Raspunsuri MEE SEM II Partea a I

52
96. Voltmetre electrodinamice Constau dintr-un miliampermetru (mA) ce au conectate in serie : bobinele fixe, bobina mobilă si una sau mai multe rezistente adiţionale din manganin conform figurii 6. Compensarea influentei temperaturii asupra valorii măsurate ( manifestate mai puternic la voltmetrele cu limite de măsurare mici ) se realizează prin micşorarea rezistentei bobinelor iar reducerea erorilor de …………… se realizează prin montarea unui condensator in paralel cu o parte a rezistentelor adiţionale. Prin reunirea in aceeaşi cutie a rezistentelor adiţionale, şunturilor, comutatoarelor necesare schimbării domeniilor de măsurare se realizează voltmetrele electrodinamice folosite in general ca aparate de laborator. 97. APARATE ELECTROSTATICE La aceste aparate , deplasarea sistemului mobil este determinată de forţele electrostatice de atracţie ce apar intre armăturile unui condensator electric cărora li se aplică o diferenţă de potenţial. Aceste forţe tind sa urmărească capacitatea si energia electrostatică înmagazinată în condensator. Variaţia capacitaţii se poate obtine fie prin modificarea suprafeţei active a armăturilor, fie prin modificarea distanţei dintre armături. Schema principala a unui aparat electrostatic este prezentată în figura 7.

Transcript of Raspunsuri MEE SEM II Partea a I

Page 1: Raspunsuri MEE SEM II Partea a I

96. Voltmetre electrodinamice Constau dintr-un miliampermetru (mA) ce au conectate in serie : bobinele fixe,

bobina mobilă si una sau mai multe rezistente adiţionale din manganin conform figurii 6.

Compensarea influentei temperaturii asupra valorii măsurate ( manifestate mai puternic la voltmetrele cu limite de măsurare mici ) se realizează prin micşorarea rezistentei bobinelor iar reducerea erorilor de …………… se realizează prin montarea unui condensator in paralel cu o parte a rezistentelor adiţionale.

Prin reunirea in aceeaşi cutie a rezistentelor adiţionale, şunturilor, comutatoarelor necesare schimbării domeniilor de măsurare se realizează voltmetrele electrodinamice folosite in general ca aparate de laborator.

97. APARATE ELECTROSTATICELa aceste aparate , deplasarea sistemului mobil este determinată de forţele

electrostatice de atracţie ce apar intre armăturile unui condensator electric cărora li se aplică o diferenţă de potenţial. Aceste forţe tind sa urmărească capacitatea si energia electrostatică înmagazinată în condensator.

Variaţia capacitaţii se poate obtine fie prin modificarea suprafeţei active a armăturilor, fie prin modificarea distanţei dintre armături. Schema principala a unui aparat electrostatic este prezentată în figura 7.

Page 2: Raspunsuri MEE SEM II Partea a I

Electrometrul constituie un dispozitiv de măsurare electrostatic cu variaţia suprafeţei active a armăturilor si constă din 4 armaturi fixe 1 - 4 având forma unui sfert de cilindru foarte plat si o armatura mobilă din Al - 5 de forma unui dublu sector de cerc suspendată liber de firul 6 pe care se afla oglinda 7 destinata citirii deviaţiei echipajului mobil.

Cele 3 bobine ale aparatului sunt legate una la palele mobila iar celelalte 2 la perechile de cadran opuse 1 - 3 respectiv 2 - 4 .

După modul in care se aplică potenţialele celor 3 borne exista 2 tipuri de montaje : a) Montajul heterostatic, când cele 3 bobine li se aplică potenţiale diferite ;b) Montajul idiostatic , când potenţialul unei palete este egal cu potenţialul uneia din perechile de cadrane.

Page 3: Raspunsuri MEE SEM II Partea a I

Cuplul activ al dispozitivului electrostatic se determina din relaţia generală :

în care : We este energia electrostatica înmagazinată in condensatorul format de cadranele fixe si armatura mobilă

a) La montajul heterostatic, daca V1 , V0 , V2 sunt potenţiale aplicate cadranelor 1 - 3 ; 2 - 4 respectiv armaturile mobile si C1, C1 sunt capacitaţi formate de cadranele 1 - 3 respectiv 2 - 4 cu partea din paleta aflata in interiorul lor si V1 > V0 > V2 atunci :

rezultă cuplul activ are expresia :

Daca respective sunt suprafeţe active ale paletei aflate in interiorul cadranelor 1 - 3 respectiv 2 - 4, capacitatile si se pot exprima prin relaţiile :

;

Deoarece + = ct , iar cuplul activ devine :

La echilibru iar , de unde :

b) La montajul idiostatic : , astfel incit expresia deviatei α devine :

Acesta este cazul utilizării electrometrului ca voltmetru de curent continuu. El poate fi folosit insa si pentru măsurarea tensiunii alternative când, datorita inerţiei organului mobil, deviaţia α este proporţionala cu valoarea efectiva a tensiunii aplicate.

Voltmetre electrostatice au cuplul activ produs fie de un resort spiral fie de firele de suspensie ale echipajului mobil. Amortizarea oscilaţiilor se face cu amortizare cu aer sau electromagnetice. Ict. Voltmetrelor electrostatice nu este influenţată de timp ,câmpurile magnetice exterioare nu variază frecventa. Sunt influenţate insă de câmpuri electrice exterioare, motiv pentru care se presupune ecranarea electrostatică a dispozitivului de măsurat.

A. 98. Voltmetre de valori maxime (de vârf).

Este numit voltmetru cu diode si constă dintr-un detector de valori maxime urmat de un voltmetru electronic de tensiune continuă (fig. 8)

Page 4: Raspunsuri MEE SEM II Partea a I

fig. 8

Tensiunea alternativă este convertită de un redresor intr-o tensiune continuă a cărei valori este practic egala cu valoarea de vârf daca constanta de timp RC a circuitului de descărcare al condensatorului este mult mai mare fata de constanta de timp T a tensiunii aplicate la intrare.

Funcţionare : In timpul alternanţei a tensiunii , dioda D este polarizata direct, permiţând trecerea curentului care încarcă condensatorul C. La bornele acestuia apare o tensiune care creste cat timp , datorita descărcării condensatorului pe rezistenta R . imediat ce devine mai mare decât , condensatorul se încarcă până la blocarea următoare a diodei. In regim permanent, tensiunea la bornele condensatorului arata ca-n figura 8b. Daca RC>>>T condensatorul practic nu se descarcă cat timp D este blocata si tensiunea tinde către valoarea de vârf .

In schema derivate din fig.8c , circuitul format din R’ si C’ realizează un filtru pentru tensiunea alternativa reziduala ce ar putea fi transmisa la ieşire.

Page 5: Raspunsuri MEE SEM II Partea a I

Voltmetrele de vârf cu diode permit măsurări intr-un domeniu de frecventa foarte larg (20 - 500 ).

Observaţie : Deşi aceste aparate măsoară valoarea de vârf a tensiunilor necunoscute, scările lor sunt gradate cu valori efective, presupunem ca tensiunea de măsurat este sinusoidala. In cazul măsurărilor nesinusoidale, indicaţia este eronata.

99. Voltmetre de valori mediiSunt asemănătoare cu voltmetrele magnetoelectrice cu redresoare, însă conţin un

amplificator de tensiune alternativă cu banda de trecere foarte largă si câştig foarte stabil.Domeniul minim de măsurare al aparatului determinat de zp. Amplificatorul este de

1mV. Schema de principiu a aparatului este prezentata in figura 1.

Extinderea dinainte de măsurare se realizează cu ajutorul unui atenuator (dispozitiv rezistiv ce precede amplificatorul).

100. Voltmetru cu termoelemente : in fig.2 sunt prezentate 2 scheme de voltmetru cu termoelemente . Cel din fig.2a nu se deosebeşte de voltmetru termoelectric clasic decât prin amplificatorul de tensiune alternativă, datorită căruia se obţine o impedanţă de intrare de ordinul si o gamă de măsurare de cativa mV la câteva sute de V. Scara este pătratică , iar eroarea de măsurare de circa 3%.

Voltmetru din fig. 2b funcţionează pe principiul compensării tensiunii produse de 2 tensiuni identice, ale căror filamente sunt parcurse : unul de curent alternativ tensiunea de măsurat (amplificata cu un amplificator de curent alternativ ), celalalt de curent continuu produs de tensiunea continua de dezechilibru , amplificată de un amplificator de curent continuu cu factor de amplificare mare.

Page 6: Raspunsuri MEE SEM II Partea a I

La echilibru , iar tensiunea continua este practic egală cu valoarea efectivă U a tensiunii u, proporţională cu tensiunea de măsurat . Voltmetrul are gradarea scării liniara , el măsurând tensiunea

Pentru protecţia filamentelor termoelementelor împotriva suprasarcinilor se folosesc dispozitive speciale realizate uneori cu diode cu siliciu sau Zener.

101. Voltmetru cu termistoare Aceste voltmetre utilizează o punte de 2 directori formaţi din termistoare identice

încălzite indirect, unul de curent alternativ dat de tensiunea alternativa de măsurat iar celalalt de curent continuu dat de un amplificator de curent continuu alimentat cu tensiunea de dezechilibru a punţii cu termistoare. Schema este prezentata in fig.3.

102. Transformatoare de curenţi

Principiul de funcţionare al acestor transformatoare constă in transferul de energie electromagnetică de la o infasurarea primară la o infasurarea secundara prin fenomenul de inducţie electromagnetică. Construcţia unui transformator de curent este prezentată in fig.1.

Page 7: Raspunsuri MEE SEM II Partea a I

fig.1

Transformatorul este alcătuit din înfăşurarea primară cu spire, înfăşurarea secundara cu spire parcursă de curentul si circuitul magnetic închis care înlănţuie ambele înfăşurări străbătut de fluxul util rezultant.

In cazul funcţionarii in regim sinusoidal scriind legea circuitelor magnetice in complex pe o curba închisa P(care poate fi reprezentată de o linie de câmp) am obţine :

- solenoidul corespunzător înfăşurării primare - solenoidul corespunzător înfăşurării secundare - solenoidul rezultanta

- rezistenţa echivalentă a circuitului.

Fluxul produce prin inducţie electromagnetica si frecare cate o tensiune electromotoare a cărei valoare efectiva pe spira este aceeaşi :

f. .

Daca si sunt rezistente respectiv reactanţe înfăşurării secundare iar si sunt rezistenta respectiv reactanţa sarcinii, se poate scrie :

Pe baza relaţiei de mai sus se poate construi diagrama fazorială a transformatorului de curent.

103. Regim de funcţionare. Marcarea bornelorDupă valoarea impedanţei secundare si a curentului primar se disting

următoarele regimuri de funcţionare :a) Regimul nominal de funcţionare : ;

. reprezintă valorile nominale ale impedanţei secundare respectiv curentul

Page 8: Raspunsuri MEE SEM II Partea a I

primar. Erorile transformatorului sunt determinate de existenta solenaţiei , respectiv de faptul ca reductanţă a circuitului magnetic este diferita de zero. Din aceste motive , reducerea erorilor se poate face prin reducerea reluctanţei circuitului magnetic (forma toroidală, lungime mica, secţiune, permeabilitate magnetica mare) si a pierderilor tip frecări. De asemenea se aleg valori mici pentru inducţia magnetica (0,2 … 0.1 Wb/m )

b) Regimul de avarie : adică funcţionează cu circuitul secundar deschis. In acest caz , iar solenaţia magnetizantă creste foarte mult, devenind egala cu solenaţia primara : Odată cu aceste creşteri, fluxul , pierderile in fier prin tensiunea la bornele secundarului

Datorita atingerii saturaţiei miezului in interval foarte mici de timp, tensiunea prezintă vârfuri ascuţite de valori mari , putând deveni periculoasă pentru personalul de deservire sau pentru izolaţia înfăşurării secundare.

Observaţii :1. Daca un transformator de curent a funcţionat un timp scurt cu secundarul deschis

(si daca nu a suferit distrugeri ) el poate fi utilizat numai după demagnetizarea miezului.2.Se va evita funcţionarea in gol a transformatorului de curent.

c) Regimul de supracurent : ZS Zsn ; I1 >> I1n 104. Coeficientul de saturaţie : reprezintă raportul dintre curentul primar I1 si

curentul primar nominal I1n , peste care eroarea transformatorului depăşeşte o anumita valoare (10% sau 5%) datorita saturaţiei miezului.

Curentul limita termic : este valoarea efectiva a curentului primar care poate străbate timp de 1s infasurarea primara , fără a produce deteriorări prin încălzire.

Ilt= 60 ... 120 I 1n

Curentul limita dinamic : este valoarea de vârf a curentului primar care poate străbate timp de câteva perioade (0,02….0,1)s infasurarea primara fără a produce deteriorări prin deformare. Valorile acestui curent sunt de 150…300 I1n , crescând cu tensiunea nominala a transformatorului : Ied= (150 … 300)I1n

Pentru conectarea corecta a transformatorului in circuitul de măsura bornele primare si secundare ale acestuia sunt marcate de regula cu literele P1 , P2 respectiv S1 , S2 (sau k-1 respectiv k-l) borna P1 legându-se spre sursa iar borna S1 la bornele polarizate ale aparatului de măsurat (in cazul wattmetrelor, contoarelor etc.).

105. Raportul de transformare. EroriRaportul valorilor efective ale curenţilor I1 si I2 se numeşte raport real de

transformator si se notează cu Ki .

iar raportul curenţilor nominali I1n si I2n se numeşte raport nominal de transformare si se notează cu Kin .

Page 9: Raspunsuri MEE SEM II Partea a I

Pentru un transformator ideal de curent , N1I0 <<< N1I1 respectiv N2I2 astfel ca in ipoteza

N1I0 0 rezultă

in

In aceste condiţii, o valoare măsurata I1m a curentului primar I1 este data de relatia:

I1m = Kin I2 (5)

In care:

I2 – curentul citit la ampermetrul din secundar Kin – raportul de transformare dat.Determinarea valorilor curentului cu relaţia (5) conduce la unele erori determinate

de inegalitatea rapoartelor de transformare reale si banda de trecere. Aceste erori se definesc diferit pentru înfăşurările de măsura si pentru cele de protecţie .

Astfel , pentru înfăşurările de măsură , eroarea relativă cu care se măsoară curentul primar in regim normal este data de relaţia :

Eroarea εi se numeşte eroare de curent a transformatorului si este egala cu eroarea de raport transformare εki .

Pe lângă eroarea de curent, mai exista si eroarea de unghi care apare deoarece curenţii I1 si I2 nu sunt in faza , ci defazaţi cu unghiul δi . Ea nu afectează indicatia ampermetrelor dar introduce erori in indicaţiile wattmetrelor , contoarelor , fazmetrelor etc. .

Transformatoarele de curent se construiesc pentru următoarele clase de precizie : 0,1 ; 0,2 ; 0,5 ; 1,3 .

Impedanţele secundare nominale ale transformatoarelor de curent Zsn se determina din relaţia :

Pn = ZsnI22n

106. De ce trebuie evitata functionarea in gol a transformatorului de curent?

107. De ce infasurarile secundare ale transformatorului de curent se leaga la pamant?

108. Variante constructive ale transformatoarelor de curent.

Page 10: Raspunsuri MEE SEM II Partea a I

109. TRANSFORMATOARE DE TENSIUNEMarcarea bornelor : A-X pentru infasurarea de înalta tensiune respectiv a-n pentru

infasurarea de joasa tensiune sau P1,P2 respectiv S1 , S2 , curentul secundar închizându-se prin sarcina secundara de la a la x când prin infasurarea primara curentul circula de la A la X .

Pentru transformatoarele trifazate : bornele primare se notează cu literele A , B , C (începuturile) X , Y , Z (sfârşiturile) , iar cele secundare : a , b , c respectiv x , y , z

Transformatoarele de tensiune pot fi : de laborator cu clase 0,2 si 0,1 ; de uz industrial (monofazate,bifazate, trifazate pentru interior sau pentru exterior)

110. N1 1 - N 2 = N1 0 = m Φ m Φ0

Tensiunile la bornele celor doua infasurarea sunt date de relaţiile:

= 1 1 + 1

2 = (Rs + jXs) 2 - 2

La funcţionarea in gol , presupunem I10 0 U1 E1 U2 E2

Se defineşte raportul real de transformare al tensiunilor :

Ku = = = ct

Analog transformatorul de curent se defineşte raportul nominal de transformare :

Kun =

Valoarea măsurată a tensiunii primare U1m se defineşte prin relaţia :U1m = KunU2

Eroarea de tensiune este :

=

egala cu eroarea de raport de transformare.Eroarea de unghi a transformatorului de tensiune se defineşte ca fiind unghiul de

defazaj dintre tensiunea U1 si U2 . Pentru o construcţie data , erorile transformatorului depind de tensiunea primara ,

de frecventa si impedanta secundara . Transformatoarele de tensiune se construiesc cu urmatoarele clase de precizie : 0,1 ;

0,2 ; 0,5 ; 1,3 , pentru tensiuni nominale primare de la 500v la KV si puteri nominale

cuprinse intre 5 si 300 VA .

Page 11: Raspunsuri MEE SEM II Partea a I

111. Puntea Wheatstone echilibrata :Schema puntii Wheatstone este o reţea completa cu patru noduri care alcătuiesc un

patrulater ce are pe laturi rezistentele R1….R4, intr-una din diagonale sursa iar in cealaltă diagonală un galvanometru sau un detector de nul. (fig.1)

Principiul metodei de punte consta in echilibrarea schemei adică realizarea condiţiei de curentul nul prin diagonala galvanometrului.

Astfel, la echilibrul Ig = 0 , punctele C si D sunt echipotenţiale şi: R2I1=R3I2 respectiv R1I1=R4I2

de unde rezulta : R1= R4 ( 1 )

Relatia (1) reprezintă condiţia de echilibru a puntii Wheatstone si permite determinarea uneia din rezistenţe , de exemplu R1=Rx , când se cunosc celelalte 3.

Pentru realizarea echilibrului, trebuie ca una sau mai multe dintre rezistenţele R2 , R3 , R4 sa fie variabile .

Din acest punct de vedere se deosebesc :- punţi cu rezistenţă variabilă, la raport menţinut constant ;- punţi cu raport variabil, la rezistenţa menţinută constantă.

Fig.1 Fig.2

112. Punţile de precizie se construiesc de obicei cu raport constant si rezistenţă variabilă. Rezistenţele care alcătuiesc raportul se realizează aşa încât raportul să poată fi fixat la o valoare egală cu o putere întreaga a lui 10 (intre 10-3 si 103) fig.2 prin manevrarea a doua fişe .

Crestarea sensibilităţii puntii se poate realiza prin:- alegerea corespunzătoare a rezistentelor R2, R3 si R4 ;- alegerea unui galvanometru cat mai sensibil ;- mărirea tensiunii sursei pana la 10-20 V , având grija sa nu se depăşească curentii

admişi de rezistoarele puntii.

Page 12: Raspunsuri MEE SEM II Partea a I

113. Punţile cu raport variabil sunt construite de obicei cu raportul R2/R3 variabil , realizat cu ajutorul unui reostat cu cursor de constructie speciala FC-numit reocord . Manipularea punţii este mai rapidă dar precizia mai redusă datorita :

- unor erori subiective de citire a raportului ;- erorilor sistematice cauzate de uzarea progresiva a reocordului .Domeniul de masurare al punţilor Wheastone este limitat intre 1Ω si 1MΩ . La

rezistenţele mai mici de 1Ω cresc erorile de măsurare datorită rezistenţelor de contact si rezistenţelor conductoarelor de legătură, iar la rezistenţe mai mari de 1MΩ cresc erorile datorită reducerii sensibilităţii punţii din cauza micşorării curentilor prin laturi si influenţează rezistenţa de izolaţie .

Fig.3

114. Puntea dubla Thomson

Se utilizează pentru măsurarea rezistenţelor cuprinse intre 10-6Ω-1Ω. Prin plasarea rezistenţelor de contact si de legătură ale rezistenţei de măsurat într-un circuit auxiliar se evita influenţa lor asupra circuitului de măsurare.

Schema principală a punţii duble este prezentata in fig.4 .Rezistentele rx, rN si rG din laturile stelei obţinute prin transfigurare sunt date de

expresiile :

rX = ; rN = ; rg = (1)

La echilibru , prin galvanometru nu circulă curent , iar intre rezistoarele care alcătuiesc puntea există relaţia:

(2)

Înlocuind (1) in (2) se va obţine :

Page 13: Raspunsuri MEE SEM II Partea a I

Rx = RN + r

Fig.4 Fig.5

Daca se adoptă : R1/R2 = R3/R4 , pentru Rx se va obţine expresia simplificată :

RX = RN

Deoarece din cauza unor erori constructive , R2R3 – R1R4 nu este chiar 0 , este necesar ca legătura dintre Rx si RN notata cu r sa aibă o rezistenţă cât mai redusă, iar rezistenţele R1 , R2 si R4 sa fie realizate cu valori cât mai mari.

In mod obişnuit , punţile duble se construiesc cu raportul R1/R2 = R3/R4 variabil prin reglarea rezistenţelor R1 şi R3 care formează o rezistenţă dublă in decade .

Page 14: Raspunsuri MEE SEM II Partea a I

Rezistenţele R2 si R4 se fixează cu ajutorul unor fişe iar rezistenţa RN este o rezistenţa etalon care se montează in circuitul auxiliar, exterior punţii .

Deoarece căderile de tensiune pe rezistoarele Rx si RN sunt mici(de ordinul mV) pot interveni erori datorate tensiunilor termoelectromotoare . Din acest motiv , in măsurările de precizie este obligatorie repetarea măsurărilor pentru aceşti curenţi cu sensul inversat si adoptarea mediei determinărilor .

Cu puntea dublă se măsoară rezistenţe mici ca: rezistenţa de contact, rezistenţele interne ale ampermetrelor si bobinelor de curent ale wattmetrelor ,rezistente de şunturi , bobine siguranţe fuzibile , rezistivităţile conductoarelor etc. .

115. PUNTI PENTRU REZISTENTE MARI (puntea megohm)Extinderea limitelor de măsurare ale punţii Wheatstone la valori peste 1MΩ se

obţine prin introducerea unor modificări in schema punţii simple si prin utilizarea unor detectoare de nul cu rezistenţe de intrare foarte mari .

In figura 6 este reprezentată una din schemele de punţi de rezistente mari in domeniul 106 – 1012 Ω

Transfigurând în stea triunghiul format de rezistenţele R1 , R2 , R3 in stea , puntea devine o punte simplă (fig.6b) la care relaţia de echilibru :

R’ , din care rezultă

Rx =R’

Page 15: Raspunsuri MEE SEM II Partea a I

Fig.6a Fig.6b

Elementul variabil R este plasat in latură opusă lui Rx ceea ce prezintă avantajul că prin reducerea lui R la 0 se ajunge la Rx = ∞ .

116. PUNTI NEECHILIBRATE Puntea Wheatstone poate fi utilizată si in regim de punte neechilibrata , in scopul

măsurării unor variaţii mici ∆Rn ale rezistenţei Rx , fata de o valoare de echilibru Rxo .In general punţile neechilibrate se folosesc la măsurarea elementelor a unei mărimi

neelectrice . Schema de principiu a unei punţi simple neechilibrate este prezentata in fig. 7 .

Traductorul rezistiv, a cărui valoare nominala este Rx se conectează in latura 1 a puntii , in celelalte braţe ale acesteia existând rezistenţe de precizie , dintre care unele reglabile . Iniţial , puntea este adusă la echilibru , prin reglarea rezistentei ajustabile , pentru valoarea nominală a rezistenţei traductorului rezistiv Rxo .Datorită variaţiei mărimilor neelectrice de intrare , mărimea de iesire a traductorului variază faţă de valoarea nominală cu ±∆Rx , deci puntea se dezechilibrează , la ieşirea ei rezultând o tensiune de dezechilibru ±∆U .

Fig.7

Page 16: Raspunsuri MEE SEM II Partea a I

Dupa o prealabilă amplificare , semnalul este măsurat cu un aparat magnetoelectric , etalonat direct in unitatea de măsura a mărimii de măsurat.

117. . Metoda voltampermetrică (industrială) se bazează pe determinarea rezistenţei electrice după legea lui Ohm :

Rx =

Si presupune măsurarea căderii de tensiune si a curentului prin rezistenţa necunoscută Rx. Se pot realiza doua variante de montaj : montajul amonte (când voltmetrul se conectează la bornele sursei) ; montajul aval (volmetrul se conectează la bornele rezistorului )

a) Montajul amonte : a carui schemă principială este precizată in fig.1 se caracterizează prin faptul ca ampermetrul măsoara valoarea reala a curentului prin Rx , in timp ce voltmetrul V masoara o tensiune diferita de căderea de tensiune pe Rx .

Fig.1 Fig.2

Valoarea aproximativă a rezistenţei Rx se calculează cu relaţia :

R’x = ( I = Ix)

unde : U si I sunt indicaţiile celor doua aparate .Valoarea exacta va fi insă :

Rx =

R’x = Rx + RA

Se observă apariţia unei erori sistematice de metodă : ∆Rx = RA sau relative

.

Aceasta din urmă tinde către 0 , atunci când Rx tinde către ∞ , deci montajul amonte se recomandă in cazul rezistenţelor mari si mijlocii .

118. Montajul aval : a cărui schemă este prezentată in fig. . 2 se caracterizează prin faptul ca voltmetrul este conectat la bornele rezistenţei de măsurat , măsurând cu exactitate căderea de tensiune pe aceasta , în timp ce ampermetrul măsoară un curent mai mare decât curentul Ix ce circulă prin rezistenta Rx .

I = IA = IV + Ix

Page 17: Raspunsuri MEE SEM II Partea a I

Valoarea aproximativă a rezistentei R’x este dată de relaţia :

unde U si I sunt indicaţiile celor doua aparate ; iar valoarea exactă Rx este :

Eroarea absolută dată de montajul aval este :

Eroarea relativa va fi :

şi este ca atât mai mică cu cât rezistenţa de măsurat este mai mică in comparaţie cu rezistenţa internă Rr a voltmetrului .

Prin urmare , montajul aval se foloseşte la măsurarea rezistenţelor de valori mici .Observaţii :* Metoda voltampermetrică este o metodă simplă dar putin precisă recomandându-se pentru măsurarea rezistentelor de ordinul 10-2….105Ω** In curent alternativ metoda poate fi folosita cu reyultate satisfăcătoare până la

o frecventa de ordinul 103 Hz . Peste aceasta valoare , efectul pelicular modifică caracteristicile rezistentei .

119. Metoda comparaţiei Prin această metodă se compara 2 rezistenţe de valori nu prea îndepărtate montate

fie in serie fie in paralel. (fig.3).În cazul conectării în serie a rezistenţei Rx cu rezistenţa cunoscuta R0 , se foloseşte

un voltmetru care măsoară succesiv tensiunea Ux la bornele rezistenţei Rx si U0 la bornele rezistenţei R0, curentul fiind menţinut constant cu ajutorul reostatului Rh . Formula de calcul cu care se determină Rx rezultă din relaţia:

Ux=RxI ; U0=R0I rezultă:

Page 18: Raspunsuri MEE SEM II Partea a I

Fig.3a

Fig. 3b Fig. 3c

În figura 3b este prezentat montajul ce permite măsurarea rezistenţei Rx , cu ajutorul a 2 ampermetre A1 şi A2 şi a unei rezistenţe cunoscute cu precizie R0.

La aplicarea tensiunii U se stabilesc relaţiile:

Rezultatul măsurării este afectat de eroarea determinata de rezistentele interne ale ampermetrelor.

La masurarea rezistentelor de valori mari ( peste 1KΩ ) se poate folosi montajul din figura 3c , care utilizeaza un singur aparat de masura ( miliampermetru sau μampermetru ).

Daca α0 respectiv αx sunt de …………. acului indicator al aparatului ( presupune proportionalitatea cu curenţii I0 si Ix ce trec prin aparat) se pot scrie relatiile:

Page 19: Raspunsuri MEE SEM II Partea a I

Observatie:La utilizarea schemei din figura 3c este necesar ca tensiunea de alimentare U sa

ramana constanta in timpul determinărilor.

120. Metoda substituţiei Consta in substituirea unei rezistente necunoscute Rx cu rezistenta cunoscuta R0

reglabila. Menţinând neschimbate condiţiile anterioare, se modifica R0 pana când se obtine aceeaşi indicaţie la aparatul de masurat rezultând ca Rx=R0 . Metoda permite obtinerea unei mai mari precizii.

121. Masurarea rezistentei de izolaţie a instalatiilor electrice poate fi realizata cu ajutorul megohmmetrelor cu inductor; masurarea executandu-se cu instalatiile scoase de sub tensiune, in curent continuu sau in curent alternativ ( monofazat sau trifazat ) conform schemelor prezentate in figura 4 in care s-au notat R12, R23, R31, rezistentele de izolaţie dintre conductoarele de linei 1, 2, 3 iar cu R10, R20, R30 rezistentele de izolaţie dintre conductoare si pamant , al cărui potential este considerat nul ( V0=0 ).

Page 20: Raspunsuri MEE SEM II Partea a I

Fig. 4Prin conectarea megohmetrului intre conductoare sau intre un conductor si

pamant se pot masura rezistentele de izolaţie prezentate mai sus.Verificarea continua a rezistentelor de izolaţie a instalatiilor electrice sub tensiune

se poate realiza prin metoda voltmetrelor electrice, conform schemelor prezentate in figura 5.

a)

Page 21: Raspunsuri MEE SEM II Partea a I

b)Fig. 5

Schema din figura 5a se utilizeaza in instalaţii de curent continuu si curant alternativ monofazat. Rezistenta de izolaţie se considera buna daca este îndeplinita condiţia:

U1=U2=U3=

Schema din figura 5b este ultilizata in instalatii electrice trifazate, consideram bune rezistentele de izolaţie atunci când :

U1=U2=U3=

Observaţii:- Metoda impune ca rezistentele interioare a voltmetrelor sa fie egale.- Daca rezistentele de izolaţie dintre un conductor si pamant este scăzuta,

voltmetrul corespunzător fazei respective va indica o tensiune mai mica decât celelalte voltmetre de faza.

- La instalaţiile de înalta Î.T. tensiune conectarea voltmetrelor se va face prin intermediul unor transformatoare de tensiune identice.

122. Legarea la pamant reprezintă conectarea electrica voită a unor elemente ale instalatiei la priza de pamant.

O priza de pamant este formata din unul sau mai multi electrozi metalici introdusi in sol, care au rolul de a asigura legătura directa cu pământul . Legătura dintre priza si instalatie se face prin conductoare de legătura de impedanta neglijabila .

Prizele de pamant pot fi:- de exploatare ( care asigura buna functionare a instalatiei )- de protectie ( care asigura protectia impotriva electrocutarii prin atingerea

indirecta a personalului de deservire )Atingerea indirecta : atingerea unor parti alea echipamentelor electrice care in mod normal nu se afla sub tensiune , dar care, accidental pot ajunge sub tensiune. Prin legarea

Page 22: Raspunsuri MEE SEM II Partea a I

conductiva la priza de pamant PP a partilor metalice ale echipamentelor electrice se urmareste reducerea tensiunii de atingere Ua sub limitele periculoase .

123. Limitele nepericuloase ale tensiunii de atingere depind de felul curentului ( curent continu sau curent alternativ ) si de durata atingerii. Astfel:

-pentru curent continuu:t<3’’ ; Ua=110V

t>3’’ ; Ua=65V-pentru curent alternativ:

t<3’’ ; Ua=65Vt>3’’ ; Ua=40V

Rezistentele de dispersie a PP trebuie sa aibă o astfel de valoare incot sa asigure reducerea tensiunilor de atinger saub limitele periculoase dar nu mai mult de 4 Ω.

Intrucat conductoarele de legătura ca si electrozii PP au o rezistivitate neglijabila , rezistenta PP depinde de rezistivitatea electrica a solului deci de umiditate , continut de săruri, temperatura, etc. Este obligatorie verificarea periodica a rezistentei de dispersie a prizelor de pamant.

124. Conform normativelor în vifoare se leaga la pamant:- carcasele masinilor electrice , transformatoare si aparate electrice;- partile metalice ale tabloului de distributie- invelisul metalic al cablurilor electrice;- punctul neutru al transformatorului , masinilor electrice etc.

Masurarea rezistentei PP se efectueaza numai in curent alternativ pentru a se elimina efectele de polarizare a solului , de electroliza si corodare ce pot aparea in curent continuu. Ea se poate realiza prin mai multe metode dar indiferent de metoda folosita , este necesar o priza auxiliara A si o sonda S amplasata intre priza P si priza A ; distanta dintre prizele A si P este de 40 m.

125. Schema de principiu pentru masurarea rezistentei prizelor de pamant este prezentat in figura de mai jos.

Pentru o masurare precisa este necesar ca rezistenta interna a voltmetrului sa fie cat mai mare fata de rezistentza prizei sonda. Daca aceasta conditie nu este indeplinita , Up

se calculeaza cu relatia:

;

Page 23: Raspunsuri MEE SEM II Partea a I

126. Metoda celor trei măsurători

R1=RP+RA R1+R2+R3=2(RP+RA+RS)=2RP+2(RA+RS)

R2=RS+RA acolada R1-R2+R3=2RP RP=

R3=RP+RS

Page 24: Raspunsuri MEE SEM II Partea a I

127. Aparate bazate pe metoda compensatiei

Tensiunea alternativa este furnizata de convertorul static CS. Curentul Ip care cicula prin pamant circula si prin primarul transformatorului de curent T. In circuitul secundar al transformatorului T se conecteaza oi rezistenta reglabila R0 de valoare cunoscuta. La echilibrul tyensiunilor U0 si Up realizat prin deplasarea cursorului , detectorul de nul DN indica valoarea zeroRezistentele prizelor de pamant auxiliare nu intervin in calcul. Sensibilitatea masurarii se poate schimba prin modificarea raportului de transformare al transformatorului T.

128. La montajul amonte constatam ca: IA=Ix ;

Montajul amonte se va utiliza pentru masurarea capacitatilor de valori mici: 0,1-10F, deci curenti mici, putandu-se neglija RA fata de UV/IA

Page 25: Raspunsuri MEE SEM II Partea a I

.

129. Pentru varianta de montaj aval ( fig 1b) putem scrie relatiile: Ux=UV

In functie de valoarea capacitatii se

recomanda unul din cele doua montaje

Montajul aval se utilizeaza la masurarea capacitatilor de valori mari , cand circuitul condensatorului este strabatut de curenti mari si putem neglija IV fata de IA;

130. .Metoda Voltmetrului, Ampermetrului si Wattmetrului.

Este o metoda industriala indirecta, ce ia in considerare si pierderile in condensator printr-o rezistenta RX in serie cu capacitatea CX. Conectarea celor 3 aparate de masura poate fi realizata in montaj amonte sau aval (fig 2).

Page 26: Raspunsuri MEE SEM II Partea a I

Impedanta circuitului echivalent al condensatorului este data de relatia:

(1)

, iar capacitatea CX se poate exprima sub forma (2)

Parametrii schemei se determina prin calcul pe baza masuratorilor si anume: ( neglijand consumul de putere activa al aparatelor)

Impedanta Zc se determina prin raportul dintre tensiunea indicata de voltmetrul V si curentul masurat cu ampermetrul A.

Rezistenta RCx se poate calcula pe baza puterii active Pw masurata cu wattmetrul W;

; ; si

(3) Inlocuind (3) in (2) vom obtine :

Obs: Pentru cresterea preciziei masurarii este necesar ca la determinarea rezistentei RCx sa se tina seama de tipul montajului.

131. Metoda comparatiei

Page 27: Raspunsuri MEE SEM II Partea a I

Este utilizata la determinarea capacitatii CX a condensatorului fara pierderi si consta in compararea intre capacitatea necunoscuta CX si o capacitate etalon Ce conform fig 3.

Masurand succesiv curentii Ie si IX si neglijand rezistenta interna a ampermetrului RA vom obtine:

Ie= CeU; IX= CXU; Impartind relatiile membu cu membru

rezulta:

CX=Ce

Daca se utilizeaza o capacitate Ce variabila dar de valoare cunoscuta, se poate regla pana la egalitatea curentilor Ie= IX , situatie in care CX= Ce

132. Metoda puntii simple de curent alternativ

Un exemplu de punte simpla de c.a. pentru masurarea capacitatii condensatoarelor fara pierderi este prezentata in fig 4.

Din conditia de echilibru a puntii XCxR2=XCeR1

Page 28: Raspunsuri MEE SEM II Partea a I

sau

;

Obs: Masurarea este independenta de frecventa sursei iar in diagonala de masura a puntii se conecteaza un un galvanometru cu vibratii pentru frecvente industriale.

133. Metoda directa: Consta in masurarea inductivitatii proprii L cu ajutorul henrymetrului. Acesta este un aparat electrodinamic, de tip logometru care are o bobina fixa strabatuta de curentul I si 2 bobine mobile strabatute de curentii I1 si I2 conform fig 5, bobine ce sunt inseriate cu bobinele de inductivitati L si Le.

Daca se neglijeaza reactantele bobinelor mobile fata de reactantele inductive Le si

L , curentii sunt dati de relatiile: si .

Deoarece deviatia a logometrului electrodinamic este o funcite de raportul curentilor ce strabat bobinele mobile, se obtine:

deci scara

henrymetrului poate fi gradata in unitati de inductivitate. _________________________________________________________________

134. Metoda voltampermetrica

Page 29: Raspunsuri MEE SEM II Partea a I

Este o metoda indirecta de masurare a inductivitatii proprii si consta in masurarea valorilor efective ale tensiunii U si a curentului I ce strabate o bobina conectata la o sursa de tensiune sinusoidalade frecventa cunoscuta f. Conform legii lui Ohm pentru circuite de c.a.

De unde rezulta :

in care Rb este rezistenta bobinei masurata in c.c. In functie de valoare rezistentei bobinei se poate folosi varianta de montaj aminte

sau aval. In fig 6.a si 6.b schema de principiu si dagrama fazoriala corespunzatoare montajului amonte.

Uv=UA+URb+ULb sau

sau

135. Este o metoda indirecta de masurare a inductivitatii proprii si consta in

masurarea valorilor efective ale tensiunii U si a curentului I ce strabate o bobina conectata la o sursa de tensiune sinusoidalade frecventa cunoscuta f. Conform legii lui Ohm pentru circuite de c.a.

Page 30: Raspunsuri MEE SEM II Partea a I

De unde rezulta :

in care Rb este rezistenta bobinei masurata in c.c.In cazul montajului aval, a carui schema de principiu si diagrama fazoriala sunt

prezentate in fig 7.a,b curentul masurat de ampermetru este dat de :

; ; ;

Page 31: Raspunsuri MEE SEM II Partea a I

Obs: Montajul amonte se recomanda pentru situatiile in care Rb>>RA ( curenti mici si tensiuni mari) , iar montajul aval pentru curenti mari ( I>>IV) si tensiuni mici.

136. Metoda puntilor de C.A

Exista mai multe tipuri de punti pentru masurarea inductivitatii proprii. In fig 8 este prezentata o punte simpla de tip Maxwell. Echilibrarea puntii se poate obtine prin varierea lui L2, a raporutului R2/R1 , precum si a rezistentelor R2 si R3

Din conditia de echilibru a puntii se obtine :

O alta punte utilizata frecvent la masurarea parametrilor bobinelor este puntea Maxwell-Wien prezentata in fig. 9

La echilibrul puntii rezulta relatiile:

;

137. Punti universale (R,L,C)

Sunt punti cu mai multe functiuni, selectate cu ajutorul unor comutatoare prevazute in schema constructiva si plasate pe panoul frontal. Elementele variabile folosite in mod curent sunt rezistente si capacitati in decade.In fig 10 sunt prezentate schemele principale realizate in cazul masurarii rezistentelor(a),indunctivitatilor proprii(b) si capacitatii condensatorului(c)

Page 32: Raspunsuri MEE SEM II Partea a I

Masurarea resitentelor electrice se realizeaza in c.c. cu un montaj de punte Wheatstone( fig 10 a) la care se variaza rezistenta R1 si raportul R3/R4 cu care se schimba gama de masurare cuprinsa intre 0,1 si 108.

Masurarea se realizeaza cu schema din fig 10 b care este o punte Maxwell-Wie.. obtinuta prin conectarea unei capacitati etalon variabile C4 in paralel cu R4. Se pot masura inductivitati cuprinse intre 10H si 100H, precum si rezistentele bobinelor.

Schema din fig. 10c este o punte SAUTY-NERNST ce se obtine prin comutarea

grupului C||R din latura 4 in latura 3. Domeniul de masurare este cuprins intre 10pF si 1000F.

Alimentarea generala a puntii se face de la reteaua industriala de 50Hz,iar in interiorul puntii se afla un genrator electric stabilizat care produce o tensiune alternativa cu frecvente cuprinse intre 32Hz si 1000Hz si un redresor pentru alimentarea puntii cu tensiune continua.

Ca aparat de zero se foloseşte un instrument magnetoelectricmontat direct in cazul functionarii in c.c. si prin intermediul unei scheme de redresoare si amplificare in cazul functionarii in c.a.

138. Metoda indirecta de masurare a inductivitatii mutuale consta in masurarea inductivitatilor totale aditionale Lad si ndiferentiale Lop a doua bine cuplate magnetic si determinarea prin calcul a inductivitatii mutuale M.

Page 33: Raspunsuri MEE SEM II Partea a I

Pentru aceasta cele doua bobine de inductivitati proprii L1 , respectiv L2 se leaga in serie aditional ca in figura 11a masurandu-se astfel printr-una din metodele cunoscute Lad. Se masoara apoi Lop conectand bornele ca in figura 11b.

a) b)Fig. 11.

Valorile inductivităţii totale măsurate sunt date de relaţiile: (1) (2)

Scăzând (2) din (1) => sau

139. Metoda voltampermetrică. Este tot o metodă indirectă ce utilizează pentru măsurarea inductivităţii mutuale schema din figura 12.

1A

2V1L 2L

b 1R b 2R

*1I

2I

V 2R~U 1

Fig. 12.

Conform schemei, bobina 1 se alimentează de la o sursă de tensiune alternativă sinusoidalǎ de frecvenţǎ f1 şi valoare efectivă U1, iar tensiunea indusă în bobina 2 se măsoară cu voltmetrul V2. Valoarea efectivă a curentului I1 prin bobina 1 se măsoară cu ampermetrul A1.

Valoarea instantanee a tensiunii e2 indusă în bobina 2 de fluxul variabil al bobinei

1 este dată de relaţia: .

Neglijând impedanţa bobinei 2 faţă de rezistenţa foarte mare RV2 a voltmetrului V2, putem scrie:

sau

Page 34: Raspunsuri MEE SEM II Partea a I

din care: ;

140. METODA PUNŢII DE CURENT ALTERNATIVExistă mai multe tipuri de punţi ce permit măsurarea inductivităţii mutuale, punţi

din care prezentăm puntea CAREY-FORSTER a cărei schemă este prezentată în figura 13. Puntea are o latură cuplată magnetic şi o capacitate etalon C1 ca element de comparaţie şi permite determinarea atât a inductivităţii mutuale Mx, cât şi a inductivităţii unei bobine.

Fig. 13.

Puntea mai are rezistoarele variabile r2, R1 şi R4, iar impedanţa laturii AD este nulă ( ).

La echilibrul punţii:;

adică:

=>

=>

=>

Page 35: Raspunsuri MEE SEM II Partea a I

=> sau

Astfel, cunoscând valorile C1, R2, R4 se determină Mx din care se poate determina şi inductivitatea proprie L2 (cunoscându-l şi pe R1).

141. MĂSURAREA PARAMETRILOR R, Z, X PRIN METODA INDUSTRIALĂMetoda presupune utilizarea unui voltmetru ce măsoară valoarea efectivă a

tensiunii la bornele impedanţei Z, a unui ampermetru ce indică valoarea efectivă a curentului absorbit de impedanţă şi a unui wattmetru pentru măsurarea puterii active consumate de impedanţă conform schemei din figura 14.

Fig. 14.

Notând cu PW, U şi I indicaţiile wattmetrului, voltmetrului şi ampermetrului şi cu RWU, RV şi Re rezistenţele circuitului de tensiune al wattmetrului, voltmetrului şi

rezistenţa lor echivalentǎ: rezultǎ pentru Rx, Xx şi Zx relaţiile:

Dacǎ Re<<<Rx, se pot folosi relaţiile aproximative, în care se neglijeazǎ consumul propriu al aparatelor de mǎsurat:

; ;

Page 36: Raspunsuri MEE SEM II Partea a I

142. Metoda votampermetricǎ. Este o metodǎ industrialǎ indirectǎ ce are în vedere relaţia dintre puterea debitatǎ sau absorbitǎ şi tensiunea şi curentul prin circuit:

P=UI [W]Existǎ două variante de montaj: montajul amonte a cǎrei schemǎ este prezentatǎ în

figura 15a şi montajul aval (figura 15b).

a) b)Fig. 15.

Dacǎ UV şi IA sunt indicaţiile aparatelor ale cǎror rezistenţe interne au fost notate cu RV şi RA, puterile absorbite de receptorul R pentru cele 2 variante de montaj sunt date de relaţiile:

- pentru montajul amonte:

- pentru montajul aval:

Observaţii:

* În relaţia de mai sus: respectiv reprezintǎ consumurile

proprii ale aparatelor** Întrucât puterile consumate de aparate sunt foarte mici (0,5 5)W, acestea, de

regulǎ se neglijeazǎ, puterea calculându-se ca produsul indicaţiilor celor douǎ aparate.*** Varianta de montaj amonte se recomandǎ pentru mǎsurarea puterilor când

R>>RA, iar montajul aval pentru rezistenţe R<<RV.

143. Metoda wattmetrului. Este o metodǎ directǎ, permiţând determionarea mai operativǎ şi mai exactǎ a puterilor debitate sau absorbite.

Datoritǎ constucţiei simple, robusteţii şi preciziei ridicate, wattmetrul electrodinamic are o largǎ utilizare în practicǎ. Simbolurile uzuale folosite pentru reprezentarea wattmetrului sunt prezentate în figura 16.

Fig. 16.

Page 37: Raspunsuri MEE SEM II Partea a I

Bobina de curent, realizatǎ cu numǎr mic de spire şi secţiune mare, se înseriazǎ cu receptorul şi este bobina fixǎ, în timp ce bobina de tensiune este realizatǎ cu un numǎr mare de spire subţiri, se conecteazǎ în paralel cu receptorul şi este bobina mobilǎ a wattmetrului.

Dupǎ modul de legare în circuitul de mǎsurare al celor 2 bobine rezultǎ cele 2 varinate de montaj, amonte şi aval, ale cǎror scheme sunt prezentate în figura 17.

a) b)Fig. 17.

Curentul I2, care parcurge bobina de tensiune este direct proporţional cu tensiunea U, iar curentul I1 din bobina de curent este chiar curentul I ce trece prin receptor, astfel cǎ indicaţia α a wattmetrului este datǎ de relaţia: α=KUI=KP.

Observaţii:* Pentru ca indicaţia wattmetrului sǎ fie corectǎ, curenţii prin bobinele aparatului

trebuie sǎ aibǎ sensuri bine determinate, motiv pentru care câte una din bornele circuitului de curent şi de tensiune sunt marcate distinctiv (steluţǎ, asterisc, sǎgeatǎ sau literele U şi I).

** La mǎsurarea puterilor mici se pot comite erori din cauza consumurilor de putere ale aparatelor de masurat. Astfel, în montajul amonte, wattmetrul mǎsoarǎ pe lângǎ puterea absorbitǎ de receptor şi puterea consumatǎ de bobina de curent: pWI=RWII2, iar în montajul aval şi puterea consumatǎ de circuitul de tensiune al wattmetrului:

.

144. Mǎsurarea puterii în circuitele de curent alternativ monofazat1. Mǎsurarea puterii active în circuitele de c.a. monofazatPuterea activǎ P consumatǎ de un receptor monofazat sau debitatǎ de o sursǎ

monofazatǎ care are la borne tensiunea u şi este parcurs de curentul i se defineşte ca valoarea medie a puterii instantanee p=u∙i pe un numǎr întreg de perioade:

Dacǎ u şi i sunt sunt mǎrimi sinusoidale având valorile instantanee:

Page 38: Raspunsuri MEE SEM II Partea a I

curentul i fiind defazat cu unghiul φ în urma tensiunii atunci puterea activǎ rezultǎ:P=UIcosφ [W]

Produsul: UI=S [VA] este puterea aparentǎ, iar este factorul de

putere al circuitului.Dacǎ avem în vedere reprezentarea în complex simplificat a mǎrimilor alternative

sinusoidale:

Dacǎ tensiunea şi curentul sunt mǎrimi nesinusoidale (dar alternative periodice) ele pot fi scrise sub forma unor serii FOURIER:

iar puterea activǎ obţinutǎ dupǎ efectuarea calculelor va fi:

unde: φn=αn-βn este defazajul dintre armonicile de ordinul n de tensiune şi curent.Mǎsurarea puterii active se poate realiza prin metode directe -cu ajutorul

wattmetrelor- sau indirecte (metoda celor 3 aparate).

145. MǍSURAREA PUTERII ACTIVE CU AJUTORUL WATTMETRULUI ELECTRODINAMIC

Curentul I absorbit de receptor parcurge bobina fixǎ (de curent) a wattmetrului, în timp ce bobina mobilǎ a acestuia înseriatǎ cu o rezistenţǎ adiţionalǎ Ra, este alimentatǎ la tensiunea U şi este parcursǎ de un curent I2 conform figurii 1.

Fig. 1.

Dacǎ şi , atunci:

; deoarece:

Page 39: Raspunsuri MEE SEM II Partea a I

Deviaţia α a wattmetrului este proporţionalǎ cu valorile evective ale curenţilor prin cele 2 bobine şi cu cosinusul unghiului dintre aceştia:

Observaţii:1) Deviaţia α a wattmetrului este proporţionalǎ cu puterea activǎ, scara

wattmetrului electrodinamic fiind astfel uniformǎ2) Bornele de intrare ale bobinelor de curent şi tensiune sunt marcate distinctiv,

asigurându-se astfel deviaţia acului indicator în sensul normal al scalei gradate atunci când P>0.

3) Dacǎ unghiul de defazaj φ dintre tensiune şi curent depǎşeşte 900 (cosφ<0, P<0), deviaţia devine negativǎ. Pentru a obţine deviaţia în sensul normal al scǎrii, se inverseazǎ polaritatea uneia dintre borne (de regulǎ a celei de tensiune), iar citirea se considerǎ cu sensul minus.

4) În cazul în care tensiunea de alimentare a bobinei de tensiune a wattmetrului depǎşeşte valoarea nominalǎ a acesteia extinderea domeniului de tensiune se realizeazǎ pânǎ la 1200V prin conectarea în circuitul de tensiune a unor rezistenţe adiţionale, iar pentru tensiuni mai mari se utilizeazǎ transformatoare de tensiune cu tensiunea nominalǎ secundarǎ de 100V.

Extinderea domeniului de curent se realizeazǎ fie prin conectarea secţiunilor bobinei fixe în montaj serie sau paralel (în raport 1:4) fie prin utilizarea transformatoarelor de curent, cu curent nominal secundar de 5A sau 1A.

5) Din relaţia => unde KW este constanta wattmetrului.

Determinarea acesteia se face pe baza valorilor nominale ale tensiunii, curentului şi factorului de putere (de regulǎ = 1) valori pentru care deviaţia α=αmax:

[W/div]

Exemplu: In=5A; Un=300V; cosφn=1; αmax=150 =>

6) Întrucât este posibilǎ supraîncǎrcarea bobinelor de curent sau tensiune fǎrǎ ca deviaţia acului indicator al wattmetrului sǎ depǎşeascǎ valoarea maximǎ, se recomandǎ urmǎrirea simultanǎ a tensiunii şi curentului cu ajutorul unor aparate corespunzǎtoare.

7) Schemele de montaj ale wattmetrelor pentru masurarea puterii active în circuitele monofazate sunt prezentate în figura 2.

a) b)Fig. 2.

Page 40: Raspunsuri MEE SEM II Partea a I

Pentru eliminarea erorilor determinate de consumurile proprii ale aparatelor la determinarea puterilor absorbite de receptorul R, respectiv debitate de sursa G se vor folosi relaţiile:

a) Puterea consumatǎ de receptor PR:

- montajul amonte:

- montajul aval:

b) Puterea debitatǎ de sursǎ PG:

- montajul amonte:

- montajul aval:

8) În cazul mǎsurǎrii puterilor active la un cosφ scǎzut, apar erori suplimentare de mǎsurare datoritǎ inductivitǎţii bobinei de tensiune a wattmetrului.

Astfel, dacǎ notǎm cu δ unghiul de defazaj al curentului din bobina de tensiune şi tensiunea aplicatǎ, eroarea suplimentarǎ introdusǎ la mǎsurarea puterii active va fi:

Considerând ; se va obţine:

unde δ este exprimat în radiani iar δ' în minute. Reducerea acestei erori se poate realiza prin:

- şuntarea bobinei de tensiune a wattmetrului cu o impedanţǎ inductivǎ- şuntarea unei porţiuni a rezistenţei adiţionale cu un condensator de valoare

convenabilǎ

~~~~~~~~~~~BAFTA LA INVATAT~~~~~~~~~~