Включеного послідовно навантаженні, і включеного паралельно їй. Для визначення потужності необхідно перемножити показання амперметра та вольтметра.
Значно частіше потужність у мережах змінного струмувимірюють безпосередньо за допомогою. Цей прилад має дві котушки, одна з яких (струмова) включається послідовно навантаженні, інша (котушка напруги) – паралельно.
Найменування та позначення
Студенти проводять прямі вимірювання потужності в різних електричних ланцюгах з використанням енергії та використовують значення напруги та струму для розрахунку потужності. Підключіть адаптер змінного струму до електромережі. Встановіть ручку на споживання енергії для вимірювання потужності. Спробуйте зробити прогнози про потужність перед проведенням вимірів. Наприклад, чи буде вимір із двома лампами послідовно більший чи менший?
Чи буде вимір з двома паралельними лампами більшим чи меншим? Потім він використовує це рівняння для обчислення потужності. Зверніть увагу, як потужність розраховується за напругою та струмом. Використовуйте значення напруги та струму для пояснення відмінностей у потужності кожного з ланцюгів. Поверніть ручку на енергоспоживання, щоб виміряти енергію та перевірити свої прогнози. Ключовими ідеями, які можуть бути навчені цій діяльності, є такі.
Рис.1. Схеми включення ватметрів для вимірювання потужності трифазного струму: а - при рівномірному навантаженні; б - при з'єднанні приймачів енергії трикутником та рівномірному навантаженні фаз; в - при нерівномірному навантаженні фаз.
Для вимірювання потужності у мережах однофазного змінного струмузастосовують одноелементні прилади феродинамічної системи типу Д307 та переносні типу Д568. Прилад має дві котушки. Котушка напруги, що має велику кількість витків, розташована всередині нерухомої котушки струму і укріплена на осі. На осі закріплена вказівна стрілка приладу. Взаємодія струмів послідовної та паралельної котушок створює крутний момент, що повертає вісь зі стрілкою. Відхилення стрілки пропорційні активної потужності приймача. Зміна напрямку струму (т. е. фази) на 180 ° в одній з обмоток ватметра викликає відхилення стрілки в протилежний бік. Тому затискачі котушок (струмової та напруги), які з'єднані разом і приєднані до джерела, називають генераторами та позначають зірочкою.
Для вимірювання в ланцюгах трифазного струму з рівномірним навантаженням фазкористуються одноелементним ватметром, включеним в одну з фаз за схемою, показаною на рис. 1, а, б. У цьому випадку показання пристрою необхідно потроїти.
Прилад потрібно вмикати так, щоб по послідовній обмотці протікав фазний струм, а паралельна обмотка була включена на фазну напругу.
Потужність у простих електричних ланцюгах залежить від кількості та розташування потужності ламп, які можуть бути розраховані з вимірювань енергії напруги та струму, можуть бути розраховані за вимірюваннями потужності та часу. Істотною ідеєю, необхідною для розуміння електричних ланцюгівє різниця між напругою і струмом. Використання двох окремих приладів підкреслює, що, наприклад, у ланцюгу, що містить батарею та лампу, вольтметр вимірює напругу на батареї, а амперметр вимірює струм через ланцюг.
Якщо енергетик вводиться до того, як ця відмінність зроблена, тоді вона просто стає «магічною скринькою», яка вимірює все. Однак, як тільки концепції будуть диференційовані, можливість просто повертати ручку на енергії, щоб переміщатися між дисплеями різних значеньможе бути дуже ефективним способомдля студентів, щоб зрозуміти, як поняття напруги, струму, потужності та енергії відносяться до кожного Інші. Потужність буде нижчою для двох ламп послідовно і вищою для двох ламп паралельно.
При режимі нерівномірного навантаження фаз потужність у трипровідних системах можна виміряти двома ватметрами, включеними як показано на рис. 1, ст. У цьому випадку потужність, що враховується кожним з ватметрів, дорівнює:
При складанні показань обох ватметрів:
Основні нормовані характеристики
Щоб розрахувати значення потужності від напруги та амперметра, можна було б використовувати окремий вольтметр і амперметр замість використання енергії для отримання значень, але може бути менше згоди через відмінності в точності приладів. Перш ніж почати говорити про лічильник коефіцієнта потужності, було б корисно коротко розглянути, про що ми говоримо, коли говоримо про коефіцієнт потужності, це полегшить розуміння того, що є функцією лічильника. Потім ми називаємо коефіцієнт потужності фактором між активною потужністюі здається потужністю, яка, своєю чергою, збігається з косинусом кута між напругою і струмом, що він має чистий синусоїдальний сигнал.
Таким чином, потужність трифазних трипровідних системах можна вимірювати за допомогою двох ватметрів або одного двоелементного ватметра, тобто приладу, що складається з двох однофазних ватметрів, що працюють на загальну вісь і укладених в одному корпусі. Принципова схематрифазного ватметра і схема включення його в мережу через показані на рис. 2.
Рекомендується, щоб в електричній установці коефіцієнт потужності був досить високим, тому що деякі компанії з електромагнітним обслуговуванням вимагають значень приблизно 0, 8 або більше. Насамкінець, це просто назва, дана співвідношенню активної потужності, яке використовується в ланцюгу, виражене в кіловатах або ватах, і для випадку явно потужності, яка виходить з ліній електропередач, вона виражається у вольт - ампер або кіловольт-ампер. На цьому ринку ми можемо розраховувати на різні моделі та типи лічильників коефіцієнта потужності.
Рис. 2. Схема включення ватметра в мережу (380 В, 50 Гц) з вимірювальними трансформаторами струму та напруги
Для вимірювання в чотирипровідних ланцюгах трифазного струму користуються трьома ватметрами, кожен з яких вимірює активну потужність однієї фази. Активну потужність ланцюга визначають як суму показань усіх ватметрів.
Наша промисловість випускає трифазні переносні ватметри типів Д85, Д542, Д124 і т. д. і щитові Д304, Д305, Д335, Д345, Д349, Д1503 і т. д. На суднах вітчизняної споруди встановлюють ватметри типів Д1.
Перший із типів, які ми збираємося побачити, - це аналоговий вимірювач потужності: вони зазвичай використовуються в областях електричних машин, силової електроніки та приводної техніки, де вони вимагають високого використання та вимог до вимірювальних приладів.
Ваттметри поглинається потужності радіодіапазону
Крім того, їм потрібний високий захист від перевантажень, ще одна річ полягає в тому, що запис виміряних значень повинен виконуватись незалежно від форми кривої. Цей вимірювальний пристрій спеціально розроблений, щоб протистояти цим вимогам. Цей інструмент одночасно замінює до 4 різних вимірювальних приладів, таких як: амперметр, вольтметр і фазовий кут. Він має графічне зображення хорошої якостіщо дозволяє нам використовувати його, а також для експериментів, які зазвичай виконуються учнями, як у демонстраційних експериментах.
Послідовні обмотки цих ватметрів включають через трансформатор струму з вторинною обмоткоюна 5 А та через проміжний трансформатор струму 5/0,3 типу І1820. Паралельні обмотки на напругу 127 і 220 включають безпосередньо, а на 380 - через вимірювальний трансформатор напруги 380/127; клас точності 2,5. Такі пристрої дозволяють вимірювати потужність до 4000 кВт.
І, нарешті, дає нам можливість автоматичного чи ручного вибору діапазону вимірів. Аналогічним чином, щоб мінімізувати перешкоди, які часто викликають машини, тому інженери та техніки мають випробувальний пристрій, який здатний вимірювати напругу, струм та потужність. Цей однофазний цифровий вимірювач для вимірювання коефіцієнта потужності, серед іншого, безперечно, ідеальний для всіх цих видів робіт.
Внутрішні схеми були адаптовані та спроектовані з використанням самих сучасних технологій, оскільки вони гарантують аналіз великої точності всіх різних факторів потужності, роблячи це швидко і з дуже гарною точністю, що дозволяє таким чином, що дозволяє виправити можливі проблеми. Отримані виміряні значення можуть бути надіслані за бажанням через комп'ютер, а потім оброблені. Весь контент, відправлений через комп'ютер, має все необхідне проведення вимірювань, а подальший аналіз також включає програмне забезпечення та кабель передачі даних.
Вимірювання енергії електричного струму
Для виміру енергії електричного струму застосовують лічильники.У позначеннях лічильників літери та цифри означають: С - лічильник; А - активної енергії; Р - реактивної енергії; Про - однофазний; 3 або 4 - для трьох-або чотирипровідної мережі; У - універсальний; І - індукційної вимірювальної системи; Т - тропічне виконання; 670, 672 і т. Д. - Конструктивне виконання.
Дуже корисна інформація для обліку користувачів - це як фактори потужності, які розраховані за допомогою заходів, які надають нам лічильники? Він розраховується ланцюгом змінного струму і розраховується виходячи із співвідношення між активною потужністю і повною потужністю. У випадку цифрових лічильників ми маємо декілька даних, які дозволяють обчислювати 2 методи, миттєві та накопичені. Але для цього випадку не варто пояснювати обидва методи, оскільки ми надто багато розширюємо. Загалом і для закриття нашої теми сьогодні можна сказати, що вимірювач коефіцієнта потужності в залежності від типу може вимірювати або використовувати тільки потужність або кілька речей, як у випадку цифрових лічильників, то з наданими даними можна зробити розрахунки потенції та подальший аналіз.
Необхідно відзначити тільки, що дво- та триелементні лічильники для вимірювань у три- та чотирипровідних системах трифазного струму мають два диски.
Електричні лічильники постійного струму(СА – ампер-годин, СВ – вольт-годин, СКВТ – кіловат-годин) електро- та ферродинамічної систем випускають для безпосереднього включення або для включення з допоміжними частинами.
Вимірювання потужності змінного струму
Мета вимірювання: виконати вимірювання потужності, що розсіюється резистором через аналоговий лабораторний ватметр. Генератор змінної напруги; Лабораторний аналоговий вольтметр; Аналоговий лабораторний амперметр; Аналоговий лабораторний ватметр; Реостат. Вимірювання та результати: Монтаж схеми включає вставку вольтметра паралельно та послідовний амперметр на ватметрі. Керуйте генератором напруги та уважно спостерігайте за вольтметром, амперметром та ватметром, зчитуючи кількість зазначених розділів. Змініть значення напруги, що генерується ручкою, що обертається, і повторіть описані вище кроки три рази. Електроніка та обчислювальна техніка – вимір потужності.
Лічильники електроенергії на судах не встановлюють, а енергію, що витрачається, враховують за середньодобовим завантаженням
Ваттметр можна розділити на три категорії - низькочастотні (і постійного струму), радіочастотні та оптичні. Ваттметри радіодіапазону за призначенням діляться на два види: прохідної потужності, що включаються в розрив лінії передачі, і потужності, що поглинається, підключаються до кінця лінії в якості узгодженого навантаження. Залежно від способу фукціонального перетворення вимірювальної інформації та її виведення оператору ватметри бувають аналогові (що показують і самопишучі) та цифрові.
Електроніка та обчислювальна техніка - Звіт про досвід електротехнічних майстерень, присвячених силовим та силовим вимірювальним приладам, таким як ватметр. Багато пристроїв вимірюють напругу, лише деякий струм виміру, і лише дуже небагато приладів вимірюють потужність безпосередньо. Питання полягає в тому, як вимірювати продуктивність у системах, які не працюють на частоті мережі.
Продуктивність Вимірювання - дуже важливий параметр для розуміння властивостей системи. Вимірювання напруги та струму в базовому ланцюзі. Це основний спосіб виміру потужності постійного струму, з яким може працювати мультиметр. У системах постійного струму всі значення статичні, тому немає необхідності вимірювати одночасно. Якщо джерело чергується, у принципі діють самі співвідношення, і якщо вимірюється фактичне ефективне напруга і струм, необхідна потужність виходить шляхом його множення.
Ваттметри низької частоти та постійного струму
НЧ-ваттметри використовуються переважно в мережах електроживлення промислової частоти для вимірювання споживаної потужності, можуть бути однофазні та трифазні. Окрему підгрупу складають варметри- Вимірювачі реактивної потужності. Цифрові прилади зазвичай поєднують можливість вимірювання активної та реактивної потужності.
Якщо навантаження не є чисто омічним, але містить індуктивну, або ємнісну складову, відбувається фазовий зсув між напругою живлення і поточним струмом. Тому цю обставину необхідно враховувати під час розрахунку продуктивності. Більшість мультиметрів мають лише одну пару терміналів, тому вони не можуть цього шанувати. фазовий кут. У той час, як деякі з них оснащені для вимірювання потужності, всі вони вимірюються поступово і, отже, не враховують миттєву різницю фаз між напругою і струмом.
Для цих вимірювань повинні використовуватися інші пристрої, такі як вимірювач потужності, наприклад, ватметр або осцилограф. Однак він не підходить, як і більшість аналізаторів якості та продуктивності, для вимірювання на частотах, відмінних від частоти навколишнього середовища. У цей момент має бути обраний осцилограф. Оскільки більша частинавимірювання потужності виконується безпосередньо на місці під час обслуговування, осцилограф не може використовуватися. При роботі на лініях електропередач важливо дбати як про безпеку користувача, так і про обладнання, тому необхідно використовувати пристрій із входом, якщо це можливо, ізольованим від корпусу приладу, але, перш за все, з конструкцією, що відповідає точці вимірювання.
- Аналогові НЧ-ваттметри електродинамічної або ферродинамічної системи мають у вимірювальному механізмі дві котушки, одна з яких послідовно підключається навантаженню, інша паралельно. Взаємодія магнітних полів котушок створює крутний момент, що відхиляє стрілку приладу, пропорційний добутку сили струму, напруги та косинуса або синуса різниці фаз (для вимірювання відповідно активної або реактивної потужності).
- ПРИКЛАДИ:Ц301, Д8002, Д5071
- Цифрові НЧ-ваттметри мають як вхідні ланцюги два датчики - по струму і по напрузі, що підключаються відповідно послідовно і паралельно навантаженню, датчики можуть бути на основі вимірювальних трансформаторів, термісторів, термопар та інші. Інформація з датчиків через АЦП передається на обчислювальний пристрій, в якому розраховуються активна та реактивна потужність, далі підсумкова інформація виводиться на цифрове табло і, за необхідності, зовнішні пристрої (для зберігання, друку даних тощо. буд.).
- ПРИКЛАДИ: MI 2010А, СР3010, ЩВ02
Ваттметри поглинається потужності радіодіапазону
Якщо виміряна напруга або струм є суто синусоїдальними, а навантаження не є суто омічним, вимірювання продуктивності стає складною проблемою, і мультиметр не може використовуватися. Більш того, якщо частота вимірюваних величин не близька до мережі, більшість аналізаторів також не можна використовувати. Під час цього вимірювання необхідно безперервно вимірювати струм та напругу, обчислювати миттєву потужність та відображати її графічний курс.
Приклад виміру на диммері. Дімер зазвичай є регулятором потужності з тиристором, коли струм навантаження проходить тільки через певний проміжок часу. В результаті напруга на джерелах світла може контролюватись фазовим кутом. Виміряна напруга малюнку 4 показує, що вихід активний лише близько 120 ° на половину періоду, а одна третина цього часу вимкнена. Змінюючи фазу, ви можете збільшити або зменшити інтенсивність світла, тобто світло чи тьмяність. На малюнку 4 також показаний результуючий потік через цибулини.
Ваттметри потужності, що поглинається, утворюють велику і широко використовувану підгрупу ватметрів радіодіапазону. Видове розподіл цієї підгрупи пов'язане переважно із застосуванням різних типів первинних перетворювачів (прийомних головок). У серійно випускаються ватметрах використовуються перетворювачі на базі термістора, термопари і пікового детектора; значно рідше, в експериментальних роботах застосовуються датчики, засновані на інших принципах - пондемоторному, гальваномагнітному і т.д. При роботі з ватметрами поглинається потужності слід пам'ятати, що через неідеальне узгодження вхідного опору приймальних головок з хвильовим опором лінії, частина енергії відображається і реально ватметр вимірює не падає потужність, а поглинається, яка відрізняється від падаючої на величину, рівну K P ×P пад, де K P- Коефіцієнт відображення по потужності.
На малюнку 5 показано напругу, струм і помножена потужність, що показує потужність, що подається на світильники. Використовуючи курсор, ви можете читати миттєву роботу будь-коли. Вимірювання потужності в імпульсних джерелІншим прикладом є вимірювання потужності на транзисторі джерела перемикання. Випрямлена напруга живлення змінного струму подається на транзистор, який управляє трансформатором. Пікова напруга становить 400 В, а струм - 200 мА. Один період напруги становить 26 мкс, тобто. близько 36 кГц.
Ця частота може змінюватися для деяких типів джерел навантаження та мережевої напруги. З сигналів на фіг. 7 потужність, оброблена транзистором, може бути розрахована шляхом множення обох графіків. Для виміру максимальної продуктивності можна використовувати курсор. Тут зрозуміло, що транзистор обробляє піковий вихід 123 Вт. Ця інформація може мати важливе значення як під час розробки, так і при ремонті ресурсів. Результат виражається у ват-секундах, що позначаються як джоулі. На практиці найкраще виміряти струм ланцюга за допомогою струмовимірювальних кліщів, які поставляються для вимірювання змінного та змінного струму та постійного струму.
- Термісторні (болометричні) ватметри складаються з приймального перетворювача на базі термістора (або болометра) та вимірювального мосту з джерелом низькочастотного змінного струму для підігріву термістора. Принцип дії термісторного перетворювача залежить від опору термістора від температури його нагріву, яка, у свою чергу, залежить від розсіюваної потужності сигналу, що подається на нього. Вимірювання здійснюється методом порівняння потужності вимірюваного сигналу, що розсіюється в термісторі і розігріває його, з потужністю струму низької частоти, що викликає такий же нагрівання термістора. У процесі виміру повна потужність, що розсіюється на термісторі (при подачі на нього одночасно вимірюваного сигналу і струму підігріву) і, відповідно, опір термістора підтримується однаковим за допомогою вимірювального моста, який врівноважується зміною струму підігріву. У перших моделях термісторних ватметрів врівноважування здійснювалося вручну, в сучасних ватметрах врівноваження автоматичне, показання виводяться в цифровому вигляді. До недоліків термісторних ватметрів відноситься їх малий динамічний діапазон - максимальна потужність розсіювання - кілька міліватів, це обмеження долається використанням атенюаторів, що ділять потужність, але вносять при цьому додаткову похибку.
- ПРИКЛАДИ:М3-22А, М3-28
- Калориметричні ватметри відрізняються від термісторних тим, що для поглинання вимірюваної потужності використовується окреме навантаження, від якого тепло передається на термісторний перетворювач через робоче середовище - дистильовану воду або спеціальну рідину. Рідке середовище циркулює із строго заданою швидкістю потоку, омиваючи по черзі вхідне навантаження, перетворювач та охолодний теплообмінник.
- ПРИКЛАДИ:М3-13, МК3-68, МК3-70
- Термоелектричні ватметри як первинний перетворювач використовують термопару (або блок термопар) прямого або непрямого нагріву. При вимірі гарячий спай термопари нагрівається під впливом потужності вимірюваного сигналу, що підводиться, при цьому виробляється термо-е.д.с. Вимірювальна інформація у вигляді сигналу постійного струму надходить на електронний блок(аналоговий або цифровий), де обробляється і надходить на пристрій, що показує.
- ПРИКЛАДИ:М3-51, М3-56, М3-93
- Ваттметри з піковим детектором прості у пристрої, на відміну від інших видів ватметрів здатні вимірювати не тільки потужність безперервного сигналу, а й пікову потужність радіоімпульсів, однак, через низьку точність вимірювання в даний час застосовуються рідко. За принципом дії такий ватметр є випрямний вольтметр змінного струму, що має на вході навантаження з опором, рівним хвильовому опору кабелю, і зі звітним пристроєм, проградуйованим у значеннях потужності.
- ПРИКЛАДИ:М3-3А, М3-5А
Ваттметри проходить потужності радіодіапазону
У ватметрах проходить потужності як первинний перетворювач, зазвичай використовується спрямований відгалужувач - пристрій, що дозволяє відгалужувати від основного тракту передачі дуже невелику частку енергії. Відведена частина енергії подається на вторинний перетворювач, наприклад, детекторну або термісторну головку, звідки сигнал вимірювальної інформації подається на функціональний перетворювач і, далі, що показує пристрій. На відносно низьких частотах(ДВ і СВ діапазонах), використання спрямованих відгалужувачів важко, в цьому випадку в якості первинних перетворювачів можна використовувати датчики сили струму і напруги в лінії, вимірювальна інформація з яких далі обробляється у функціональному перетворювачі (перемноження значень з урахуванням різниці фаз). Датчиками можуть бути, наприклад, трансформатор напруги і трансформатор струму . Такий спосіб вимірювання зазвичай використовується в спеціалізованих приладах для контролю потужності, що видається в антену радіопередавачем. На надвисоких частотах, у хвилеводних трактах, для вимірювання прохідної потужності може використовуватися пондемоторний метод або датчики, що вбудовуються в стінку хвилеводу – термісторні, термоелектричні, гальваномагнітні.
- ПРИКЛАДИ:М2-23, М2-32, NAS
Оптичні ватметри
- ПРИКЛАДИ:ОМК3-69, ОМ3-65
Найменування та позначення
- Видові найменування
- Вимірник потужності- інша назва ватметрів радіо- та оптичного діапазонів
- Кіловаттметр- прилад для вимірювання потужності великих значень (одиниці сотні кіловат
- Мілліваттметр- прилад для вимірювання потужності малих значень (менше 1 вата)
- Варметр- прилад для вимірювання реактивної потужності
- Ваттварметр- прилад, що дозволяє вимірювати активну та реактивну потужність
- Для позначення типів електровимірювальних (низькочастотних) ватметрів традиційно використовується галузева система позначень, у якій прилади маркуються залежно від системи (основного принципу дії)
- Дхх - прилади електродинамічної системи
- Цхх - прилади випрямлявальної системи
- Фхх, Щхх - прилади електронної системи
- Нхх - самописні прилади
- Ваттметри радіо- та оптичного діапазонів маркуються за ГОСТ 15094
- М1-хх - еталонні ватметри високої точності
- М2-хх, РМ2-хх - ватметри прохідної потужності (радіодіапазону)
- М3-хх, РМ3-хх - ватметри поглинається потужності (радіодіапазону)
- М5-хх - перетворювачі приймальні (головки) ватметрів
- ОМ3-хх - оптичні ватметри поглинається потужності
Основні нормовані характеристики
- Діапазон вимірювань
- Допустима похибка виміру (для ел.-ізм. - клас точності)
- Допустимий КСВн - для ватметрів радіодіапазону
Література та документація
Література
- Довідник з електровимірювальних приладів; За ред. К. К. Ілюніна - Л.: Вища школа,
- Довідник з радіовимірювальних приладів: У 3-х т.; За ред. В. С. Насонова - М.: Рад. радіо,
- Мейзда Ф. Електронні вимірювальні прилади та методи вимірювань- М: Світ,
- Довідник з радіоелектронних пристроїв: У 2-х т.; За ред. Д. П. Лінде - М: Енергія,
Нормативно-технічна документація
- ГОСТ 8476-78 Ваттметри та варметри. Загальні технічні умови
- ГОСТ 8476-93 Прилади аналогові що показують електровимірювальні прямої дії та допоміжні частини до них. Частина 3. Особливі вимоги до ватметрів та варметрів
- ГОСТ 8.392-80 Державна система забезпечення єдності вимірів. Ваттметри НВЧ малої потужності та їх первинні вимірювальні перетворювачі діапазону частот 0,03-78, 33 ГГц. Методи та засоби перевірки
- ГОСТ 8.397-80 Державна система забезпечення єдності вимірів. Ваттметри хвилеводні імпульсні малої потужності в діапазоні частот 5,64-37,5 ГГц. Методи та засоби перевірки
- ГОСТ 8.497-83 Державна система забезпечення єдності вимірів. Амперметри, вольтметри, ватметри, варметри. Методика перевірки
- ГОСТ 8.569-2000 Державна система забезпечення єдності вимірів. Ваттметри НВЧ малої потужності діапазону частот 0,02-178,6 ГГц. Методика повірки та калібрування
- IEC 61315(1995) Калібрування вимірювачів потужності (ватметрів) волоконно-оптичних джерел випромінювання