Меню

Прямой метод измерения мощности

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Прямое измерение — мощность

Прямые измерения мощности проводятся с помощью ваттметров электродинамической и ферродинамической систем. [1]

Для прямых измерений мощности применяют ваттметры, основанные на перемножении мгновенных значений тока и напряжения. [2]

Для прямых измерений мощности на низких частотах применяют методы, основанные на умножении мгновенных значений тока и напряжения. [3]

Схема Арона двойная — метод прямого измерения мощности в несимметрично нагруженных трехфазных четырехпроводных цепях. [5]

Рабочие гамма-излучатели могут калиброваться также прямым измерением мощности дозы излучения с помощью образцового рентгенметра 1-го разряда. [6]

Простой метод определения КНД состоит в прямом измерении мощности , передаваемой от одной антенны к другой. [7]

Поверка и аттестация источников — излучения производятся прямым измерением мощности экспозиционной дозы или воздушной кер-мы, создаваемой в коллимированном пучке. [9]

Вместе с тем разработка малоинерционных болометров открывает возможности создания устройств для прямого измерения мощности в импульсе. Импульсная мощность СВЧ, подлежащая измерению, ответвляется из системы с помощью направленного ответвителя, — в первичную цепь которого включена мощная оконечная нагрузка. [11]

При схеме рис. 8 — 2, б показание ваттметра включает мощность, расходуемую в его параллельной цепи. Как видим, прямое измерение мощности ваттметром, так же как и косвенное измерение при помощи амперметра и вольтметра, всегда связано с систематической погрешностью из-за собственного потребления энергии приборами, которую необходимо учитывать при измерении малых мощностей. [13]

Для получения: удовлетворительных результатов нужно было бы измерять мощности Pt и Р2 с такой высокой точностью, какую практически получить очень трудно. Но относительно просто можно определить КПД методом косвенного измерения, основанного на прямом измерении мощности потерь в трансформаторе. [14]

Для получения удовлетворительных результатов нужно было бы измерять мощности PI тл Рг с такой высокой точностью, какую практически получить очень трудно. Но относительно просто можно определить КПД методом косвенного измерения, основанного на прямом измерении мощности потерь в трансформаторе. [15]

Источник

Измерение мощности

date image2015-06-26
views image11728

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Общие сведения.Измерение мощности весьма распространено в практике электрических и электронных измерений на постоянном и переменном токе во всем освоенном диапазоне частот — вплоть до миллиметровых и более коротких волн.

Особое значение имеет измерение мощности в диапазоне СВЧ, поскольку мощность является единственной характеристикой элект­рического режима соответствующего тракта, когда измерение тока и напряжения на СВЧ из-за большой погрешности практически не­возможно.

Мощность измеряется ваттметрами в пределах от долей микроватт до единиц — десятков гигаватт.

В зависимости от измеряемых мощностей приборы делятся на ватт­метры малой ( 10 Вт) мощности.

Основной единицей измерения мощности является ватт (Вт). Ис­пользуются также кратные и дольные единицы:

• гигаватт (1 ГВт = Вт);

• мегаватт (1 МВт = Вт);

• киловатт (1 кВт = Вт);

• милливатт (1 мВт = Вт);

• микроватт (1 мкВт = Вт).

Международные обозначения единиц измерения мощности приве­дены в Приложении 1.

Мощность может измеряться не только в абсолютных, но и в отно­сительных единицах — децибелах:

Для измерения мощности используют косвенные и прямой методы. В каталоговой классификации электронные ваттметры обозначаются следующим образом: Ml — образцовые, М2 — проходящей мощности» МЗ — поглощаемой мощности, М4 — мосты для измерителей мощно­сти, М5 — преобразователи (головки) ваттметров.

Электромеханические ваттметры классифицируются в соответ­ствии с единицами измерения мощности, указанными на их шкалах и лицевых панелях: W — ваттметры: kW — киловаттметры; mW — милливаттметры; W — микроваттметры.

Измерение мощности в цепях постоянного и переменного тока низких частот. Для измерения мощности в цепях постоянного и пере­менного тока промышленных частот используются чаше всего элект­ромеханические ваттметры электродинамической и ферродинамической систем.

В лабораторной практике применяются в основном ваттметры электродинамической системы 3, 4 и 5-го классов точности (0,1; 0,2; 0,5). В промышленности при технических измерениях применяют ваттметры ферродинамической системы 6, 7 и 8-го классов точности (1,0; 1,5 и 2,5).

Шкалы однопредельных ваттметром градуированы в значениях измеряемой величины (ваттах, киловаттах и т.д.). Многопредельные ваттметры имеют неградуированную шкалу. Перед использованием таких ваттметров при известных номинальном значении тока и по­минальном значении напряжения выбранного предела, а также количестве делений шкалы применяемого ваттметра необходимо определить его цену деления с (постоянную прибора) при по формуле

Зная цену деления для данного ваттметра в выбранном пределе, несложно произвести отсчет значения измеряемой мощности. Измеренное значение мощности будет составлять

где п — отсчет количества делений по шкале прибора.

Ваттметры электродинамической системы применяются для из­мерения мощности в цепях постоянного и переменного тока частотой до нескольких килогерц.

Читайте также:  Мощности различных двигателей автомобиля

Ваттметры ферродинамической системы применяются для изме­рения мощности в цепях постоянного и переменного тока промышлен­ных частот.

На постоянном и переменном токе низких, средних и высоких ча­стот используются косвенные методы измерения мощности, т.е. напря­жения, сила тока и фазовые сдвиги определяются путем последующего вычисления мощности. Активная мощность двухфазного переменного тока в цепи с комплексной нагрузкой определяется но формуле

где U, I— среднеквадратичное значение напряжения и силы тока;

— фазовый сдвиг между силой тока и напряжением.

В цепи с чисто активной нагрузкой , когда = 0, = 1, мощ­ность переменного тока составляет

мощность импульсного тока:

На практике обычно измеряется средняя мощность за период сле­довании импульсов:

где q — скважность: q = ;

— коэффициент формы импульсов 1;

— период следования импульсов.

Высокочастотные методы измерения мощности. Возможны два типовых метода измерения мощности (в зависимости от ее вида: по­глощаемая или проходящая).

Поглощаемая мощность— это мощность, потребляемая нагруз­кой. В этом случае нагрузка заменяется ее эквивалентом, а измеряе­мая мощность полностью рассеивается на этом эквиваленте нагрузки, и далее измеряется мощность теплового процесса. Нагрузка ваттметра полностью поглощает мощность, поэтому такие приборы называются ваттметрами поглощаемой мощности (рис. 3.16, а). Так как нагрузка полностью должна поглощать измеряемую мощность, то прибор может использоваться только при отключенном потребителе. Погрешность измерения будет тем меньше, чем более полно обеспечено согласование входного сопротивления ваттметра с выходным сопротивлением исследуемого источника или волновым сопротивлением линии передачи.

Рис. 3.16. Методы измерения ваттметрами поглощаемой (о) и проходящей мощности (б)

Проходящая мощность — это мощность, передаваемая генератором в реальную нагрузку. Приборы, ее измеряющие, называются ваттметрами проходящей мощности. Такие ваттметры потребляют незначительную долю мощности источника, а основная ее часть выделяется в реальной полезной нагрузке (рис. 3.16, б).

К ваттметрам проходящей мощности относятся приборы па преоб­разователях Холла, с поглощающей стенкой и другие приборы.

В диапазоне высоких и сверхвысоких частот косвенные методы из­мерения мощности не применяются, так как в разных сечениях линии передач значения силы тока и падения напряжения различны; кроме того, подключение измерительного прибора меняет режим работы измерительной цепи. Поэтому на СВЧ используются другие методы: 1 например, преобразования электромагнитной энергии в тепловую (ка­лориметрический метод), изменения сопротивления резистора (термисторный метод).

Калориметрический методизмерения мощности характеризуется высокой точностью. Этот метод используется во всем радиотехни­ческом диапазоне частот при измерении сравнительно больших мощ­ностей, когда имеет место потеря тепла. Калориметрический метод основан на преобразовании электрической энергии в тепловую, когда нагревается некоторая жидкость в калориметре ваттметра (рис. 3.17). Далее мощность оценивается путем определения по известной разности температур и известному объему жидкости, протекающей через калориметр:

где — коэффициент используемой жидкости;

объем нагретой жидкости.

Рис. 3.17. Устройство калориметрического ваттметра

Погрешность калориметрического метода составляет 1. 7%.

Термисторный (болометрический) методизмерения мощности основан на использовании свойства терморезисторов изменять свое сопротивление под воздействием поглощаемой ими мощности элек­тромагнитных колебаний. В качестве терморезисторов используют термисторы и болометры.

Термистор представляет собой полупроводниковую пластину (или диск), заключенную в стеклянный баллон. Термисторы имеют отрица­тельный температурный коэффициент, т.е. с повышением температу­ры их сопротивление падает.

Болометр представляет собой тонкую пластину из слюды или стекла с нанесенным на нее слоем (пленкой) платины. Пленоч­ные болометры обладают очень высокой чувствительностью (до . Вт). Болометры имеют положительный температурный коэффициент, т.е. с повышением температуры их сопротивление растет.

Чувствительность и надежность термисторов выше, чем боломет­ров, однако параметры болометров стабильнее, поэтому они применя­ются в образцовых ваттметрах (подгруппа M1).

Термисторный метод обеспечивает высокую чувствительность, поэтому его применяют для измерения малых и средних мощностей. Использование ответвителей и делительных устройств позволяет применять метод и для измерения больших мощностей. Погрешность термисторных ваттметров составляет 4. 10% и чаще всего зависит от степени согласованности нагрузки.

К основным метрологическим характеристикам ваттметров, кото­рые необходимо знать при выборе прибора, относятся следующие:

• тип прибора (поглощаемой или проходящей мощности);

• диапазон измерения мощности;

• допустимая погрешность измерений;

• коэффициент стоячей волны (КСВ) входа измерителя мощности или модуль коэффициента отражения.

Контрольные вопросы

1. Приведите правило включения амперметра в исследуемую цепь.

2. Каково назначение шунтов?

3. Как изменяется сопротивление амперметра с подключением шунта?

4. Как шунт подключается к амперметру?

5. Амперметры какой системы чаще используются при измерении силы постоянного тока?

6. Амперметры какой системы используются при измерении силы I переменного тока высоких частот?

7. Какие правила необходимо соблюдать при измерении силы тока высоких частот?

8. Приведите эквивалентную схему амперметра для измерения силы тока низких частот.

Читайте также:  Котельные установки малой мощности что такое

9. Приведите эквивалентную схему амперметра для измерения силы тока высоких частот.

10. Перечислите основные параметры амперметра.

11. Какое требование предъявляется к внутреннему сопротивлению амперметра?

12. Почему нельзя использовать электромеханический амперметр электродинамической системы при измерении силы переменного тока высоких частот?

13. Перечислите достоинства амперметров магнитоэлектрической системы.

14. Перечислите недостатки амперметров магнитоэлектрической системы.

15. Сколько шунтов содержит электромеханический амперметр с пятью пределами измерения?

16. В чем состоит принципиальное отличие вольтметра от амперметра?

17. Как вольтметр включается в цепь?

18. Каково назначение добавочных резисторов?

19. Что необходимо сделать для расширения диапазона измерения на­пряжения электромеханического вольтметра?

20. Перечислите достоинства и недостатки электромеханических вольтметров.

21. По каким признакам классифицируются электронные аналоговые вольтметры?

22. По каким структурным схемам строятся электронные аналоговые вольтметры?

23. Перечислите достоинства и недостатки электронных аналоговых вольтметров.

24. Почему вольтметры типа У — Д имеют высокую чувствитель­ность?

25. Почему вольтметры типа Д — У имеют широкий частотный диапа­зон?

26. Каковы преимущества электронных цифровых вольтметров по сравнению с электронными аналоговыми?

27. Зачем электронные аналоговые вольтметры имеют шкалу, градуированную в децибелах?

28. По каким основным метрологическим характеристикам выбирают вольтметр?

29. В каких единицах измеряется напряжение?

30. Что представляют собой мультиметры?

31. Какими приборами можно измерить мощность в цепях постоян­ного тока?

32. Какими приборами можно измерить мощность в цепях переменно­го синусоидального тока промышленных частот?

33. Каким методом можно измерить малую мощность в СВЧ — диапазоне?

34. Каким методом можно измерить большую мощность в СВЧ — диапазоне?

35. Что необходимо знать при определении мощности импульсного сигнала?

36. Определите мощность, выделенную на резисторе R = 1 кОм при протекании постоянного тока силой 5 мА.

37. Определите рассеиваемую резистором R — 2 кОм мощность, если через него протекает синусоидальный ток амплитудой 4 мА.

38. В чем состоит калориметрический метод измерения мощности?

39. В чем состоит термисторный метод измерения мощности?

40. Что такое болометр и где он используется?

41.Укажите достоинства термистора по сравнению с болометром.

42. Укажите недостатки термистора по сравнению с болометром.

43. Перечислить достоинства и недостатки электродинамических ваттметров.

44. К какой группе и подгруппе относятся ваттметры поглощаемой мощности?

45. Какую часть энергии потребляют ваттметры проходящей мощности?

Источник



Методы и средства измерения мощности: Учебное пособие , страница 3

Основные требования к ваттметрам: высокая точность: требуемый частотный диапазон; малое время установления показаний; оптимальное согласование с параметрами линии передачи энергии.

4. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ МОЩНОСТИ

По способу преобразования мощности в цепях постоянного тока,

тока промышленной, высокой и сверхвысокой частоты различают прямые и косвенные методы измерения.

Измерения мощности относят к прямым методам, если результат преобразования пропорционален произведению исходных величин, значения которых на стадиях преобразования не определяются.

Косвенные методы измерения основаны на определении промежуточных значений исходных величин и вычислении их произведения.

При прямых некоторых методах на измерительный преобразователь воздействует не сама мощность, а входные величины: напряжение и ток.

4.1. Методы прямых измерений

Обобщённая структура прямого метода измерений показана на рис. 4.1.

U

I

Рис. 4.1. Структурная схема метода прямых измерений

Напряжение и ток при прямом методе преобразуются первичными преобразователями напряжения Пu и тока Пi в пропорциональные значения тока и напряжения, которые затем поступают в множительное устройства — преобразователь мощности Пp.

Выходной сигнал может быть представлен напряжением, током, частотой или другой физической величиной. Основным достоинством прямого метода является возможность измерения мощности в цепях с произвольной формой напряжения и тока. Измерительная аппаратура проще; погрешности измерения не превышают 1%. Методы прямых измерений используются на постоянном токе, в звуковом диапазоне частот и в диапазонах высокой и сверхвысокой частот.

4.2. Методы косвенных измерений

Эти методы используются в основном для измерения мощности постоянного тока, полной мощности переменного тока, активной мощности. Структурная схема, реализующая косвенный метод измерения активной и полной мощности, показана на рис. 4.2. При измерении мощности напряжение и ток подвергаются масштабным преобразованиям в блоках Мv и Мi и измеряются вольтметром V и амперметром А. Произведение их показаний вычисляется с помощью вычислительного устройства ВУ.

I

Рис. 4.2. Структурная схема метода косвенных измерений

активной и полной мощности

Структурная схема ваттметра активной и реактивной мощности показана на рис. 4.3.

Рис. 4.3. Структурная схема ваттметра активной

и реактивной мощности

При измерении активной мощности в измерительной схеме используется фазочувствительный вольтметр Vφ, показания которого пропорциональны значению фазового сдвига, или фазометр (измеритель cosφ).

Читайте также:  Тп линк настройка мощности

4.3. Погрешности измерения мощности прямыми

и косвенными методами

Погрешности прямых и косвенных методов определяется погрешностью используемых приборов при измерении тока, напряжения и методическими погрешностями.

Анализ методической погрешности проиллюстрирован на схеме рис. 4.4, а, б.

Овал: Импульсный вольтметр Rл Rа Rл

Rн Uн R Rн Uн

Iн I Iн

а б

Рис. 4.4. Методическая погрешность при измерении мощности

Электрическая цепь до включения ваттметра показана на рис. 4.4, а. Мощность, рассеиваемая нагрузкой

или, пренебрегая сопротивлением линии Rл, получим:

.

Включение ваттметра по схеме рис. 4.4, б приведёт к появлению погрешности измерения напряжения на нагрузке и соответственно к погрешности измерения тока нагрузки Δ = I — Iн и погрешности измерения мощности

.

5. МЕТОДЫ ПОСТРОЕНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ

Основные принципы, положенные в основу построения измерительных преобразователей мощности постоянного тока, диапазона низкой и высокой частоты, это использование физических явлений и принципов, реализующих функции произведения параметров, в частности, напряжения и тока.

К таким явлениям относятся: электродинамический эффект, эффект Холла, тепловой эффект Джоуля — Ленца и др.

Другим способом получения функций произведения является использование пассивных и активных четырёхполюсников и преобразователей с функциональным преобразованием и модуляцией входных сигналов.

Для измерения мощности постоянного тока и низкочастотной мощности применяются электродинамические ваттметры, показания которых пропорциональны произведению токов

,

где: Ia = Iн, Ib = Uн/r, .W- удельный противодействующий момент пружины, Мab- коэффициент взаимоиндукции обмоток прибора, r – сопротивление в цепи обмотки напряжения прибора.

5.1 Преобразователи мощности с функциональным преобразованием входных сигналов

К преобразователям с линейным преобразованием входных сигналов относят устройства с линейными управляемыми сопротивлениями Ri в активных четырёхполюсниках. Такой преобразователь может быть выполнен в виде усилителя с отрицательной обратной связью по току, текущему через управляемое сопротивление (рис. 5.1.).

  • АлтГТУ 419
  • АлтГУ 113
  • АмПГУ 296
  • АГТУ 267
  • БИТТУ 794
  • БГТУ «Военмех» 1191
  • БГМУ 172
  • БГТУ 603
  • БГУ 155
  • БГУИР 391
  • БелГУТ 4908
  • БГЭУ 963
  • БНТУ 1070
  • БТЭУ ПК 689
  • БрГУ 179
  • ВНТУ 120
  • ВГУЭС 426
  • ВлГУ 645
  • ВМедА 611
  • ВолгГТУ 235
  • ВНУ им. Даля 166
  • ВЗФЭИ 245
  • ВятГСХА 101
  • ВятГГУ 139
  • ВятГУ 559
  • ГГДСК 171
  • ГомГМК 501
  • ГГМУ 1966
  • ГГТУ им. Сухого 4467
  • ГГУ им. Скорины 1590
  • ГМА им. Макарова 299
  • ДГПУ 159
  • ДальГАУ 279
  • ДВГГУ 134
  • ДВГМУ 408
  • ДВГТУ 936
  • ДВГУПС 305
  • ДВФУ 949
  • ДонГТУ 498
  • ДИТМ МНТУ 109
  • ИвГМА 488
  • ИГХТУ 131
  • ИжГТУ 145
  • КемГППК 171
  • КемГУ 508
  • КГМТУ 270
  • КировАТ 147
  • КГКСЭП 407
  • КГТА им. Дегтярева 174
  • КнАГТУ 2910
  • КрасГАУ 345
  • КрасГМУ 629
  • КГПУ им. Астафьева 133
  • КГТУ (СФУ) 567
  • КГТЭИ (СФУ) 112
  • КПК №2 177
  • КубГТУ 138
  • КубГУ 109
  • КузГПА 182
  • КузГТУ 789
  • МГТУ им. Носова 369
  • МГЭУ им. Сахарова 232
  • МГЭК 249
  • МГПУ 165
  • МАИ 144
  • МАДИ 151
  • МГИУ 1179
  • МГОУ 121
  • МГСУ 331
  • МГУ 273
  • МГУКИ 101
  • МГУПИ 225
  • МГУПС (МИИТ) 637
  • МГУТУ 122
  • МТУСИ 179
  • ХАИ 656
  • ТПУ 455
  • НИУ МЭИ 640
  • НМСУ «Горный» 1701
  • ХПИ 1534
  • НТУУ «КПИ» 213
  • НУК им. Макарова 543
  • НВ 1001
  • НГАВТ 362
  • НГАУ 411
  • НГАСУ 817
  • НГМУ 665
  • НГПУ 214
  • НГТУ 4610
  • НГУ 1993
  • НГУЭУ 499
  • НИИ 201
  • ОмГТУ 302
  • ОмГУПС 230
  • СПбПК №4 115
  • ПГУПС 2489
  • ПГПУ им. Короленко 296
  • ПНТУ им. Кондратюка 120
  • РАНХиГС 190
  • РОАТ МИИТ 608
  • РТА 245
  • РГГМУ 117
  • РГПУ им. Герцена 123
  • РГППУ 142
  • РГСУ 162
  • «МАТИ» — РГТУ 121
  • РГУНиГ 260
  • РЭУ им. Плеханова 123
  • РГАТУ им. Соловьёва 219
  • РязГМУ 125
  • РГРТУ 666
  • СамГТУ 131
  • СПбГАСУ 315
  • ИНЖЭКОН 328
  • СПбГИПСР 136
  • СПбГЛТУ им. Кирова 227
  • СПбГМТУ 143
  • СПбГПМУ 146
  • СПбГПУ 1599
  • СПбГТИ (ТУ) 293
  • СПбГТУРП 236
  • СПбГУ 578
  • ГУАП 524
  • СПбГУНиПТ 291
  • СПбГУПТД 438
  • СПбГУСЭ 226
  • СПбГУТ 194
  • СПГУТД 151
  • СПбГУЭФ 145
  • СПбГЭТУ «ЛЭТИ» 379
  • ПИМаш 247
  • НИУ ИТМО 531
  • СГТУ им. Гагарина 114
  • СахГУ 278
  • СЗТУ 484
  • СибАГС 249
  • СибГАУ 462
  • СибГИУ 1654
  • СибГТУ 946
  • СГУПС 1473
  • СибГУТИ 2083
  • СибУПК 377
  • СФУ 2424
  • СНАУ 567
  • СумГУ 768
  • ТРТУ 149
  • ТОГУ 551
  • ТГЭУ 325
  • ТГУ (Томск) 276
  • ТГПУ 181
  • ТулГУ 553
  • УкрГАЖТ 234
  • УлГТУ 536
  • УИПКПРО 123
  • УрГПУ 195
  • УГТУ-УПИ 758
  • УГНТУ 570
  • УГТУ 134
  • ХГАЭП 138
  • ХГАФК 110
  • ХНАГХ 407
  • ХНУВД 512
  • ХНУ им. Каразина 305
  • ХНУРЭ 325
  • ХНЭУ 495
  • ЦПУ 157
  • ЧитГУ 220
  • ЮУрГУ 309

Полный список ВУЗов

  • О проекте
  • Реклама на сайте
  • Правообладателям
  • Правила
  • Обратная связь

Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).

Источник