2.7 Измерение мощности в цепях постоянного тока и тока промышленной частоты кратко

Привет, Вы узнаете о том , что такое измерение мощности в цепях постоянного тока, Разберем основные их виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое измерение мощности в цепях постоянного тока, тока промышленной частоты , настоятельно рекомендую прочитать все из категории МЕТРОЛОГИЯ И ЭЛЕКТРОРАДИОИЗМЕРЕНИЯ.

2.7.1 Общие сведения

В радиотехнике мощность измеряют практически во всем частотном диапазоне - от постоянного тока до миллиметровых и более коротких длин волн. Измерять уровни мощности приходится в очень широких пределах - от 10-18 до 108 Вт. В последние годы при измерениях наряду с абсолютными (ватт, милливатт и т.д.) широко используют относительные (логарифмические) единицы мощности (децибелы). Относительные единицы измерения имеют ряд существенных преимуществ, их применяют для оценки мощности источников радиотехнических сигналов, степени их усиления или ослабления, чувствительности приемных устройств, погрешностей измерений и пр.

Как физическую величину, электрическую мощность определяют работой, совершаемой источником электромагнитного поля в единицу времени. Размерность электрической мощности записывают следующим образом: Дж/с = Вт.

Измерение мощности в разных частотных диапазонах имеет определенные особенности. Измерители мощности промышленной частоты наряду со счетчиками энергии являются основой действующей системы учета потребления электрической энергии в на родном хозяйстве. Измерение мощности на постоянном токе, а также в диапазоне звуковых и высоких частот имеет ограниченное значение, поскольку на частотах до нескольких десятков мегагерц часто удобнее измерять напряжения, токи и фазовые сдвиги, а мощность определять расчетным путем. На частотах свыше 300 МГц вследствие волнового характера процессов значения напряжения и токов теряют однозначность, и результаты измерений начинают зависеть от места подключения прибора. Поскольку поток мощности через любое поперечное сечение линии передачи  всегда остается неизменным, то основным параметром, характеризующим режим работы устройства СВЧ, становится мощность.

Активную (поглощаемую электрической цепью) мощное однофазного переменного тока определяют по формуле:

                                                P = UIcosφ,                                               (2.21)

где U, I - средние квадратические значения напряжения и тока; φ -

сдвиг фазы между их мгновенными значениями.

Если нагрузка RH в электрической цепи активная (φ = 0), то мощность переменного тока.

                                                       P = UI = I2 RH = U2/RH,                                    (2.22)

Для сигнала произвольной формы, имеющего периодическую структуру, электрическую мощность можно оценить с помощью ряда Фурье:

                     Р = UQIQ + U1 I1 соsφ1 + U2I2cosφ2 + … + UnIncosφ,             (2.23) где Uo, I0 - постоянные составляющие; Un, In - средние квадратические значения гармоник напряжения и тока; φn - фазовый сдвиг между гармониками напряжения Un и тока In.

Электрическую мощность переменного тока можно измерять непосредственно с помощью специальных приборов - ваттметров, или косвенно путем измерения величин, входящих в приведенные соотношения. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Принцип действия ваттметров основан на реализации операции умножения. Применяют устройства прямого и косвенного перемножения. Примерами устройств прямого перемножения являются измерительные механизмы ваттметров электродинамической системы. Прямое перемножение напряжения и тока можно обеспечить с помощью преобразователей Холла, или специальных схем на полевых транзисторах и т.д.

В устройствах косвенного перемножения произведение величин находят путем сложения (вычитания), возведения в степень, логарифмирования, интегрирования и пр. Для этих целей служат аналоговые интегральные перемножители. Современные ваттметры на частоты 1...10 МГц создают на основе интегральных перемножителей с использованием термопреобразователей.

2.7.2 Измерение мощности в диапазонах низких частот

При прямых измерениях в диапазонах частот 1...10 кГц иногда используют электродинамические ваттметры.

Электродинамические ваттметры.        Принцип    действия электродинамического ваттметра основан на том, что угол поворота а рамки (со стрелкой) электродинамического прибора пропорционален произведению токов, умноженному на косинус угла φ между ними:

                                                α= kI1I2cosϕ,                                          (2.24)

где к - постоянный для данного прибора коэффициент.

Пусть требуется измерить активную мощность, потребляемую некоторой нагрузкой ZН, к которой приложено среднее квадратическое значение напряжения Uн. Через нагрузку ZH протекает гармонический ток со средним квадратическим значением Iн, сдвинутый по фазе на угол φ по отношению к напряжению. Схема включения катушек электродинамического ваттметра показана на рис. 2.22. Если параметры ваттметра выбраны так, что Rдо6>>ZH,  то ток в неподвижной катушке I1 ≈ IH, а в подвижной - I2 ≈ UH /Rдоб. По этому угол отклонения стрелки α с учетом формулы (2.25) будет пропорционален активной мощности в нагрузке Р:

Рисунок 2.22 Схема электродинамического ваттметра: RДОБ - добавочное сопротивление

                                    α≈ (kIHUH /RДОБ)cosϕ≈ kP ,                              (2.25)

где к - коэффициент пропорциональности.

Ваттметры электродинамической системы можно применять для измерения электрической мощности в цепях как постоянного, так и переменного тока, но наиболее широко их используют для измерения мощности промышленной частоты.

Контрольные вопросы:

1.      Что собой представляет мощность электрических колебаний?

2.      Перечислить основные методы измерения мощностей в различных частотных диапазонах.

3.      Объяснить принцип действия электродинамического ваттметра. 

Информация, изложенная в данной статье про измерение мощности в цепях постоянного тока , подчеркивают роль современных технологий в обеспечении масштабируемости и доступности. Надеюсь, что теперь ты понял что такое измерение мощности в цепях постоянного тока, тока промышленной частоты и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории МЕТРОЛОГИЯ И ЭЛЕКТРОРАДИОИЗМЕРЕНИЯ

Ответы на вопросы для самопроверки пишите в комментариях, мы проверим, или же задавайте свой вопрос по данной теме.