Ваттметр электрического тока Советский патент 1981 года по МПК G01R21/06 

(54) ВАТТМЕТР ЭЛЕКТШЧЕСКОГО ТОКА Изобретение относится к электроизмерительной технике и может бьгть использовано для mt/tepemix электрической мощности в цепях переменного и постоянного тока. Известны устройства для измерения мощности постоянного и переменного тока, содерж неш движную катушку, вкпю кa№yю посяедовате)ано в цепь нагрузки, и поввшюную kaiyuacy с добавочным сопротивлением, вклю че1шую параллельно цепи нагрузки (1}. Однако эти устройства могут измерять эпе сфическую мощность только на низкИх частотах, имеют большую угловую погревшост я яткую устойчивость к внешним мехдатеским воздействиям. Наиболее близким по технической сзпфюстн является прибор, содержащий юмертеяыоа л механизм магнитоэлектрической системы, связанный с выходами двух термопарных преобразователей, нагревательные элементы которых раздельно подключены одними концами к крайним полюсам, включенных последоватет но в токовую цепь электрической сети межД5 генератором и нагрузкой, двух шунтов, в ; среднюю точку соединения которых включен одним концом добавочный резистор цепи напряжения электрической сети, подаслюченный дФугим концом к общей точке боддинення трех ограничивающих резисторот, два из которых электрически соеданены другими своими концамн со свободными концами нагреватот ных элементов, а третий резистор соедннж своим свободным концом со втсфым проводом электрической сети {2J. Однако Известный имеет вследствие применешш выоокочуветвитеяьного тмерятельного мехашсзма недос1аточнук стойкость к внешним механическим воздействиям, а также большую частотную погрешность. Цель H3(eteraffi - ум ашогае частотой погрёшностн при одаовр0111яшом повышешш стойкости к внешним механическим воздействиям. Поставлшная даль достигаете ; тем, что в ваттметре электрического токд, содфжашем иасальное отсчетж е устройство с указателем, связанньпм с двуше тепловыми прео азов елями, нагревательные элементы fcoroincc

384

раздельно подключены одними концами к 1файним полюсам, включенных последовательно в токовую цепь электрической сети между генератором и нагрузкой двух шунтов, в феднюю точку соединения которых включен одним концом добавочный резистор цепи напряжения электрической сети, подключенный другим концом к общему вьгеоду 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 расщирения, связанные механически серединами через теплоизоляторы с центрами имеющих предварительный натяг упругих мембранных коробок, объемы которых связаны между собой через расположенную вдоль ппсалы отсчатного устройства про.зрачную капиллярную трубку с указателем в виде капельки жидкости.

На чертеже схематически изображена конструкция ваттметра.

Ваттметр содержит нагревательные элементы 1 и 2 тепловых :преобразователей, выполненных в виде жестко закрепленных на теплоизоляционных кронштейнах 3 тонких металлических 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, включенны последовательно в токовую цепь электрической сети между генератором 11 и нгл узкой 12 двух 13 и 14. В среднюю точку соединения шунтов 13 и 14 включен одним концом добавочшга резистор 15 цепи напряжения эпектрическ(ж сети, подключенный Щ)угим концом к общему выЕэду соедашения трех ограничиваюищх резисторов 16-18, два из которых 16 и 17 элект{ 1ческн 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, теплоизоляционные кронштейны 3, шкала 8 и прозрачная капиллярная 1рубка 9 отсчетното устройства, а также ограничивающие резисторы 16-18 закреплены в корпусе прибора 19.

Ваттметр работает следующим образом.

При подаче электрического напряжения от генератора 11 в электрическую сеть через одинаковые шунтируюидае резисторы 13 и 14 протекает ток нагрузки 12 электрической сети, а через добавочный резистор 15 протекает ток, пропорциональный напряжсзшю сети и ограниченный величиной резистора 18. Токи, протекаюшие через тонкие металлические нити 1 и 2, обусловлены нацряжениями па резисторах 13, 15 и 14, 15 соответственно. Пренебрегая в первом приближении частью нагрузочного тока, ответвляющегося в термопреобразователи, можно считать, что ток, протекающий через пить 1, пропорционал сумме падения напряжения на резисторах 13 и 15,через нить 2 - пропорционален разности падения напряжения на резисторах 14 и 15. Нагрев, жестко закрепленных по концам т теплсжзоляционных кронштешах нитей 1 и 2 вызывает их удлинение по кващ)атичному закону, приводящее к смешению середан нитей 1 и 2, связанных через теплоизоляторы 4 и 5 с центрами упругих мембра1шЬ Х коробок 6 и 7 закрепленных как и теплоизоляционные 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 6 (Д Vi) пропорционально величине (I V), где I - ток нагрузки 12; V - напряжение сети, а уменьшегасе объема мембраиной коробки (Д Vj) пропорционально величине (I - V), то смещение капельки жидкости 10 относительно шкалы 8 в капилляре 9, соединяющем мембра ет 1е коробки 6 и 7, будет пропорционально величине

ДУ, - ДУ2 (I + V) -{ - V) 4Р, где Р - мощность, потребляемая нагрузкой 12 от генератора 11.

Использование в качестве указателя капельки жидкости 10 в сочетании с заполненными воздухом мембранными коробками 6 и 7 исключает влияние на показания прибора одновременного равного уменьшения объемов мембращп Х коробок 6 и 7 и позволяет производить операцию вьгаггания непосредствшно на индикаторном устройстве.

При отсутствии электрического тока в нагрузке 12 контролируемой сети происходит нагрев топких металлических нитей 1 и 2 практически одинаковым током пропорциональным напряжению контролируемой сети.

За счет использования в ариборе указателя капиллярного типа в сочетании с тепловыми прео азователями обеспечивается умеяьшение частотной погрешности при одвовремея ном увеличении стойкости к внешним мехашпеским воздействиям, im позволяет использовать его вместо элеюромеханияеских устройств, особенно при работе на нестациОШР1ЫХ объектах. . Формула изобретения Ваттметр электрического тока-, содержащий шкальное отсчетное устройство с указателем, связа1шым с двумя тепловыми прео аэователями, нагревательные элементы кот(фых раз дельно подключены одними концами к крайним полюсам, включенных последовательно в токовую цепь электрической сети между roiepaiopOM и нагрузкой двух шунтов, в qpeднюю точку соединения которых включён одним концом добавочный резистор цепи напряжения электрической- сети, подключенный другим концом к общему выводу соединения Tpiex. ограничивающих реэистсфов, два из которых электрически «соединены яруполя своими концами со свободными кон. цами нагревательных -элементов, а третий резистор соединен своим (яоббдным-концом со вторым проводом -электрической сети,- о т л н чающийся тем, что, с целью уменьщеиия частотной псяреншости при менном увеличении стойкости к вненгаим меэсаническим воздействиям, нагревательные элементы тепловых преобразователей выполнош в виде жестко закрепленных по ко1щам металлических нитей с большим коэффициентом теплового расщирения, .связанные механически серединами через теплоизоляторы с цштрами имеющих 1федваритепы1ых натяг упрупа мембранных коробок, объемы которых связаны между собой через расположенную вдоль щкалы отсчетшиго устройства 1фозрачную каШ1лля|жую трубку с указателем в виде капельки жидкости. Источники инф фма1ош, принятые во внимание при экспершзе 1. Фремкс А. В. Электрические ваккреаия. , М., Эиергия, 1973, с. 145. 2. Apynrai В. О. Эяектричеекяе юмм1яп8льные я нзмфошя. М-Л., Госэяертонзаг, 1958, с. 1SS (прототип).