Неподвижная катушка, выполненная из довольно толстого провода, имеет очень малое активное сопротивление и называется последовательной обмоткой. Ее включают в цепь последовательно, подобно амперметру.
На электрической схеме ваттметр изображают, как по-
1 а казано на рис. 3.22. Одна пара концов (на рисунке распо- / ЛХ. ложена горизонтально) принадлежит последовательной обмотке, другая пара концов (на рисунке расположена
| Ь вертикально) — параллельной. На концах одноименных зажимов обмоток (например, у начала обмоток) принято
Рис. 3.22 ставить точки.
Вращающий момент ваттметра, а следовательно, и его показания пропорциональны действительной части произведения комплексного напряжения на параллельной обмотке ваттметра на сопряженный комплекс тока /, втекающего в конец последовательной (токовой) обмотки ваттметра, снабженной точкой:
^Uohl = Uahlcos[UQbl).
Напряжение на параллельной обмотке берут равным разности потенциалов между ее концом, имеющим точку (точка п), и ее концом, не имеющим точки (точка Ь). Предполагается, что ток втекает в конец последовательной обмотки, у которого поставлена точка.
Цена деления ваттметра определяется как частное от деления произведения номинального напряжения на номинальный ток (указывают на лицевой стороне прибора) на число делений шкалы.
Пример 41. Номинальное напряжение ваттметра 120 В. Номинальный ток 5 А. Шкала имеет 150 делений. Определить цену деления ваттметра.
Решение. Цена деления ваттметра равна 120-5/150 = 4 Вт/дел.
§ 3.24. Двухполюсник в цепи синусоидального тока. На схеме (рис. 3.23) изображен пассивный двухполюсник, подключенный к источнику ЭДС. Входное сопротивление двухполюсника ZBX = Ё//. В общем случае
ZBX = /?вх + =ге'ф.
При > 0 входное сопротивление имеет индуктивный характер (<р > 0), при Хлх <0— емкостный и при Л"вх =0— чисто активный.
Входная проводимость Увх представляет собой величину, обратную входному сопротивлению: Увх = 1/ZBX.
Входное сопротивление можно определить расчетным путем, если известна схема внутренних соединений двухполюсника и характер и значения сопротивлений, либо опытным путем.
При опытном определении входного сопротивления двухполюсника собирают схему (рис. 3.24, а), в которой амперметр измеряет ток /, вольтметр •— напряжение = U на входе двухполюсника. Ваттметр измеряет Re(L/wft /), т. е. активную мощность Р =U / costp. Модуль входного сопротивления г =(///. При делении Р на произведение U 1 получают косинус угла между напряжением и током: coscp = ~y. По косинусу угла находят sin ф и затем находят /?8Х - z со$ф и %вх = z sin ф.
 |
|
 |
Так как косинус есть функция четная, т. е. со5(-ф) = созф, то измерения необходимо дополнить еще одним опытом, который позволил бы путем сопоставлений показаний амперметра в двух опытах выявить знак угла ф. Для определения знака угла ф можно воспользоваться специальным прибором — фазометром — либо, при его отсутствии, проделать следующий опыт: параллельно исследуемому двухполюснику замыканием ключа К подключают небольшую емкость С (рис. 3.24, а).
Если показания амперметра при замыкании ключа К станут меньше, чем они были при разомкнутом ключе, то угол ф положителен и входное сопротивление Z = ze7<₽ имеет индуктивный характер (рис. 3.24, б). Если показания амперметра при замыкании ключа станут больше, то ср отрицательно и входное сопротивление имеет емкостный характер (рис. 3.24, в).
На векторных диаграммах (рис. 3.24, б, в) I — ток через двухполюсник; 1С— ток через емкость, который опережает напряжение U на входе двухполюсника на 90°. Штриховой линией показан ток через амперметр при замкнутом ключе. Сопоставление этого тока с током / и подтверждает приведенное заключение.
Пример 42. В схеме рис. 3.24, a U -120 В. / ~ 5 А; Р = 400 Вт. Замыкание ключа К приводит к уменьшению показаний амперметра. Определить входное сопротивление двухполюсника.
Решение. Модуль входного сопротивления
z = U// = 24 Ом;
Р 400
cos ф =------ =----------- 0,666; sin ф = 0,745.
UI 120-5
Таким образом,
Лвх = z cos ф = 24 • 0.666 = 16 Ом;
/VBX = z sin ф = 24 • 0,745 » 17,9 Ом.
Комплекс входного сопротивления ZBX = 16 + j 19,9 Ом.
§ 3,25. Резонансный режим работы двухполюсника. Пусть двухполюсник содержит один или несколько индуктивных элементов и один или несколько конденсаторов. Под резонансным режимом (режимами) работы такого двухполюсника понимают режим (режимы), при котором входное сопротивление двухполюсника является чисто активным. Следовательно, для определения условий наступления резонанса необходимо приравнять к нулю мнимую часть комплекса входного сопротивления двухполюсника. Такой способ справедлив, если не пренебрегать активными сопротивлениями индуктивных катушек.
По отношению к внешней цепи двухполюсник в резонансном режиме ведет себя как активное сопротивление, поэтому ток и напряжение на его входе совпадают по фазе. Реактивная мощность двухполюсника при этом равна нулю.
Различают две основные разновидности резонансных режимов: резонанс токов и резонанс напряжений.