Εξουσία- μια φυσική ποσότητα ίση με την αναλογία της εργασίας που έγινε προς μια ορισμένη χρονική περίοδο.

Υπάρχει μια έννοια της μέσης ισχύος για μια συγκεκριμένη χρονική περίοδο Δt. Η μέση ισχύς υπολογίζεται χρησιμοποιώντας αυτόν τον τύπο: N = ΔA / Δt, στιγμιαία ισχύς σύμφωνα με τον ακόλουθο τύπο: N=dA/dt. Αυτοί οι τύποι έχουν μια μάλλον γενικευμένη μορφή, καθώς η έννοια της δύναμης είναι παρούσα σε διάφορους κλάδους της φυσικής - μηχανικής και ηλεκτροφυσικής. Αν και οι βασικές αρχές για τον υπολογισμό της ισχύος παραμένουν περίπου οι ίδιες όπως στον γενικό τύπο.

Η ισχύς μετριέται σε watt. Το Watt είναι μια μονάδα ισχύος ίση με το joule διαιρούμενο με το δευτερόλεπτο. Εκτός από τα watt, υπάρχουν και άλλες μονάδες μέτρησης ισχύος: ιπποδύναμη, erg ανά δευτερόλεπτο, μέτρηση δύναμης μάζας ανά δευτερόλεπτο.

• • Ενας μετρική ιπποδύναμηίσο με 735 Watt, Αγγλικά - 745 Watt.
  • Εργιο- μια πολύ μικρή μονάδα μέτρησης, ένα erg ισούται με δέκα με την μείον έβδομη ισχύ των watt.
  • Ενας μετρητής δύναμης μάζας ανά δευτερόλεπτοίσο με 9,81 watt.

Οργανα μέτρησης

Τα όργανα μέτρησης για τη μέτρηση ισχύος χρησιμοποιούνται κυρίως στην ηλεκτροφυσική, αφού στη μηχανική, γνωρίζοντας ένα συγκεκριμένο σύνολο παραμέτρων (ταχύτητα και δύναμη), μπορείτε να υπολογίσετε ανεξάρτητα την ισχύ. Αλλά με τον ίδιο τρόπο, στην ηλεκτροφυσική μπορείτε να υπολογίσετε την ισχύ χρησιμοποιώντας παραμέτρους, αλλά στην πραγματικότητα, στην καθημερινή ζωή απλά δεν χρησιμοποιούμε όργανα μέτρησης για την καταγραφή της μηχανικής ισχύος. Δεδομένου ότι τις περισσότερες φορές αυτές οι παράμετροι για ορισμένους μηχανισμούς ορίζονται ως τέτοιες. Όσον αφορά τα ηλεκτρονικά, η κύρια συσκευή είναι ένα βατόμετρο, που χρησιμοποιείται στην καθημερινή ζωή σε ένα συμβατικό ηλεκτρικό μετρητή.

Τα βατόμετρα μπορούν να χωριστούν σε διάφορους τύπους ανάλογα με τις συχνότητες:

• • Χαμηλή συχνότητα
  • Ραδιοσυχνοτητα
  • Οπτικός

Τα βατόμετρα μπορούν να είναι είτε αναλογικά είτε ψηφιακά. Τα χαμηλής συχνότητας (LF) περιέχουν δύο πηνία επαγωγής, είναι ψηφιακά και αναλογικά και χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία και την καθημερινή ζωή ως μέρος των συμβατικών μετρητών ηλεκτρικής ενέργειας. Τα βατόμετρα ραδιοσυχνοτήτων χωρίζονται σε δύο ομάδες: την απορροφούμενη ισχύ και την εκπεμπόμενη ισχύ. Η διαφορά έγκειται στον τρόπο σύνδεσης του βατόμετρου στο δίκτυο· αυτά που διέρχονται συνδέονται παράλληλα με το δίκτυο, το οποίο απορροφάται στο τέλος του δικτύου ως πρόσθετο φορτίο. Τα οπτικά βατόμετρα χρησιμοποιούνται για τον προσδιορισμό της ισχύος των φωτεινών ροών και των ακτίνων λέιζερ. Χρησιμοποιούνται κυρίως σε διάφορες βιομηχανίες και εργαστήρια.

Μηχανική ισχύς

Η ισχύς στη μηχανική εξαρτάται άμεσα από τη δύναμη και το έργο που εκτελεί αυτή η δύναμη. Έργο είναι ένα μέγεθος που χαρακτηρίζει τη δύναμη που ασκείται σε ένα σώμα, υπό την επίδραση της οποίας το σώμα διανύει μια ορισμένη απόσταση. Η ισχύς υπολογίζεται από το βαθμωτό γινόμενο του διανύσματος ταχύτητας και του διανύσματος δύναμης: P = F * v = F * v * cos α (δύναμη πολλαπλασιαζόμενη με το διάνυσμα της ταχύτητας και τη γωνία μεταξύ του διανύσματος δύναμης και ταχύτητας (συνημίτονο άλφα)).

Μπορείτε επίσης να υπολογίσετε την ισχύ της περιστροφικής κίνησης του σώματος. P=M* w= π * M * n / 30. Η ισχύς είναι ίση με (M) ροπή πολλαπλασιασμένη με (w) γωνιακή ταχύτητα ή pi (n) πολλαπλασιασμένη με τη ροπή (M) και (n) ταχύτητα περιστροφής διαιρούμενη με 30.

Η δύναμη στην ηλεκτροφυσική

Στην ηλεκτροφυσική, η ισχύς χαρακτηρίζει το ρυθμό μετάδοσης ή μετατροπής της ηλεκτρικής ενέργειας. Υπάρχουν οι εξής τύποι ισχύος:

• • Στιγμιαία ηλεκτρική ισχύς. Δεδομένου ότι η εξουσία είναι η δουλειά που γίνεται μέσα συγκεκριμένη ώρα, και το φορτίο κινείται κατά μήκος ενός συγκεκριμένου τμήματος του αγωγού, έχουμε τον τύπο: P(a-b) = A / Δt. Α-Β χαρακτηρίζει την περιοχή από την οποία διέρχεται το φορτίο. A είναι το έργο της φόρτισης ή των χρεώσεων, Δt είναι ο χρόνος που χρειάζεται η φόρτιση ή οι χρεώσεις για να ταξιδέψουν στο τμήμα (Α-Β). Χρησιμοποιώντας τον ίδιο τύπο, υπολογίζονται άλλες τιμές ισχύος για διαφορετικές καταστάσεις όταν χρειάζεται να μετρήσετε τη στιγμιαία ισχύ σε ένα τμήμα του αγωγού.

• • Μπορείτε επίσης να υπολογίσετε την ισχύ μιας σταθερής ροής: P = I * U = I^2 * R = U^2 / R.

• • Η ισχύς AC δεν μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον τύπο συνεχές ρεύμα. Υπάρχουν τρεις τύποι ισχύος σε εναλλασσόμενο ρεύμα:
    • Ενεργητική ισχύς(P), που ισούται με P = U * I * cos f . Όπου U και I είναι οι τρέχουσες παράμετροι του ρεύματος και f (phi) είναι η γωνία μετατόπισης μεταξύ των φάσεων. Αυτός ο τύπος δίνεται ως παράδειγμα για μονοφασικό ημιτονοειδές ρεύμα.
    • Η άεργος ισχύς (Q) χαρακτηρίζει τα φορτία που δημιουργούνται σε συσκευές από ταλαντώσεις ηλεκτρικού μονοφασικού ημιτονοειδούς εναλλασσόμενου ρεύματος. Q = U * I * αμαρτία f . Η μονάδα μέτρησης είναι το αντιδραστικό βολτ-αμπέρ (var).
    • Η φαινόμενη ισχύς (S) είναι ίση με τη ρίζα των τετραγώνων ενεργού και άεργου ισχύος. Μετριέται σε βολτ-αμπέρ.
    • Η ανενεργή ισχύς είναι ένα χαρακτηριστικό της παθητικής ισχύος που υπάρχει σε κυκλώματα με εναλλασσόμενο ημιτονοειδές ρεύμα. Ίση με την τετραγωνική ρίζα του αθροίσματος των τετραγώνων άεργου και αρμονικής ισχύος. Ελλείψει υψηλότερης αρμονικής ισχύος, είναι ίση με τη μονάδα αέργου ισχύος.

Τι είναι δύναμη και δύναμη; Πώς μετριέται αυτός ο δείκτης, ποια όργανα χρησιμοποιούνται και πώς χρησιμοποιούνται στην πράξη, θα εξετάσουμε αργότερα στο άρθρο.

Δύναμη

Στον κόσμο, όλα τα σώματα φυσικής φύσης αρχίζουν να κινούνται λόγω δύναμης. Όταν εκτίθεται σε αυτό, με την ίδια ή αντίθετη φορά κίνησης του σώματος, γίνεται δουλειά. Έτσι, κάποια δύναμη δρα στο σώμα.

Έτσι, ένα ποδήλατο απομακρύνεται χάρη στη δύναμη των ποδιών ενός ατόμου και το τρένο επηρεάζεται από την ελκτική δύναμη μιας ηλεκτρικής ατμομηχανής. Παρόμοιο αντίκτυπο συμβαίνει με οποιαδήποτε κίνηση. Το έργο μιας δύναμης είναι η ποσότητα στην οποία πολλαπλασιάζονται το μέτρο της δύναμης, το μέτρο μετατόπισης του σημείου εφαρμογής της και το συνημίτονο της γωνίας μεταξύ των διανυσμάτων αυτών των δεικτών. Ο τύπος σε αυτή την περίπτωση μοιάζει με αυτό:

A = F s cos (F, s)

Εάν η γωνία μεταξύ αυτών των διανυσμάτων δεν είναι μηδέν, τότε η εργασία γίνεται πάντα. Επιπλέον, μπορεί να έχει τόσο θετικό όσο και αρνητικό νόημα. Δεν θα ασκείται δύναμη στο σώμα υπό γωνία 90°.

Σκεφτείτε, για παράδειγμα, ένα κάρο που τραβιέται από τη μυϊκή δύναμη ενός αλόγου. Με άλλα λόγια, η εργασία γίνεται από την ελκτική δύναμη προς την κατεύθυνση κίνησης του καροτσιού. Αλλά όταν κατευθύνεται προς τα κάτω ή κάθετα, δεν λειτουργεί (παρεμπιπτόντως, η ιπποδύναμη είναι αυτή με την οποία μετράται η ισχύς του κινητήρα).

Το έργο που εκτελείται από μια δύναμη είναι βαθμωτό μέγεθος και μετριέται σε τζάουλ. Αυτή μπορεί να είναι:

• προκύπτουσα (υπό την επίδραση πολλών δυνάμεων).
• μη σταθερό (τότε ο υπολογισμός γίνεται με ολοκλήρωμα).

Εξουσία

Πώς μετριέται αυτή η ποσότητα; Αρχικά, ας δούμε τι είναι. Είναι σαφές ότι το σώμα αρχίζει να κινείται λόγω της δύναμης που ασκείται.Ωστόσο, στην πράξη, εκτός από αυτό, είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε ακριβώς πώς επιτυγχάνεται.

Η εργασία μπορεί να ολοκληρωθεί σε διαφορετικά χρονικά πλαίσια. Για παράδειγμα, η ίδια ενέργεια μπορεί να πραγματοποιηθεί από έναν μικρό κινητήρα ή έναν μεγάλο ηλεκτροκινητήρα. Το μόνο ερώτημα είναι πόσος χρόνος θα χρειαστεί για την παραγωγή του. Η ποσότητα που είναι υπεύθυνη για αυτό το έργο είναι η ισχύς. Ο τρόπος μέτρησης γίνεται σαφές από τον ορισμό - αυτός είναι ο λόγος της εργασίας για έναν συγκεκριμένο χρόνο προς την αξία του:

Με λογικά βήματα καταλήγουμε στον ακόλουθο τύπο:

δηλαδή το γινόμενο των διανυσμάτων δύναμης και της ταχύτητας κίνησης είναι δύναμη. Πώς μετριέται; Σύμφωνα με το διεθνές σύστημα SI, η μονάδα μέτρησης για αυτήν την ποσότητα είναι 1 Watt.

Watt και άλλες μονάδες ισχύος

Watt σημαίνει ισχύς, όπου ένα joule εργασίας γίνεται σε ένα δευτερόλεπτο. Η τελευταία μονάδα πήρε το όνομά της από τον Άγγλο J. Watt, ο οποίος εφηύρε και κατασκεύασε την πρώτη ατμομηχανή. Αλλά χρησιμοποίησε μια άλλη ποσότητα - ιπποδύναμη, η οποία χρησιμοποιείται ακόμα και σήμερα. περίπου ίσο με 735,5 watt.

Έτσι, εκτός από Watts, η ισχύς μετριέται σε μετρική ιπποδύναμη. Και για πολύ μικρή τιμή χρησιμοποιείται επίσης το Erg, ίσο με δέκα με την μείον έβδομη δύναμη του Watt. Είναι επίσης δυνατή η μέτρηση σε μία μονάδα μάζας/δύναμης/μέτρων ανά δευτερόλεπτο, η οποία ισούται με 9,81 Watt.

Ισχύς κινητήρα

Αυτή η τιμή είναι από τις πιο σημαντικές σε κάθε κινητήρα, ο οποίος διατίθεται σε μεγάλο εύρος ισχύος. Για παράδειγμα, ένα ηλεκτρικό ξυράφι έχει εκατοστά του κιλοβάτ και ένας πύραυλος διαστημόπλοιου έχει εκατομμύρια.

Διαφορετικά φορτία απαιτούν διαφορετική ισχύ για να διατηρηθεί μια ορισμένη ταχύτητα. Για παράδειγμα, ένα αυτοκίνητο θα γίνει βαρύτερο εάν τοποθετηθεί περισσότερο φορτίο σε αυτό. Τότε ο δρόμος θα αυξηθεί. Επομένως, για να διατηρηθεί η ίδια ταχύτητα όπως σε κατάσταση χωρίς φορτίο, θα χρειαστεί περισσότερη ισχύς. Αντίστοιχα, ο κινητήρας θα καταναλώνει περισσότερο καύσιμο. Όλοι οι οδηγοί γνωρίζουν αυτό το γεγονός.

Όμως στις υψηλές ταχύτητες σημαντική είναι και η αδράνεια της μηχανής, η οποία είναι ευθέως ανάλογη με τη μάζα της. Οι έμπειροι οδηγοί που γνωρίζουν αυτό το γεγονός βρίσκουν τον καλύτερο συνδυασμό καυσίμου και ταχύτητας όταν οδηγούν, ώστε να καταναλώνεται λιγότερη βενζίνη.

Τρέχουσα ισχύς

Πώς μετράται η τρέχουσα ισχύς; Στην ίδια μονάδα SI. Μπορεί να μετρηθεί με άμεσες ή έμμεσες μεθόδους.

Η πρώτη μέθοδος υλοποιείται χρησιμοποιώντας ένα βατόμετρο, το οποίο καταναλώνει σημαντική ενέργεια και φορτώνει πολύ την πηγή ρεύματος. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για μέτρηση δέκα watt ή περισσότερα. Η έμμεση μέθοδος χρησιμοποιείται όταν είναι απαραίτητο να μετρηθούν μικρές τιμές. Τα όργανα για αυτό είναι ένα αμπερόμετρο και ένα βολτόμετρο που συνδέονται με τον καταναλωτή. Ο τύπος σε αυτή την περίπτωση θα μοιάζει με αυτό:

Με γνωστή αντίσταση φορτίου, μετράμε το ρεύμα που το διαρρέει και βρίσκουμε την ισχύ ως εξής:

P = I 2 ∙ R n.

Χρησιμοποιώντας τον τύπο P = I 2 /R n, μπορεί επίσης να υπολογιστεί η τρέχουσα ισχύς.

Το πώς μετριέται σε ένα τριφασικό δίκτυο ρεύματος δεν είναι επίσης μυστικό. Για αυτό, χρησιμοποιείται μια ήδη γνωστή συσκευή - ένα βατόμετρο. Επιπλέον, είναι δυνατό να λυθεί το πρόβλημα του τι μετράται χρησιμοποιώντας ένα, δύο ή και τρία όργανα. Για παράδειγμα, μια εγκατάσταση τεσσάρων καλωδίων θα απαιτούσε τρεις συσκευές. Και για ένα τρίσυρμα με ασύμμετρο φορτίο - δύο.

Η έννοια της ισχύος (Μ) συνδέεται με την παραγωγικότητα ενός συγκεκριμένου μηχανισμού, μηχανής ή κινητήρα. Το M μπορεί να οριστεί ως το ποσό της εργασίας που γίνεται ανά μονάδα χρόνου. Δηλαδή, το M είναι ίσο με την αναλογία της εργασίας προς το χρόνο που αφιερώθηκε για την ολοκλήρωσή της. Στο γενικά αποδεκτό διεθνές σύστημα μονάδων (SI), η κοινή μονάδα μέτρησης M είναι τα watt. Μαζί με αυτό, η ιπποδύναμη (hp) εξακολουθεί να παραμένει ένας εναλλακτικός δείκτης για το M. Σε πολλές χώρες σε όλο τον κόσμο, συνηθίζεται να μετράται το M των κινητήρων εσωτερικής καύσης σε hp και το M των ηλεκτροκινητήρων σε Watt.

Ποικιλίες ΕΙΜ

Όπως το επιστημονική και τεχνολογική πρόοδοΕμφανίστηκε ένας μεγάλος αριθμός διαφορετικών μονάδων μέτρησης ισχύος (PMU). Ανάμεσά τους, τα ζητούμενα σήμερα είναι τα W, kgsm/s, erg/s και hp. Προκειμένου να αποφευχθεί η σύγχυση κατά τη μετάβαση από το ένα σύστημα μέτρησης στο άλλο, καταρτίστηκε ο ακόλουθος πίνακας EIM, στον οποίο μετράται η πραγματική ισχύς.

Πίνακες σχέσεων μεταξύ ΕΙΜ

EIM	W	kgsm/s	erg/s	ιπποδύναμη
1 W	1	0,102	10^7	1,36 x 10^-3
1 κιλό	10^3	102	10^10	1,36
1 megaW	10^6	102 x 10^3	10^13	1,36 x 10^3
1 kgcm ανά δευτερόλεπτο	9,81	1	9,81 x 10^7	1,36 x 10^-2
1 erg το δευτερόλεπτο	10^-7	1,02 x 10^-8	1	1,36 x 10^-10
1 ίππους	735,5	75	7,355 x 10^9	1

Μέτρηση του Μ στη μηχανική

Όλα τα σώματα στον πραγματικό κόσμο τίθενται σε κίνηση από μια δύναμη που εφαρμόζεται σε αυτά. Η επίδραση στο σώμα ενός ή περισσότερων διανυσμάτων ονομάζεται μηχανική εργασία(R). Για παράδειγμα, η ελκτική δύναμη ενός αυτοκινήτου το θέτει σε κίνηση. Αυτό επιτυγχάνει έτσι το μηχανικό R.

Από επιστημονική άποψη, το P είναι ένα φυσικό μέγεθος "A", που προσδιορίζεται από το γινόμενο του μεγέθους της δύναμης "F", την απόσταση κίνησης του σώματος "S" και το συνημίτονο της γωνίας μεταξύ των διανυσμάτων αυτές οι δύο ποσότητες.

Ο τύπος εργασίας μοιάζει με αυτό:

A = F x S x cos (F, S).

Το M "N" σε αυτή την περίπτωση θα καθοριστεί από τον λόγο της ποσότητας εργασίας προς τη χρονική περίοδο "t" κατά την οποία οι δυνάμεις επηρέασαν στο σώμα. Επομένως, ο τύπος που ορίζει το M θα είναι:

Μηχανικός κινητήρας Μ

Η φυσική ποσότητα Μ στη μηχανική χαρακτηρίζει τις δυνατότητες διαφόρων κινητήρων. Στα αυτοκίνητα, το M του κινητήρα καθορίζεται από τον όγκο των θαλάμων καύσης υγρού καυσίμου. Το M ενός κινητήρα είναι το έργο (η ποσότητα της παραγόμενης ενέργειας) ανά μονάδα χρόνου. Κατά τη λειτουργία του, ο κινητήρας μετατρέπει ένα είδος ενέργειας σε άλλο δυναμικό. Σε αυτή την περίπτωση, ο κινητήρας μετατρέπει τη θερμική ενέργεια από την καύση του καυσίμου σε κινητική ενέργεια περιστροφικής κίνησης.

Είναι σημαντικό να γνωρίζετε!Ο κύριος δείκτης του κινητήρα M είναι η μέγιστη ροπή.

Είναι η ροπή που δημιουργεί την ελκτική δύναμη του κινητήρα. Όσο υψηλότερος είναι αυτός ο δείκτης, τόσο μεγαλύτερο είναι το M της μονάδας.

Στη χώρα μας, οι μονάδες ισχύος M υπολογίζονται σε ιπποδύναμη. Σε όλο τον κόσμο υπάρχει μια τάση υπολογισμού του M σε W. Τώρα είναι ήδη χαρακτηριστικό ισχύοςυποδεικνύεται στην τεκμηρίωση σε δύο διαστάσεις ταυτόχρονα σε hp. και κιλοβάτ. Σε ποια μονάδα μέτρησης M καθορίζεται από τον κατασκευαστή των ηλεκτρικών και μηχανολογικών εγκαταστάσεων ισχύος.

Μ ηλεκτρισμός

Το Electrical M χαρακτηρίζεται από το ρυθμό μετατροπής της ηλεκτρικής ενέργειας σε μηχανική, θερμική ή ελαφριά ενέργεια. Σύμφωνα με το Διεθνές Σύστημα SI, ένα watt είναι ένα EIM στο οποίο μετράται η συνολική ισχύς της ηλεκτρικής ενέργειας.

Γενικές πληροφορίες.Η μέτρηση ισχύος είναι πολύ συνηθισμένη στην πρακτική των ηλεκτρικών και ηλεκτρονικών μετρήσεων σε συνεχές και εναλλασσόμενο ρεύμα σε όλο το εύρος συχνοτήτων που κυριαρχεί - κύματα έως χιλιοστών και μικρότερα κύματα.

Ιδιαίτερη σημασία έχει η μέτρηση της ισχύος στην περιοχή μικροκυμάτων, καθώς η ισχύς είναι το μόνο χαρακτηριστικό του ηλεκτρικού τρόπου λειτουργίας της αντίστοιχης διαδρομής, όταν η μέτρηση ρεύματος και τάσης στο φούρνο μικροκυμάτων είναι πρακτικά αδύνατη λόγω του μεγάλου σφάλματος.

Η ισχύς μετράται με βατόμετρα που κυμαίνονται από κλάσματα μικροβάτ έως μονάδες - δεκάδες γιγαβάτ.

Ανάλογα με τις μετρούμενες ισχύς, οι συσκευές χωρίζονται σε χαμηλά βατόμετρα (<10 мВт), средней (10 мВт... 10 Вт) и большой (>10 W) ισχύς.

Η βασική μονάδα ισχύος είναι τα watt (W). Χρησιμοποιούνται επίσης πολλαπλάσια και υποπολλαπλάσια:

Gigawatt (1 GW = W);

Megawatt (1 MW = W);

Κιλοβάτ (1 kW = W);

Milliwatt (1 mW = W);

Microwatt (1 µW = W).

Οι διεθνείς ονομασίες των μονάδων ισχύος δίνονται στο Παράρτημα 1.

Η ισχύς μπορεί να μετρηθεί όχι μόνο σε απόλυτες, αλλά και σε σχετικές μονάδες - ντεσιμπέλ:

Για τη μέτρηση της ισχύος χρησιμοποιούνται έμμεσες και άμεσες μέθοδοι. Στην ταξινόμηση καταλόγου, τα ηλεκτρονικά βατόμετρα χαρακτηρίζονται ως εξής: Ml - υποδειγματική, M2 - μεταδιδόμενη ισχύς, M3 - απορροφούμενη ισχύς, M4 - γέφυρες για μετρητές ισχύος, M5 - μετατροπείς (κεφαλές) βατόμετρων.

Τα ηλεκτρομηχανικά βατόμετρα ταξινομούνται σύμφωνα με τις μονάδες ισχύος που υποδεικνύονται στις κλίμακες και στα μπροστινά πάνελ τους: W - βατόμετρα: kW - κιλοβατόμετρα. mW - milliwatt μέτρα. W - μικροβατόμετρα.

Μέτρηση ισχύος σε κυκλώματα DC και AC χαμηλές συχνότητες. Για τη μέτρηση ισχύος σε κυκλώματα συνεχούς ρεύματος και εναλλασσόμενου ρεύματος βιομηχανικών συχνοτήτων, χρησιμοποιούνται συχνότερα ηλεκτρομηχανικά βατόμετρα ηλεκτροδυναμικών και σιδηροδυναμικών συστημάτων.

Στην εργαστηριακή πρακτική, χρησιμοποιούνται κυρίως βατόμετρα του ηλεκτροδυναμικού συστήματος της 3ης, 4ης και 5ης τάξης ακρίβειας (0,1; 0,2; 0,5). Στη βιομηχανία, για τεχνικές μετρήσεις, χρησιμοποιούνται βατόμετρα του σιδηροδυναμικού συστήματος της 6ης, 7ης και 8ης τάξης ακρίβειας (1,0, 1,5 και 2,5).

Οι κλίμακες ενός ορίου βατόμετρου βαθμολογούνται στις τιμές της μετρούμενης ποσότητας (βατ, κιλοβάτ, κ.λπ.). Τα βατόμετρα πολλαπλών εύρους έχουν μη διαβαθμισμένη κλίμακα. Πριν χρησιμοποιήσετε τέτοια βατόμετρο, με τη γνωστή ονομαστική τιμή ρεύματος και την ονομαστική τιμή τάσης του επιλεγμένου ορίου, καθώς και τον αριθμό των διαιρέσεων κλίμακας του χρησιμοποιούμενου βατόμετρου, είναι απαραίτητο να προσδιοριστεί η τιμή διαίρεσης του Με(σταθερά συσκευής) στο σύμφωνα με τον τύπο

Γνωρίζοντας την τιμή διαίρεσης για ένα δεδομένο βατόμετρο στο επιλεγμένο όριο, είναι εύκολο να υπολογιστεί η τιμή της μετρούμενης ισχύος. Η μετρούμενη τιμή ισχύος θα είναι

Οπου Π -μετρώντας τον αριθμό των διαιρέσεων στην κλίμακα οργάνων.

Βαττόμετρα ηλεκτροδυναμικού συστήματοςχρησιμοποιούνται για τη μέτρηση ισχύος σε κυκλώματα DC και AC με συχνότητα έως και αρκετά kilohertz.

Σιδηροδυναμικά βατόμετρα συστήματοςχρησιμοποιούνται για τη μέτρηση ισχύος σε κυκλώματα DC και AC βιομηχανικών συχνοτήτων.

Σε συνεχές και εναλλασσόμενο ρεύμα χαμηλών, μεσαίων και υψηλών συχνοτήτων χρησιμοποιούνται έμμεσες μέθοδοι μέτρησης ισχύος, π.χ. Οι τάσεις, τα ρεύματα και οι μετατοπίσεις φάσης καθορίζονται από μεταγενέστερους υπολογισμούς ισχύος. Η ενεργός ισχύς του διφασικού εναλλασσόμενου ρεύματος σε ένα κύκλωμα με σύνθετο φορτίο προσδιορίζεται από τον τύπο

Οπου U, I-Τάση και ρεύμα RMS.

Μετατόπιση φάσης μεταξύ ρεύματος και τάσης.

Σε μια αλυσίδα με αγνό ενεργό φορτίο , όταν=0,=1, η ισχύς AC είναι

, (3.33)

εξουσία παλμικό ρεύμα:

Στην πράξη, η μέση ισχύς κατά την περίοδο επανάληψης του παλμού συνήθως μετράται:

(3-35)

Οπου q-κύκλος καθηκόντων: q =;

Διάρκεια παλμού;

Συντελεστής σχήματος παλμού 1;

Περίοδος επανάληψης παλμών.

Μέθοδοι μέτρησης ισχύος υψηλής συχνότητας. Υπάρχουν δύο τυπικές μέθοδοι για τη μέτρηση της ισχύος (ανάλογα με τον τύπο της: απορροφάται ή μεταδίδεται).

Απορροφημένη δύναμηείναι η ισχύς που καταναλώνει το φορτίο. Σε αυτή την περίπτωση, το φορτίο αντικαθίσταται από το ισοδύναμό του και η μετρούμενη ισχύς διαχέεται πλήρως σε αυτό το ισοδύναμο φορτίου και στη συνέχεια μετράται η ισχύς της θερμικής διαδικασίας. Το φορτίο του βατόμετρου απορροφά πλήρως την ισχύ, επομένως τέτοιες συσκευές ονομάζονται βατόμετρα απορροφούμενης ισχύος (Εικ. 3.16, ΕΝΑ).Δεδομένου ότι το φορτίο πρέπει να απορροφά πλήρως τη μετρούμενη ισχύ, η συσκευή μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο όταν ο καταναλωτής είναι αποσυνδεδεμένος. Το σφάλμα μέτρησης θα είναι μικρότερο, όσο πληρέστερα διασφαλίζεται η αντιστοίχιση της σύνθετης αντίστασης εισόδου του βατόμετρου με την αντίσταση εξόδου της υπό μελέτη πηγής ή της χαρακτηριστικής σύνθετης αντίστασης της γραμμής μεταφοράς.

Ρύζι. 3.16. Μέθοδοι μέτρησης της απορροφούμενης (περίπου) και της εκπεμπόμενης ισχύος με βατόμετρο (σι)

Περαστική δύναμη- αυτή είναι η ισχύς που μεταδίδεται από τη γεννήτρια στο πραγματικό φορτίο. Οι συσκευές που το μετρούν ονομάζονται βατόμετρα εκπεμπόμενης ισχύος. Τέτοια βατόμετρα καταναλώνουν ένα μικρό κλάσμα της ισχύος της πηγής και το κύριο μέρος της κατανέμεται στο πραγματικό ωφέλιμο φορτίο (Εικ. 3.16, σι).

Τα βατόμετρα μεταδιδόμενης ισχύος περιλαμβάνουν συσκευές που χρησιμοποιούν μετατροπείς Hall, με απορροφητικό τοίχωμα και άλλες συσκευές.

Στην περιοχή υψηλών και υπερυψηλών συχνοτήτων, δεν χρησιμοποιούνται μέθοδοι έμμεσης μέτρησης ισχύος, καθώς η ισχύς του ρεύματος και η πτώση τάσης διαφέρουν σε διαφορετικά τμήματα της γραμμής μεταφοράς. Επιπλέον, η σύνδεση μιας συσκευής μέτρησης αλλάζει τον τρόπο λειτουργίας του κυκλώματος μέτρησης. Επομένως, χρησιμοποιούνται άλλες μέθοδοι στα μικροκύματα: 1, για παράδειγμα, μετατροπή της ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας σε θερμική ενέργεια (θερμιδομετρική μέθοδος), αλλαγή της αντίστασης μιας αντίστασης (μέθοδος θερμίστορ).

Θερμιδομετρική μέθοδοςΟι μετρήσεις ισχύος χαρακτηρίζονται από υψηλή ακρίβεια. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται σε όλο το εύρος ραδιοσυχνοτήτων κατά τη μέτρηση σχετικά υψηλών δυνάμεων όπου υπάρχει απώλεια θερμότητας. Η θερμιδομετρική μέθοδος βασίζεται στη μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας σε θερμική όταν θερμαίνεται κάποιο υγρό σε ένα θερμιδόμετρο βατόμετρου (Εικ. 3.17). Στη συνέχεια, η ισχύς υπολογίζεται προσδιορίζοντας, από μια γνωστή διαφορά θερμοκρασίας και έναν γνωστό όγκο υγρού που ρέει μέσω του θερμιδόμετρου:

, (3.36)

πού είναι ο συντελεστής του υγρού που χρησιμοποιείται;

- όγκος θερμαινόμενου υγρού.

Ρύζι. 3.17. Συσκευή θερμιδομετρικού βατόμετρου

Το σφάλμα της θερμιδομετρικής μεθόδου είναι 1...7%.

Μέθοδος θερμίστορ (βολομετρική).Η μέτρηση ισχύος βασίζεται στη χρήση της ιδιότητας των θερμίστορ να αλλάζουν την αντίστασή τους υπό την επίδραση της ισχύος των ηλεκτρομαγνητικών ταλαντώσεων που απορροφούν. Ως θερμίστορ χρησιμοποιούνται θερμίστορ και βολόμετρα.

Θερμίστορείναι μια γκοφρέτα (ή δίσκος) ημιαγωγών που περικλείεται σε γυάλινο δοχείο. Τα θερμίστορ έχουν αρνητικό συντελεστή θερμοκρασίας, δηλ. Όσο αυξάνεται η θερμοκρασία, η αντίστασή τους μειώνεται.

ΒολόμετροΕίναι μια λεπτή πλάκα από μαρμαρυγία ή γυαλί με μια στρώση (μεμβράνη) πλατίνας εναποτιθέμενη πάνω της. Τα βολόμετρα μεμβράνης έχουν πολύ υψηλή ευαισθησία (έως ... W). Τα βολόμετρα έχουν θετικό συντελεστή θερμοκρασίας, δηλ. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, η αντίστασή τους αυξάνεται.

Η ευαισθησία και η αξιοπιστία των θερμίστορ είναι υψηλότερη από τα βολόμετρα, αλλά οι παράμετροι των βολόμετρων είναι πιο σταθερές, επομένως χρησιμοποιούνται σε τυπικά βατόμετρο (υποομάδα M1).

Η μέθοδος θερμίστορ παρέχει υψηλή ευαισθησία, επομένως χρησιμοποιείται για τη μέτρηση χαμηλών και μεσαίων ισχύος. Η χρήση ζεύξεων και διαχωριστών επιτρέπει τη χρήση της μεθόδου για τη μέτρηση υψηλών δυνάμεων. Το σφάλμα των βατόμετρων θερμίστορ είναι 4... 10% και τις περισσότερες φορές εξαρτάται από τον βαθμό συνέπειας του φορτίου.

Τα κύρια μετρολογικά χαρακτηριστικά των βατόμετρων που πρέπει να γνωρίζετε όταν επιλέγετε μια συσκευή περιλαμβάνουν τα ακόλουθα:

Τύπος συσκευής (απορροφούμενη ή μεταδιδόμενη ισχύς).

Εύρος μέτρησης ισχύος;

Εύρος συχνοτήτων;

Επιτρεπόμενο σφάλμα μέτρησης.

Συντελεστής στάσιμο κύμαΕίσοδος μετρητή ισχύος (SWR) ή μονάδα ανάκλασης.

Ερωτήσεις ελέγχου

1. Δώστε τον κανόνα για τη συμπερίληψη ενός αμπερόμετρου στο υπό μελέτη κύκλωμα.

2. Ποιος είναι ο σκοπός των shunts;

3. Πώς αλλάζει η αντίσταση ενός αμπερόμετρου με συνδεδεμένη διακλάδωση;

4. Πώς συνδέεται η διακλάδωση με το αμπερόμετρο;

5. Ποιο σύστημα αμπερομέτρων χρησιμοποιούνται συχνότερα κατά τη μέτρηση συνεχούς ρεύματος;

6. Ποιο σύστημα μετρητών χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της ισχύος I του εναλλασσόμενου ρεύματος υψηλής συχνότητας;

7. Ποιοι κανόνες πρέπει να ακολουθούνται κατά τη μέτρηση του ρεύματος υψηλής συχνότητας;

8. Δώστε ένα ισοδύναμο κύκλωμα αμπερόμετρου για τη μέτρηση του ρεύματος χαμηλής συχνότητας.

9. Δώστε ένα ισοδύναμο κύκλωμα ενός αμπερόμετρου για τη μέτρηση του ρεύματος υψηλής συχνότητας.

10. Αναφέρετε τις κύριες παραμέτρους του αμπερόμετρου.

11. Ποια είναι η απαίτηση για εσωτερική αντίστασηαμπεριόμετρο?

12. Γιατί δεν μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα ηλεκτρομηχανικό αμπερόμετρο ενός ηλεκτροδυναμικού συστήματος όταν μετράτε εναλλασσόμενο ρεύμα υψηλής συχνότητας;

13. Να αναφέρετε τα πλεονεκτήματα των αμπερόμετρων ενός μαγνητοηλεκτρικού συστήματος.

14. Να αναφέρετε τα μειονεκτήματα των αμπερόμετρων του μαγνητοηλεκτρικού συστήματος.

15. Πόσες διακλαδώσεις περιέχει ένα ηλεκτρομηχανικό αμπερόμετρο με πέντε όρια μέτρησης;

16. Ποια είναι η θεμελιώδης διαφορά μεταξύ ενός βολτόμετρου και ενός αμπερόμετρου;

17. Πώς συνδέεται ένα βολτόμετρο σε ένα κύκλωμα;

18. Ποιος είναι ο σκοπός των πρόσθετων αντιστάσεων;

19. Τι πρέπει να γίνει για να επεκταθεί το εύρος μέτρησης τάσης ενός ηλεκτρομηχανικού βολτόμετρου;

20. Να αναφέρετε τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα των ηλεκτρομηχανικών βολτόμετρων.

21. Με ποια κριτήρια ταξινομούνται τα ηλεκτρονικά αναλογικά βολτόμετρα;

22. Σύμφωνα με όσα δομικά διαγράμματαΚατασκευάζονται ηλεκτρονικά αναλογικά βολτόμετρα;

23. Καταγράψτε τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα των ηλεκτρονικών αναλογικών βολτόμετρων.

24. Γιατί τα βολτόμετρα τύπου U - D έχουν υψηλή ευαισθησία;

25. Γιατί τα βολτόμετρα τύπου D-U έχουν μεγάλο εύρος συχνοτήτων;

26. Ποια είναι τα πλεονεκτήματα των ηλεκτρονικών ψηφιακών βολτόμετρων έναντι των ηλεκτρονικών αναλογικών;

27. Γιατί τα ηλεκτρονικά αναλογικά βολτόμετρα έχουν κλίμακα βαθμολογημένη σε ντεσιμπέλ;

28. Ποια είναι τα κύρια μετρολογικά χαρακτηριστικά της επιλογής ενός βολτόμετρου;

29. Σε ποιες μονάδες μετράται η τάση;

30. Τι είναι τα πολύμετρα;

31. Ποια όργανα μπορούν να μετρήσουν την ισχύ σε κυκλώματα συνεχούς ρεύματος;

32. Ποια όργανα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μέτρηση της ισχύος σε κυκλώματα εναλλασσόμενου ημιτονοειδούς ρεύματος βιομηχανικών συχνοτήτων;

33. Ποια μέθοδος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μέτρηση χαμηλής ισχύος στην περιοχή μικροκυμάτων;

34. Ποια μέθοδος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μέτρηση της υψηλής ισχύος στην περιοχή των μικροκυμάτων;

35. Τι πρέπει να γνωρίζετε κατά τον προσδιορισμό της ισχύος παλμικό σήμα?

36. Προσδιορίστε την ισχύ που εκχωρείται στην αντίσταση R= 1 kOhm όταν ρέει σταθερό ρεύμα 5 mA.

37. Προσδιορίστε τη διάχυση της αντίστασης R- Ισχύς 2 kOhm εάν το ρέει ημιτονοειδές ρεύμα με πλάτος 4 mA.

38. Ποια είναι η θερμιδομετρική μέθοδος μέτρησης ισχύος;

39. Ποια είναι η μέθοδος μέτρησης ισχύος με θερμίστορ;

40. Τι είναι το βολόμετρο και πού χρησιμοποιείται;

41.Να αναφέρετε τα πλεονεκτήματα ενός θερμίστορ σε σύγκριση με ένα βολόμετρο.

42. Να αναφέρετε τα μειονεκτήματα ενός θερμίστορ σε σύγκριση με ένα βολόμετρο.

43. Να αναφέρετε τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα των ηλεκτροδυναμικών βατόμετρων.

44. Σε ποια ομάδα και υποομάδα ανήκουν τα βατόμετρα απορροφούμενης ισχύος;

45. Ποιο μέρος της ενέργειας καταναλώνεται από τα βατόμετρα της εκπεμπόμενης ισχύος;