Varmeter

Varmeterul este un instrument pentru măsurarea puterii electrice reactive generate pe o secțiune a unei linii electrice.

În circuitele electrice sub curent alternativ și tensiune, puterea totală este dată de combinația a două contribuții distincte:

puterea activă, măsurată în wați , responsabilă pentru marea majoritate a fenomenelor vizibile (căldură, ridicarea sarcinilor etc.)
puterea reactivă, în cuadratură (90 ° defazată) față de puterea activă, măsurată în voltampere reactivă sau VAR (dimensional egală cu wattul), responsabilă pentru câmpurile electromagnetice variabile exploatate în funcționarea motoarelor electrice și a altor elemente secundare fenomene.

Pentru măsurarea celor două contribuții de putere se utilizează instrumente diferite: pentru puterea activă se folosește wattmetrul, în timp ce pentru puterea reactivă se folosește varmeterul.

Definiție

Puterea reactivă $Î$ ${\ displaystyle Q}$ $Î$ generat de un circuit electric este un parametru definit astfel:

Q=V_{\mathrm {eff} }I_{\mathrm {eff} }\cdot \mathrm {sen} \,{\varphi }

{\ displaystyle Q = V _ {\ mathrm {eff}} I _ {\ mathrm {eff}} \ cdot \ mathrm {sen} \, {\ varphi}}

{\ displaystyle Q = V _ {\ mathrm {eff}} I _ {\ mathrm {eff}} \ cdot \ mathrm {sen} \, {\ varphi}}

unde este:

V _eff = valoarea efectivă a tensiunii
I _eff = valoarea curentă efectivă
$\phi$ ${\ displaystyle \ phi}$ $\ phi$ = defazare între tensiune și curent.

Trebuie remarcat faptul că puterea reactivă este maximă în valoare absolută atunci când tensiunea și curentul sunt în cuadratură ( $\phi$ ${\ displaystyle \ phi}$ $\ phi$ = 90 ° sau 270 °) în timp ce anulați atunci când factorul $\sin \phi$ ${\ displaystyle \ sin \ phi}$ ${\ displaystyle \ sin \ phi}$ este zero, adică când tensiunea și curentul sunt în fază ( $\phi$ ${\ displaystyle \ phi}$ $\ phi$ = 0 °) sau în push-pull ( $\phi$ ${\ displaystyle \ phi}$ $\ phi$ = 180 °).

În cazul tensiunii și curentului continuu, defazarea este considerată egală cu zero, din care se concluzionează că, în acest caz, puterea reactivă este întotdeauna zero (așa cum se confirmă și în ceea ce privește fenomenele fizice asociate acestui parametru). Din acest motiv, varmeterul este utilizat exclusiv pentru măsurători pe circuite cu curenți alternativi și tensiuni.

Principii și caracteristici de construcție

Varmeterul ideal este modelul teoretic, format din doi bipoli separați electric care se influențează reciproc magnetic. Un circuit se numește voltmetru, cu toate cerințele aferente (vezi voltmetrul ), iar celălalt circuit se numește amperometric, cu toate cerințele aferente (vezi ampermetru ).

Dispozitivele reale folosesc principiul sticlei ideale, dar aproximează funcționarea acestuia și sunt realizate în conformitate cu diverse metode tehnologice.

Instrumentul este capabil să măsoare puterea reactivă prin măsurarea simultană a valorilor de tensiune, curent și defazare între tensiune și curent. Deși din punct de vedere matematic și teoretic ar fi posibil să se obțină același rezultat prin măsurarea separată a tensiunii (cu un voltmetru ), a curentului (cu un ampermetru ) și a fazei (cu un cosfimetru și apoi exploatarea relațiilor trigonometrice ), în realitate, această procedură nu este utilizată atât pentru complexitatea sa, cât și pentru faptul că măsurarea ar fi afectată de o eroare generală egală cu combinația erorilor instrumentelor individuale.

Mecanismele de construcție utilizate pentru varmetre sunt de așa natură încât instrumentul, la fel ca wattmetrele, este extrem de sensibil la curenți și tensiuni excesive, care pot provoca moartea lor silențioasă , fenomen prin care instrumentul este deteriorat distructiv fără a fi observat. manifestări evidente în momentul deteriorării. Din acest motiv, este necesar să se utilizeze varmeterul cuplat cu un voltmetru și un ampermetru care au scopul de a ține sub control orice supratensiune sau supracurent dăunător.

În ceea ce privește celelalte instrumente de măsurare , parametrii fundamentali care caracterizează calitatea sticlei sunt trei:

clasa de precizie, sau pur și simplu clasa, exprimată în formă numerică; un instrument este cu atât mai precis când valoarea clasei sale este scăzută
debitul, adică valoarea maximă măsurabilă
rezoluția, adică valoarea minimă care poate fi măsurată cu certitudine.

Un alt parametru nu mai puțin important este tensiunea de izolație.

Tipuri de varmeter

Același subiect în detaliu: wattmetru .

Varmeter electrodinamic

Acest instrument derivă direct din wattmetrul electrodinamic corespunzător, cu singura diferență că cuplul de acționare, în loc să fie proporțional cu cosinusul unghiului, între tensiune și curent, este proporțional cu sinusul aceluiași unghi (măsurare în cuadratură).

Pentru a obține acest rezultat, este suficient să vă asigurați că curentul care circulă în circuitul voltmetric este defazat cu un unghi drept întârziat. Acest lucru se obține prin inserarea unei inductanțe de valoare adecvată în serie cu circuitul corespunzător, astfel încât cuplul de antrenare să fie obținut din relația:

$C_{m}=K\cdot V\cdot I\cdot \cos {\left(90^{\circ }-\phi \right)}=K\cdot V\cdot I\cdot \sin \phi =K\cdot Q$ ${\ displaystyle C_ {m} = K \ cdot V \ cdot I \ cdot \ cos {\ left (90 ^ {\ circ} - \ phi \ right)} = K \ cdot V \ cdot I \ cdot \ sin \ phi = K \ cdot Q}$ ${\ displaystyle C_ {m} = K \ cdot V \ cdot I \ cdot \ cos {\ left (90 ^ {\ circ} - \ phi \ right)} = K \ cdot V \ cdot I \ cdot \ sin \ phi = K \ cdot Q}$

unde este:

$C_{m}$ ${\ displaystyle C_ {m}}$ ${\ displaystyle C_ {m}}$ = Cuplul de antrenare
K = constantă în funcție de instrument (depinde de caracteristicile de construcție)
V = valoarea efectivă a tensiunii
I = valoarea efectivă a curentului
$\phi$ ${\ displaystyle \ phi}$ $\ phi$ = unghiul de fază între tensiune și curent

Varmeter electronic

Există varmetere electronice cu afișaj analog și digital.

Sticlă cu inducție

Acest instrument derivă direct din tipul corespunzător de wattmetru, cu toate punctele forte și punctele sale slabe. Deoarece cuplul de antrenare este proporțional cu sinusul unghiului dintre fluxurile magnetice produse de cei doi electro-magneți, este suficient ca fluxurile magnetice care acționează pe discul de aluminiu să fie proporționale cu tensiunea de alimentare și curentul de circulație.

Sticlă cu factor de putere ridicat

Pentru măsurători pe circuite cu factor de putere ridicat, varmeterele descrise nu pot fi utilizate și trebuie utilizate metode indirecte, chiar dacă teoretic pot exista varmetre care, la fel ca wattmetrele corespunzătoare, posedă perechea antagonistă, cea creată de arc, chiar slăbită. 10 ori.

Varmeter trifazat

Tot în acest caz se folosește metoda indirectă, chiar dacă există varmetere trifazate. Este suficient să cuplați mecanic mai multe echipaje monofazate și să conectați electric instrumentele astfel încât acestea să fie în inserția Aron .

Portalul Electromagnetismului

Portal electrotehnic