Wattmetry na měření činného výkonu

Wattmetrem měříme elektrický příkon spotřebiče. Je to součin činného proudu I_w a napětí U, tj. P=U.I_w. Proto k měření elektrického pří­konu potřebujeme měřidlo, které má proudovou a napěťovou cívku. Tomuto požadavku vyhovuje především soustava elektrodynamická. Skutečný vý­kon spotřebiče je vždy menší o jeho mechanické a elektrické ztráty. Poměr užitečného výkonu P k příkonu P_e1 je účinností spotřebiče:


kde η (čti éta) je účinnost spo­třebiče.

Příklad: U elektromotoru byl naměřen příkon 15kW. Na štít­ku motoru je uvedena účinnost η=0,8. Na hřídeli spotřebiče
bude skutečný výkon P=P_e1.η=15.0,8=12kW.

I když říkáme, že wattmetrem měříme výkon, míníme tím elektrický příkon spotřebiče.



Wattmetrem lze měřit stejno­směrný i střídavý výkon. Stup­nice je rovnoměrná (obrázek 1). Na obrázku 2 je nakresleno základ­ní schéma zapojení proudové a napěťové cívky wattmetru s jednou měřicí soustavou. Napěťová cívka může být zapojena před proudovou cívku nebo za ní. Většina wattmetrů má proudovou cívku dimenzovánu na 5A. Při měření stejnosměrného výkonu zvětšíme měřicí rozsah wattmetru bočníkem a u střídavého výkonu měřicím transformátorem proudu. Vyrábějí se také wattmetry s proudovou cívkou dimenzovanou na 1A; používá se jich jen tam, kde by dlouhé spojo­vací vedení mezi měřidlem a měřicím transformátorem proudu, při proudu 5A, znamenalo velkou zátěž. U střídavé soustavy pro jmenovité napětí vyšší než 500V se zhotovují wattmetry s napěťovou cívkou na 100 nebo 110V k připojení na měřicí transformátor napětí s převodem X/100 nebo X/110V.


Proudová a napěťová svorka wattmetru, které se připojují na stranu zdroje, jsou označeny šipkou, jež označuje také pokud možno stejný potenciál obou cívek; při změně připojení by mohlo v soustavě vzniknout jiné elektrostatické pole, které se může u přesných wattmetru projevit změnou cejchovní křivky. Předřadník k napěťové cívce se u wattmetrů pro přímé měření, tj. bez měřicích transformátorů proudu, zapojuje za napěťovou cívku, neboť napěťová cívka má proti cívce proudové malý napěťový rozdíl. V tom případě může mít podstatně tenčí izolaci a vyjde konstrukčně lehčí. Tohoto zapojení se však nepoužívá u wattmetrů, které jsou zapojeny na měřicí transformátory proudu, u nichž bývají sekundární svorky uzem­něny. Kdyby se zapojil předřadník za napěťovou cívku tak, jak je pro jednu fázi naznačeno na obrázek 3a, bylo by mezi proudovou a napěťovou cívkou fázové napětí. Při zapojení podle obrázek 3b i podle kreslených schémat dodá­vaných k měřicím přístrojům je předřadník zapojen na fázový vodič. Tím mezi uzemněnou sekundární svorkou transformátoru proudu a napěťovou cívkou bude malý napěťový rozdíl. Protože neznáme přesné vnitřní za­ pojení ani izolační pevnost cívek, budeme se při zapojování řídit sché­matem dodaným k přístroji.

Měření výkonu ve stejnosměrné soustavě
Ve dvouvodičové soustavě použi­jeme wattmetr s jedním měřicím systémem, tj. s jednou cívkou napě­ťovou a jednou proudovou. V trojvodičovém rozvodu použijeme watt­metr dvousystémový. Bez bočníku by se dalo měřit jen do vytížení
proudové cívky, tj. do 5A, např. při napětí 120 V do výkonu P=U.I=120.5=600W. Větší výkon změříme použitím bočníku (obrázek 4). Pro jeden převod bočníku se stupnice wattmetrů ocejchuje přímo v kW. Použijeme-li k tomuto wattmetrů bočník s jiným převodem, vypočítáme si přepočítávací konstantu.


Příklad: Wattmetr pro napětí 120 V byl ocejchován s bočníkem, který měl převod k=50/5 . Největší měřicí rozsah bude P=U.I =120.50=6000W, tj. 6kW.

Použijeme-li bočník s převodem např. k₁=150/5, bude největší měřicí rozsah P₁=U.I₁=120.150=18kW. Přepočítávací konstanta se vy­počítá k_a=P₁/P=18/6=3

Přečte-li se např. výkon 5kW, bude skutečný výkon P=3.5=15kW.