Mesure de courant continu et alternatif monophasé

De l'expression de la puissance en courant continu P = IU, on peut voir qu'elle peut être mesurée à l'aide d'un ampèremètre et d'un voltmètre par une méthode indirecte. Cependant, dans ce cas, il est nécessaire d'effectuer des lectures simultanées à partir de deux instruments et des calculs, ce qui complique les mesures et réduit sa précision.

Pour mesurer la puissance en DC et courant alternatif monophasé ils utilisent des appareils appelés wattmètres qui utilisent des mécanismes de mesure électrodynamiques et ferrodynamiques.

Les wattmètres électrodynamiques sont produits sous la forme d'appareils portables avec des classes de précision élevées (0,1 - 0,5) et sont utilisés pour des mesures précises de la puissance CA et CC à des fréquences industrielles et élevées (jusqu'à 5000 Hz). Les wattmètres ferrodynamiques se présentent plus souvent sous la forme d'instruments à panneau avec une classe de précision relativement faible (1,5 - 2,5).

De tels wattmètres sont principalement utilisés en courant alternatif à fréquence industrielle. En courant continu, ils présentent une erreur importante due à l'hystérésis des tores.

Pour mesurer la puissance à haute fréquence, on utilise des wattmètres thermoélectriques et électroniques, qui sont un mécanisme de mesure magnétoélectrique équipé d'un convertisseur de puissance active en courant continu. Le convertisseur de puissance effectue l'opération de multiplication ui = p et obtient en sortie un signal qui dépend du produit ui, c'est-à-dire de la puissance.

En figue. 1, et la possibilité d'utiliser un mécanisme de mesure électrodynamique pour construire un wattmètre et mesurer la puissance est montrée.

Riz. 1. Schéma de commutation du wattmètre (a) et diagramme vectoriel (b)

La bobine fixe 1, connectée en série avec le circuit de charge, est appelée le circuit série du wattmètre, la bobine mobile 2 (avec une résistance supplémentaire), connectée en parallèle avec la charge, le circuit parallèle.

Pour un wattmètre constant :

Considérons le fonctionnement d'un wattmètre électrodynamique sur courant alternatif. Diagramme vectoriel fig. 1, b est construit pour la nature inductive de la charge. Vecteur de courant Iu le circuit parallèle est en retard sur le vecteur U de l'angle γ en raison d'une certaine inductance de la bobine mobile.

Il résulte de cette expression que le wattmètre ne mesure correctement la puissance que dans deux cas : lorsque γ = 0 et γ = φ.

Un état γ = 0 peut être atteint en créant résonance de tension dans un circuit parallèle, par exemple, en incluant un condensateur C de la capacité correspondante, comme représenté par une ligne pointillée sur la fig. 1, un. Cependant, la résonance de tension ne sera qu'à une certaine fréquence spécifique. La condition de changement de fréquence γ = 0 est violée. Lorsque γ n'est pas égal à 0, le wattmètre mesure la puissance avec une erreur βy, appelée erreur angulaire.

À une petite valeur de l'angle γ (γ généralement pas plus de 40 - 50 '), erreur relative

Aux angles φ proches de 90°, l'erreur angulaire peut atteindre des valeurs importantes.

La deuxième erreur spécifique des wattmètres est l'erreur causée par la consommation d'énergie de ses bobines.

Lors de la mesure de la puissance consommée par la charge, deux circuits de commutation de wattmètre, différant par l'inclusion de son circuit parallèle (Fig. 2).

Riz. 2. Schémas d'activation de l'enroulement parallèle du wattmètre

Si l'on ne tient pas compte des déphasages entre les courants et les tensions dans les bobines et que l'on considère la charge H comme purement active, les erreurs βa) et β(b), dues à la consommation d'énergie des bobinages du wattmètre, pour le circuits de la fig. 2, a et b :

où P.i et P.ti — respectivement, la puissance consommée par les circuits série et parallèle du wattmètre.

D'après les formules de βa) et β(b), on peut voir que les erreurs ne peuvent avoir des valeurs appréciables que lors de la mesure de la puissance dans des circuits à faible puissance, c'est-à-dire lorsque Pi et P.ti sont proportionnels à Rn.

Si vous changez le signe d'un seul des courants, le sens de déviation de la partie mobile du wattmètre changera.

Le wattmètre a deux paires de pinces (circuits série et parallèle) et selon leur inclusion dans le circuit, le sens de déviation du pointeur peut être différent. Pour le bon raccordement du wattmètre, une pince de chaque paire est marquée d'un «*» (astérisque) et s'appelle la «pince du générateur».