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法学电动力计瓦特表——构造和工作原理
电动力计或简称为动力计瓦特表是一种广泛用于测量直流和交流电功率的仪表。
它的工作原理是基于动力计原理，即在两个通电导体之间存在机械力。
电动力计的构造
电动力计瓦特表具有一个分为两部分的固定线圈，该线圈串联在负载上并承载负载电流 (I1)。动圈通过一个串联倍率电阻 (R) 连接到负载两端，并承载与负载电压成比例的电流 (I2)。固定线圈称为电流线圈，动圈称为电压线圈。控制扭矩由两个螺旋弹簧提供。电动力计瓦特表采用空气摩擦阻尼。一个指针连接到动圈上。
电动力计的工作原理
当电动力计瓦特表连接到电路中以测量电功率时，电流线圈承载负载电流，电压线圈承载与负载电压成比例的电流。由于两个线圈中的电流，它们之间会产生机械力，导致动圈（电压线圈）移动，从而带动连接在其上的指针。指针停留在偏转力矩和控制力矩相等的位置。
当电路中的电流反向时，电流线圈和电压线圈中的电流都会反向，因此偏转力矩的方向保持不变。因此，电动力计瓦特表可用于测量直流和交流功率。
偏转力矩
电动力计瓦特表的偏转与直流和交流电路中的负载功率成正比。
直流电路 – 当瓦特表连接到直流电路中进行功率测量时，负载消耗的功率为VI1。
$$偏转力矩(\tau_{d})\varpropto\:I_{1}I_{2}$$
由于电流 I2 与负载电压 V 成正比，因此
$$偏转力矩(\tau_{d})\varpropto\:I_{1}V\varpropto\:负载功率$$
交流电路 – 当瓦特表连接到交流电路中以测量负载功率时。考虑在任何时刻，流过负载的电流为 i，负载两端的电压为 v，负载的功率因数假定为滞后 cos φ。
$$
$$v=V_{m}\sin\theta$$
$$i=I_{m}\sin(\theta-\varphi)$$
$$瞬时偏转力矩\varpropto$$
$$v\:i$$
由于运动系统的惯性，指针无法跟随瞬时功率的快速变化。因此，瓦特表指示平均功率。
$$\therefore\:平均偏转力矩(\tau_{d})\varpropto\:一个周期内vi的平均值$$
$$\tau_{d}\varpropto\:\frac{1}{2\pi}\int_{0}^{2\pi}V_{m}I_{m}\sin\theta\sin(\theta-\varphi)d\theta\varpropto\:\frac{V_{m}I_{m}}{2}\cos\varphi\:\varpropto\:VI\cos\varphi$$
其中，V 和 I 为有效值
$$\tau_{d}\varpropto\:VI\cos\varphi\varpropto\:负载功率$$
由于瓦特表的控制扭矩由弹簧提供，因此
$$\tau_{c}\varpropto\:\theta$$
在稳态条件下，
$$\tau_{d}=\tau_{c}$$
因此，
$$\theta\varpropto\:负载功率$$
因此，电动力计瓦特表具有均匀刻度。
优点
可用于测量交流和直流功率。
具有均匀刻度。
通过适当的设计，可以获得高精度。
缺点
杂散磁场可能会影响瓦特表的读数。为了防止这种情况，仪器应封闭在软铁盒中。
在低功率因数下，电压线圈的电感可能会导致严重的误差。
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