Включенного последовательно нагрузке, и , включенного параллельно ей. Для определения мощности необходимо перемножить показания амперметра и вольтметра.
Значительно чаще мощность в сетях переменного тока измеряют непосредственно с помощью . Этот прибор имеет две катушки, одна из которых (токовая) включается последовательно нагрузке, другая (катушка напряжения) — параллельно.
Наименования и обозначения
Студенты проводят прямые измерения мощности в различных электрических цепях с использованием энергии и используют значения напряжения и тока для расчета мощности. Подключите сетевой адаптер к электросети. Установите ручку на энергопотребление для измерения мощности. Попытайтесь сделать прогнозы о мощности перед проведением измерений. Например, будет ли измерение с двумя лампами последовательно больше или меньше?
Будет ли измерение с двумя параллельными лампами больше или меньше? Затем он использует это уравнение для вычисления мощности. Обратите внимание, как мощность рассчитывается по напряжению и току. Используйте значения напряжения и тока для объяснения различий в мощности в каждой из цепей. Поверните ручку на энергопотреблении, чтобы измерить энергию и проверить свои прогнозы. Ключевыми идеями, которые могут быть обучены этой деятельности, являются следующие.
Рис.1. Схемы включения ваттметров для измерения мощности трехфазного тока: а - при равномерной нагрузке; б - при соединении приемников энергии треугольником и равномерной нагрузке фаз; в - при неравномерной нагрузке фаз.
Для измерения мощности в сетях однофазного переменного тока применяют одноэлементные приборы ферродинамической системы типа Д307 и переносные типа Д568. Прибор имеет две катушки. Катушка напряжения, имеющая большое число витков, расположена внутри неподвижной катушки тока и укреплена на оси. На оси закреплена и указательная стрелка прибора. Взаимодействие токов последовательной и параллельной катушек создает вращающий момент, поворачивающий ось со стрелкой. Отклонения стрелки пропорциональны активной мощности приемника. Изменение направления тока (т. е. фазы) на 180° в одной из обмоток ваттметра вызывает отклонение стрелки в противоположную сторону. Поэтому зажимы катушек (токовой и напряжения), которые соединены вместе и присоединены к источнику, называют генераторами и обозначают звездочкой.
Для измерения в цепях трехфазного тока с равномерной нагрузкой фаз пользуются одноэлементным ваттметром, включенным в одну из фаз по схеме, показанной на рис. 1,а,б. В этом случае показания прибора необходимо утроить.
Прибор нужно включать так, чтобы по последовательной обмотке протекал фазный ток, а параллельная обмотка была включена на фазное напряжение.
Мощность в простых электрических цепях зависит от количества и расположения мощности ламп, которые могут быть рассчитаны из измерений энергии напряжения и тока, могут быть рассчитаны по измерениям мощности и времени. Существенной идеей, необходимой для понимания электрических цепей, является различие между напряжением и током. Использование двух отдельных приборов подчеркивает, что, например, в цепи, содержащей батарею и лампу, вольтметр измеряет напряжение на батарее, а амперметр измеряет ток через цепь.
Если энергетик вводится до того, как это различие сделано, тогда оно просто становится «магическим ящиком», который измеряет все. Однако, как только концепции будут дифференцированы, то возможность просто поворачивать ручку на энергии, чтобы перемещаться между дисплеями разных значений, может быть очень эффективным способом для студентов, чтобы понять, как понятия напряжения, тока, мощности и энергии относятся к каждому Другие. Мощность будет ниже для двух ламп последовательно и выше для двух ламп параллельно.
При режиме неравномерной нагрузки фаз мощность в трехпроводных системах можно измерить двумя ваттметрами, включенными как показано на рис. 1,в. В этом случае мощность, учитываемая каждым из ваттметров, равна:
При складывании показаний обоих ваттметров:
Основные нормируемые характеристики
Чтобы рассчитать значения мощности от напряжения и амперметра, можно было бы использовать отдельный вольтметр и амперметр вместо использования энергии для получения значений, но может быть меньше согласия из-за различий в точности приборов. Прежде чем начать говорить о счетчике коэффициента мощности, было бы полезно кратко рассмотреть, о чем мы говорим, когда говорим о коэффициенте мощности, это облегчит понимание того, что представляет собой функция счетчика. Затем мы называем коэффициент мощности фактором между активной мощностью и кажущейся мощностью, которая, в свою очередь, совпадает с косинусом угла между напряжением и током, когда он имеет чистый синусоидальный сигнал.
Таким образом, мощность в трехпроводных трехфазных системах можно измерять при помощи двух ваттметров или одного двухэлементного ваттметра, т. е. прибора, состоящего из двух однофазных ваттметров, работающих на общую ось и заключенных в одном корпусе. Принципиальная схема трехфазного ваттметра и схема включения его в сеть через показаны на рис. 2.
Рекомендуется, чтобы в электрической установке коэффициент мощности был достаточно высоким, потому что некоторые компании с электромагнитным обслуживанием требуют значений приблизительно 0, 8 или более. В заключение, это просто название, данное соотношению активной мощности, которое используется в цепи, выраженное в киловаттах или ваттах, и для случая явно мощности, которая получается из линий электропередач, она выражается в вольт - ампер или киловольт-ампер. На этом рынке мы можем рассчитывать на разные модели и типы счетчиков коэффициента мощности.
Рис. 2. Схема включения ваттметра в сеть (380 В, 50 Гц) с измерительными трансформаторами тока и напряжения
Для измерения в четырехпроводных цепях трехфазного тока пользуются тремя ваттметрами, каждый из которых измеряет активную мощность одной фазы. Активную мощность цепи определяют как сумму показаний всех ваттметров.
Наша промышленность выпускает трехфазные переносные ваттметры типов Д85, Д542, Д124 и т. д. и щитовые Д304, Д305, Д335, Д345, Д349, Д1503 и т. д. На судах отечественной постройки устанавливают ваттметры типов Д164 и Д174.
Первый из типов, которые мы собираемся увидеть, - это аналоговый измеритель мощности: они обычно используются в областях электрических машин, силовой электроники и приводной техники, где они требуют высокого использования и требований к измерительным приборам.
Ваттметры поглощаемой мощности радиодиапазона
Кроме того, им нужна высокая защита от перегрузок, еще одна вещь заключается в том, что запись измеренных значений должна выполняться независимо от формы кривой. Этот измерительный прибор специально разработан, чтобы противостоять этим требованиям. Этот же инструмент одновременно заменяет до 4 различных измерительных приборов, таких как: амперметр, вольтметр и фазовый угол. Он имеет графическое изображение хорошего качества, которое позволяет нам использовать его, а также для экспериментов, обычно выполняемых учащимися, как в демонстрационных экспериментах.
Последовательные обмотки этих ваттметров включают через трансформатор тока со вторичной обмоткой на 5 А и через промежуточный трансформатор тока 5/0,3 типа И1820. Параллельные обмотки на напряжение 127 и 220 В включают непосредственно, а на 380 В — через измерительный трансформатор напряжения 380/127 В; класс точности 2,5. Такие приборы позволяют измерять мощность до 4000 кВт.
И, наконец, дает нам возможность автоматического или ручного выбора диапазона измерений. Аналогичным образом, чтобы минимизировать помехи, которые часто вызывают машины, поэтому инженеры и техники имеют испытательное устройство, которое способно измерять напряжение, ток и мощность. Этот однофазный цифровой измеритель для измерения коэффициента мощности, среди прочего, несомненно идеален для всех этих видов работ.
Внутренние схемы были адаптированы и спроектированы с использованием самых современных технологий, поскольку они гарантируют анализ большой точности всех различных факторов мощности, делая это быстро и с очень хорошей точностью, что позволяет таким образом что позволяет исправить возможные проблемы. Полученные измеренные значения могут быть отправлены по желанию через компьютер и затем обработаны. Весь контент, отправленный через компьютер, имеет все необходимое для проведения измерений, а последующий анализ также включает программное обеспечение и кабель для передачи данных.
Измерение энергии электрического тока
Для измерения энергии электрического тока применяют счетчики. В обозначениях счетчиков буквы и цифры означают: С — счетчик; А — активной энергии; Р — реактивной энергии; О — однофазный; 3 или 4 — для трех- или четырехпроводной сети; У — универсальный; И — индукционной измерительной системы; Т — тропическое исполнение; 670, 672 и т. д. — конструктивное исполнение.
Очень полезная информация для учета пользователей - это как факторы мощности, рассчитанные с помощью мер, которые предоставляют нам счетчики? Он рассчитывается по цепи переменного тока и рассчитывается исходя из соотношения между активной мощностью и полной мощностью. В случае цифровых счетчиков мы имеем несколько данных, которые позволяют вычислять 2 метода, мгновенные и накопленные. Но для этого случая не стоит объяснять оба метода, поскольку мы слишком много расширяем. В общих чертах и для закрытия нашей темы сегодня можно сказать, что измеритель коэффициента мощности в зависимости от типа может измерять или использовать только мощность или несколько вещей, как в случае цифровых счетчиков, то с предоставленными данными можно сделать расчеты потенции и последующий анализ.
Необходимо отметить только, что двух- и трехэлементные счетчики для измерений в трех- и четырехпроводных системах трехфазного тока имеют два диска.
Электрические счетчики постоянного тока (СА — ампер-часов, СВ — вольт-часов, СКВТ — киловатт-часов) электро- и ферродинамической систем выпускают для непосредственного включения или для включения со вспомогательными частями.
Измерение мощности переменного тока
Цель измерения: выполнить измерение мощности, рассеиваемое резистором через аналоговый лабораторный ваттметр. Генератор переменного напряжения; Лабораторный аналоговый вольтметр; Аналоговый лабораторный амперметр; Аналоговый лабораторный ваттметр; Реостат. Измерения и результаты: Монтаж схемы включает вставку вольтметра параллельно и последовательный амперметр на ваттметре. Управляйте генератором напряжения и внимательно наблюдайте за вольтметром, амперметром и ваттметром, считывая количество указанных разделов. Измените значение напряжения, генерируемого вращающейся ручкой, и повторите описанные выше шаги три раза. Электроника и вычислительная техника - измерение мощности.
Счетчики электроэнергии на судах не устанавливают, а расходуемую энергию учитывают по среднесуточной загрузке
Ваттметры можно разделить на три категории - низкочастотные (и постоянного тока), радиочастотные и оптические. Ваттметры радиодиапазона по назначению делятся на два вида: проходящей мощности, включаемые в разрыв линии передачи, и поглощаемой мощности, подключаемые к концу линии в качестве согласованной нагрузки. В зависимости от способа фукционального преобразования измерительной информации и ее вывода оператору ваттметры бывают аналоговые (показывающие и самопишущие) и цифровые.
Электроника и вычислительная техника - Отчет о опыте электротехнических мастерских, посвященных силовым и силовым измерительным приборам, таким как ваттметр. Многие устройства измеряют напряжение, только некоторый ток измерения, и только очень немногие приборы измеряют мощность напрямую. Вопрос заключается в том, как измерять производительность в системах, которые не работают на частоте сети.
Производительность Измерение Производительность - очень важный параметр для понимания свойств системы. Измерение напряжения и тока в базовой цепи. Это основной способ измерения мощности постоянного тока, с которым может работать мультиметр. В системах постоянного тока все значения являются статическими, поэтому нет необходимости измерять одновременно. Если источник чередуется, в принципе действуют те же соотношения, и если измеряется фактическое эффективное напряжение и ток, требуемая мощность получается путем его умножения.
Ваттметры низкой частоты и постоянного тока
НЧ-ваттметры используются преимущественно в сетях электропитания промышленной частоты для измерения потребляемой мощности, могут быть однофазные и трехфазные. Отдельную подгруппу составляют варметры - измерители реактивной мощности . Цифровые приборы обычно совмещают возможность измерения активной и реактивной мощности.
Если нагрузка не является чисто омической, но содержит либо индуктивную, либо емкостную составляющую, происходит фазовый сдвиг между напряжением питания и текущим током. Поэтому это обстоятельство необходимо учитывать при расчете производительности. Большинство мультиметров имеют только одну пару терминалов, поэтому они не могут этого уважать. фазовый угол. В то время как некоторые из них оснащены для измерения мощности, все они измеряются постепенно и, следовательно, не учитывают мгновенную разность фаз между напряжением и током.
Для этих измерений должны использоваться другие устройства, такие как измеритель мощности, например, ваттметр или осциллограф. Однако он не подходит, как и большинство анализаторов качества и производительности, для измерения на частотах, отличных от частоты окружающей среды. В этот момент должен быть выбран осциллограф. Поскольку большая часть измерений мощности выполняется непосредственно на месте во время обслуживания, осциллограф не может использоваться. При работе на линиях электропередач важно заботиться как о безопасности пользователя, так и об оборудовании, поэтому необходимо использовать устройство со входом, если это возможно, изолированным от корпуса прибора, но, прежде всего, с конструкцией, соответствующей точке измерения.
- Аналоговые НЧ-ваттметры электродинамческой или ферродинамической системы имеют в измерительном механизме две катушки, одна из которых подключается последовательно нагрузке, другая параллельно. Взаимодействие магнитных полей катушек создает вращающий момент, отклоняющий стрелку прибора, пропорциональный произведению силы тока, напряжения и косинуса или синуса разности фаз (для измерения соответственно активной или реактивной мощности).
- ПРИМЕРЫ: Ц301, Д8002, Д5071
- Цифровые НЧ-ваттметры имеют в качестве входных цепей два датчика - по току и по напряжению, подключаемые соответственно последовательно и параллельно нагрузке, датчики могут быть на основе измерительных трансформаторов , термисторов , термопар и другие. Информация с датчиков через АЦП передается на вычислительное устройство, в котором рассчитываются активная и реактивная мощность, далее итоговая информация выводится на цифровое табло и, при необходимости, на внешние устройства (для хранения, печати данных и т. д.).
- ПРИМЕРЫ: MI 2010А, СР3010, ЩВ02
Ваттметры поглощаемой мощности радиодиапазона
Если измеренное напряжение или ток являются чисто синусоидальными, а нагрузка не является чисто омической, измерение производительности становится сложной проблемой, и мультиметр не может использоваться. Более того, если частота измеряемых величин не близка к сети, большинство анализаторов также не могут быть использованы. Во время этого измерения необходимо непрерывно измерять ток и напряжение, вычислять мгновенную мощность и отображать ее графический курс.
Пример измерения на диммере. Диммер обычно является регулятором мощности с тиристором, когда ток нагрузки проходит только через определенный промежуток времени. В результате напряжение на источниках света может контролироваться фазовым углом. Измеренное напряжение на рисунке 4 показывает, что выход активен только около 120 ° на половину периода, а одна треть этого времени выключена. Изменяя фазу, вы можете увеличить или уменьшить интенсивность света, то есть свет или тусклость. На рисунке 4 также показан результирующий поток через луковицы.
Ваттметры поглощаемой мощности образуют весьма большую и широко используемую подгруппу ваттметров радиодиапазона. Видовое деление этой подгруппы связано в основном с применением различных типов первичных преобразователей (приемных головок). В серийно выпускаемых ваттметрах используются преобразователи на базе термистора , термопары и пикового детектора ; значительно реже, в экспериментальных работах, применяются датчики, основанные на других принципах - пондемоторном, гальваномагнитном и т.д. При работе с ваттметрами поглощаемой мощности следует помнить, что из-за неидеального согласования входного сопротивления приемных головок с волновым сопротивлением линии, часть энергии отражается и реально ваттметр измеряет не падающую мощность, а поглощаемую, которая отличается от падающей на величину, равную K P ×P пад
, где K P
- коэффициент отражения по мощности.
На рисунке 5 показано напряжение, ток и умноженная мощность, показывающая мощность, подаваемую на светильники. Используя курсор, вы можете читать мгновенную работу в любое время. Измерение мощности в импульсных источниках питания Другим примером является измерение мощности на транзисторе источника переключения. Выпрямленное напряжение питания переменного тока подается на транзистор, который управляет трансформатором. Пиковое напряжение составляет 400 В, а ток - 200 мА. Один период напряжения составляет 26 мкс, т.е. около 36 кГц.
Эта частота может изменяться для некоторых типов источников нагрузки и сетевого напряжения. Из сигналов на фиг. 7 мощность, обрабатываемая транзистором, может быть рассчитана путем умножения обоих графиков. Для измерения максимальной производительности можно использовать курсор. Здесь ясно, что транзистор обрабатывает пиковый выход 123 Вт. Эта информация может иметь важное значение как при разработке, так и при ремонте ресурсов. Результат выражается в ватт-секундах, обозначаемых как джоули. На практике лучше всего измерить ток цепи с помощью токоизмерительных клещей, которые поставляются для измерения переменного и переменного тока и постоянного тока.
- Термисторные (болометрические) ваттметры состоят из приемного преобразователя на базе термистора (или болометра) и измерительного моста с источником низкочастотного переменного тока для подогрева термистора. Принцип действия термисторного преобразователя состоит в зависимости сопротивления термистора от температуры его нагрева, которая, в свою очередь зависит от рассеиваемой мощности сигнала, подаваемого на него. Измерение осуществляется методом сравнения мощности измеряемого сигнала, рассеиваемой в термисторе и разогревающей его, с мощностью тока низкой частоты, вызывающей такой же нагрев термистора. В процессе измерения полная мощность, рассеиваемая на термисторе (при подаче на него одновременно измеряемого сигнала и тока подогрева) и, соответственно, сопротивление термистора поддерживается одинаковым с помощью измерительного моста, котоорый уравновешивается изменением тока подогрева. В первых моделях термисторных ваттметров уравновешивание осуществлялось вручную, в современных ваттметрах уравновешивание автоматическое, показания выводятся в цифровом виде. К недостаткам термисторных ваттметров относится их малый динамический диапазон - максимальная мощность рассеивания - несколько милливатт, это ограничение преодолевается использованием аттенюаторов , делящих мощность, но вносящих при этом дополнительную погрешность.
- ПРИМЕРЫ: М3-22А, М3-28
- Калориметрические ваттметры отличаются от термисторных тем, что для поглощения измеряемой мощности используется отдельная нагрузка, от которой тепло передается на термисторный преобразователь через рабочую среду - дистиллированную воду или специальную жидкость. Жидкая среда циркулирует со строго заданной скоростью потока, омывая по очереди входную нагрузку, преобразователь и охлаждающий теплообменник.
- ПРИМЕРЫ: М3-13, МК3-68, МК3-70
- Термоэлектрические ваттметры в качестве первичного преобразователя используют термопару (или блок термопар) прямого или косвенного нагрева. При измерении горячий спай термопары нагревается под воздействием подводимой мощности измеряемого сигнала, при этом вырабатывается термо-э.д.с. Измерительная информация в виде сигнала постоянного тока поступает на электронный блок (аналоговый или цифровой), где обрабатывается и поступает на показывающее устройство.
- ПРИМЕРЫ: М3-51, М3-56, М3-93
- Ваттметры с пиковым детектором просты в устройстве, в отличие от других видов ваттметров способны измерять не только мощность непрерывного сигнала, но и пиковую мощность радиоимпульсов, однако, из-за низкой точности измерения в настоящее время применяются редко. По принципу действия такой ваттметр представляет собой выпрямительный вольтметр переменного тока, имеющий на входе нагрузку с сопротивлением, равным волновому сопротивлению кабеля, и с отчетным устройством, проградуированным в значениях мощности.
- ПРИМЕРЫ: М3-3А, М3-5А
Ваттметры проходящей мощности радиодиапазона
В ваттметрах проходящей мощности в качестве первичного преобразователя, обычно используется направленный ответвитель - устройство, позволяющее ответвлять от основного тракта передачи очень небольшую долю энергии. Отведенная часть энергии подается на вторичный преобразователь, например, детекторную или термисторную головку, откуда сигнал измерительной информации подается на функциональный преобразователь и, далее, на показывающее устройство. На относительно низких частотах (в ДВ и СВ диапазонах), использование направленных ответвителей затруднительно, в этом случае в качестве первичных преобразователей можно использовать датчики силы тока и напряжения в линии, измерительная информация с которых далее обрабатывается в функциональном преобразователе (перемножение значений с учетом разности фаз). Датчиками могут служить, например, трансформатор напряжения и трансформатор тока . Такой способ измерения используется обычно в специализированных приборах для контроля мощности, выдаваемой в антенну радиопередатчиком. На сверхвысоких частотах, в волноводных трактах, для измерения проходящей мощности может использоваться пондемоторный метод или датчики, встраиваемые в стенку волновода - термисторные, термоэлектрические, гальваномагнитные.
- ПРИМЕРЫ: М2-23, М2-32, NAS
Оптические ваттметры
- ПРИМЕРЫ: ОМК3-69, ОМ3-65
Наименования и обозначения
- Видовые наименования
- Измеритель мощности - другое название ваттметров радио- и оптического диапазонов
- Киловаттметр - прибор для измерения мощности больших значений (единицы сотни киловатт
- Милливаттметр - прибор для измерения мощности малых значений (меньше 1 ватта)
- Варметр - прибор для измерения реактивной мощности
- Ваттварметр - прибор, позволяющий измерять активную и реактивную мощность
- Для обозначения типов электроизмерительных (низкочастотных) ваттметров традиционно используется отраслевая система обозначений, в которой приборы маркируются в зависимости от системы (основного принципа действия)
- Д хх - приборы электродинамической системы
- Ц хх - приборы выпрямительной системы
- Ф хх, Щ хх - приборы электронной системы
- Н хх - самопишущие приборы
- Ваттметры радио- и оптического диапазонов маркируются по ГОСТ 15094
- М1 -хх - эталонные ваттметры высокой точности
- М2- хх, РМ2- хх - ваттметры проходящей мощности (радиодиапазона)
- М3- хх, РМ3- хх - ваттметры поглощаемой мощности (радиодиапазона)
- М5- хх - преобразователи приемные (головки) ваттметров
- ОМ3- хх - оптические ваттметры поглощаемой мощности
Основные нормируемые характеристики
- Диапазон измерений
- Допустимая погрешность измерения (для эл.-изм. - класс точности)
- Допустимый КСВн - для ваттметров радиодиапазона
Литература и документация
Литература
- Справочник по электроизмерительным приборам ; Под ред. К. К. Илюнина - Л.:Энергоатомиздат,
- Справочник по радиоизмерительным приборам : В 3-х т.; Под ред. В. С. Насонова - М.:Сов. радио,
- Мейзда Ф. Электронные измерительные приборы и методы измерений - М.: Мир,
- Справочник по радиоэлектронным устройствам : В 2-х т.; Под ред. Д. П. Линде - М.: Энергия,
Нормативно-техническая документация
- ГОСТ 8476-78 Ваттметры и варметры. Общие технические условия
- ГОСТ 8476-93 Приборы аналоговые показывающие электроизмерительные прямого действия и вспомогательные части к ним. Часть 3. Особые требования к ваттметрам и варметрам
- ГОСТ 8.392-80 Государственная система обеспечения единства измерений. Ваттметры СВЧ малой мощности и их первичные измерительные преобразователи диапазона частот 0,03-78, 33 ГГц. Методы и средства поверки
- ГОСТ 8.397-80 Государственная система обеспечения единства измерений. Ваттметры волноводные импульсные малой мощности в диапазоне частот 5,64-37,5 ГГц. Методы и средства поверки
- ГОСТ 8.497-83 Государственная система обеспечения единства измерений. Амперметры, вольтметры, ваттметры, варметры. Методика поверки
- ГОСТ 8.569-2000 Государственная система обеспечения единства измерений. Ваттметры СВЧ малой мощности диапазона частот 0,02-178,6 ГГц. Методика поверки и калибровки
- IEC 61315(1995) Калибрование измерителей мощности (ваттметров) волоконно-оптических источников излучения