Основные методы компенсации погрешностей ваттметров.

Уменьшение рассмотренных выше погрешностей может быть достигнуто как путем рационального выбора конструкции отдельных узлов прибора, так и путем введения в электрические цепи прибора пассивных или активных звеньев, корректирущих отдельные составляющие. Обычно используется сочетание этих мер, так как эффективность схемной коррекции тем выше, чем меньше корректируемые погрешности, сведенные к возможному минимуму конструктивным путем.

Как следует из выражения (2-5), амплитудная и угловая составляющие погрешности могут быть снижены за счет уменьшения путем сокращения числа витков и геометрических размеров подвижной катушки. Уменьшение индуктивности в сочетании со специальным способом намотки катушек, когда обеспечивается соединение внутреннего слоя неподвижной и внешнего слоя подвижной катушек, способствует и уменьшению погрешностей [см. выражение (2-6)]. Если ток в параллельной цепи при этом остается неизменным, то расширение частотного диапазона сопровождается уменьшением вращающего момента [см. выражение (2-2)] или чувствительности прибора. В работе [36] показано, что расширение частотного диапазона пропорционально корню квадратному из числа, характеризующего

Рис. 2-2

уменьшение Восстановление значения может быть достигнуто путем увеличения однако это ведет к уменьшению сопротивления параллельной цепи, т. е. к увеличению методической погрешности измерения мощности. Другой путь уменьшения не сопровождающийся уменьшением и увеличением потребления прибора, состоит в компенсации индуктивной составляющей полного сопротивления путем подключения конденсатора параллельно или его части (рис. 2-2). Расчет компенсирующей емкости производится исходя из выражения для полного сопротивления параллельной цепи

Угловая погрешность параллельной цепи будет скомпенсирована при условии, что

Вводя обозначение получим

откуда

С помощью конденсатора найденной емкости С оказывается возможным скомпенсировать угловую погрешность только при одном значении частоты и для одного номинального напряжения. Компенсация в диапазоне частот возможна, если так как в этом случае решение уравнения не зависит от частоты:

откуда

При стремлении обеспечить возможно больший частотный диапазон компенсации, т. е. обеспечить минимальное нужно стремиться уменьшить , т. е. выбирать а

В статье [8] показано, что в скомпенсированном таким образом приборе приведенная погрешность при и частотах, отличных от частоты компенсации,

Характер изменения погрешности в ваттметрах аналогичен этому изменению в вольтметрах, однако абсолютные значения этих погрешностей в ваттметрах много меньше, так как индуктивность подвижной катушки много меньше суммарной индуктивности подвижной и неподвижной катушек, определяющих погрешность вольтметров. Кроме того, в ваттметрах, где конструкцией обеспечивается малый угол отклонения подвижной катушки, погрешность не зависит от ее положения. Все это позволяет получить компенсацию погрешности ЭДВ для заданного диапазона частот.

Основным путем уменьшения влияния взаимной индукции, как следует из выражения (2-10), является уменьшение коэффициента связи между катушками: , где — угол между плоскостями катушек. В ЭДВ с компенсацией вращающего момента (см. § 3-2) нулевому положению указателя соответствует взаимно перпендикулярное расположение плоскостей катушек, при котором и . В приборах непосредственной оценки для уменьшения подвижную катушку располагают так, чтобы при установлении указателя на средней отметке шкалы катушка была примерно перпендикулярна плоскости неподвижных катушек. Применение оптического отсчета с многократным отражением обеспечивает отклонение светового указателя на всю длину шкалы при малых , что, кроме уменьшения , способствует линеаризации шкалы.

Уменьшение погрешности от влияния вихревых токов достигается, как следует из выражения (2-9), снижением коэффициента связи между контуром вихревых токов и цепью неподвижных катушек, а также постоянной времени контура вихревых токов. Обе эти задачи решаются конструктивным путем — удалением из сферы действия неподвижных катушек не только ферромагнитных, но вообще металлических деталей. Применяемые в случае крайней необходимости металлические детали изготовляются из материала с большим удельным сопротивлением.

Устранение влияния внешних магнитных полей можно осуществить двумя способами: методическим путем и конструктивными изменениями.

Методический путь требует такой процедуры, при которой результат измерений получают как среднее из двух измерений при двух полярностях входных сигналов. Этот путь, годный только при измерениях на постоянном токе, приводит к существенному усложнению измерений и ему предпочитают конструктивные меры. Таких мер две: астазирование и магнитное экранирование [4].

Каждая из этих мер имеет свои преимущества и недостатки, и единой точки зрения на целесообразность их использования нет. При разработке ваттметров высокой точности В. С. Скрябинский [62] исходил из того, что астазирование имеет в этих случаях явные преимущества. В работе [88] показано, что в

диапазоне частот до 10 кГц можно создать ваттметры высокой точности, применяя только магнитное экранирование.