройство с указателем, связанным с двумя тепловымн преобразователямн, нагревательные элементы тсоторых

3 раздельно подключены одними концами к крайним полюсам, включенных- последователь- . но в токовую цепь электрической сети между генератором и нагрузкой двух шунтов, в среднюю точку соединения которых включен одним концом добавочный резистор цепи напряжения электрической сети, подключенный другим концом к общему выводу соединения трех ограничивающих резисторов, два из которых электрически соединены другими своими концами со свободными концами нагревательных элементов, а третий резистор соединен своим свободным концом со вторым проводом электрической сети, нагревательные элементы тепловых преобразователей выполнены в виде жестко закрепленных по концам металлических нитей с большим коэффицентом теплового расширения, связанные механически серединами через теплоизоляторы с центрами имеющих предварительный натяг упругих мембранных коробок, объемы которых связаны между собой через расположенную вдоль шкалы отсчетного устройства про,зрачную капиллярную трубку с указателем в виде капельки жидкости.

На чертеже схематически изображена конструкция ваттметра, 849088

15

25

Ватгметр содержит нагревательные элементы

1 и 2 тепловых -преобразователей, выполненных в виде жестко закрепленных на теплоизоляционных кронштейнах 3 тонких металли. ческих нитей с большим коэффициентом теплового расширения, механически связанные серединами через теплоизоляторы 4 и 5 с центрами имеющих предварительный натяг упругих мембранных коробок 6 и 7. Объемы коробок связаны между собой через расположенную вдоль шкалы 8 отсчетного устройства прозрачную капиллярную.трубку 9 с указателем в виде капельки жидкости 10. Нагревательные элементы 1 и 2 раздельно подключены одними концами к крайним полюсам, включенных последовательно в токовую цепь электрической сети между генератором 11 и нг.грузкой 12 45 двух шунтов 13 и 14. В среднюю точку соединения шунтов 13 и 14 включен одним концом добавочный резистор 15 цепи напряжения электрической сети, подключенный другим концом к общему вывэду соединения трех ограничивающих резисторов 16 — 18, два из которых

16 и 17 электрически соединены другими своими концами со свободными концами нагревательных элементов 1 и 2. А третий резистор

18 соединен свободным" своим концом со вторым проводом электрической сети. Мембранные коробки 6 и 7, теппоизоляционные кронштейны 3, шкала 8 и прозрачная капиллярная трубка 9 отсчетиого устройства, а также огра.

4. ничивающие резисторы 16-18 закреплены в корпусе прибора 19.

Ваттметр работает следующим образом.

При подаче электрического напряжения от генератора 11 в электрическую сеть через одинаковые шунтирующие резисторы 13 и 14 протекает ток нагрузки 12 электрической сети, а через добавочный резистор 15 протекает ток, пропорциональный напряжению сети и ограниченный величиной резистора 18. Токи, протекающие через тонкие металлические нити 1 н 2, обусловлены напряжениями на резисторах 13, 15 и 14, 15 соответственно. Пренебрегая в первом приближении частью нагрузочного тока, ответвляющегося в термопреобразователи, можно считать, что ток, протекающий через нить 1, пропорционален сумме падения напряжения на резисторах 13 и 15, через нить 2 — пропорционален разности падения напряжения на резисторах 14 и 15. Нагрев, жестко закрепленных но концам на теплоизоляционных кронштейнах нитей 1 и 2 вызывает их удлинение по квадратичному закону, приводящее к смещению середин нитей 1 и

2, связанных через теплоизоляторы 4 и 5 с центрами упругих мембранных коробок 6 и 7, закрепленных как и теплоизоляцнонные кронштейны 3, шкала 8, прозрачная капиллярная трубка 9 отсчетного устройства и ограничивающие резисторы 16 — 18 в корпусе прибора 19, что приводит к уменьшению их объемов.

Так как уменьшение объема мембранной коробки б (Л Vr) пропорционально величине (I + V), где I — ток нагрузки 12; V — напряжение сети, а уменьшение объема мембранной коробки (Ь Ч ) пропорционально величине (! — Ч), то смещение капельки жидкости 10 относительно шкалы 8 в капипляре 9, соединяющем мембранные коробки 6 и 7, будет пропорционально величине ю, — ДЧ2 - (!+Y)3 (! Ч) -4P, где Р— мощность, потребляемая нагрузкой

12 от генератора 11.

Использование в качестве указателя капельки жидкости 10 в сочетании с зацолиенными воздухом мембранными коробками б и 7 исключает влияние на показания прибора одновременного равного уменьшения объемов мембранных коробок б и 7 и позволяет производить операцию выипания непосредственно на индикаторном устройстве.

При отсутствии электрического тока в нагрузке 12 контролируемой сети происходит нагрев тонких металлических нитей l и 2 практически одинаковым током, пропорциональным напряжению контролируемой сети.

За счет использования в приборе указателя капнплярного типа в сочетании с тепловыми преобразователями обеспечивается умеиь5 84908 шение частотной погрешности при одновремен,, ном увеличении стойкости к внешним механическим воздействиям, что позволяет использовать его вместо злектромеханическжс устройств, особенно при работе на нестационарьи объектах.

Формула изобретения

t о

Ваттметр электрического тока; содержащий шкальное отсчетное устройство с указателем, связанным с двумя тепловыми преобразователями, нагревательные элементы которых раздельно подключены Одними концами к край- 1 5 ним полюсам, включенных последовательно в токовую пень электрической сети между генератором и нагрузкой двух шунтов, в среднюю точку соединения которых включен одним концом добавочный резистор цепи напряжения электрической. сети, подключенный другим концом к общему выводу соединения трех ограничивающих .резисторов, два из которых электрически соединены другими своими концами со свободными кон8 . 6 дами нагревательных элементов, а третий. резистор соединен своим свободпим:концом со вторым проводом -электрической сети; о z л ич а ю шийся тем, что, с целью уменьшения частотной погрешности при одновременном увеличении стойкости к внешним механическим воздействиям, нагревательные элементы тепловых, реобразователей выполнены . в виде жестко закрепленных по кошрм металлических нитей с большим коэффициентом теплового расширения,, связанные механически серединами через теплоизоляторы с центрами имеющих предварительных натяг упругих мембранных коробок, объемы которых cnasaны между собой через расположенную вдоль шкалы отсветного устройства прозрачную кашшлярную трубку с указателем в виде капельки жидкости.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Фремкс А. В. Электрические измерения.

М., энергия", 1973, с. 145.

2. Арутншов В. О. Электрическае измерительные приборы и измерения. М-Л., Госэнергоиздат; 1958, с. 155 (прототи ).

849088

Составитель А. Жарков

Редактор В. Лазаренко Техред М.Коштура Корректор В.Сининкая

Заказ б084/57 Тираж 732 Подйисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открыпй

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская. наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4