พลัง- ปริมาณทางกายภาพเท่ากับอัตราส่วนของงานที่ทำในช่วงเวลาหนึ่ง

มีแนวคิดเรื่องกำลังเฉลี่ยในช่วงระยะเวลาหนึ่ง ∆t. กำลังเฉลี่ยคำนวณโดยใช้สูตรนี้: N = ΔA / Δt, กำลังไฟฟ้าชั่วขณะตามสูตรต่อไปนี้: N=dA/dt. สูตรเหล่านี้มีรูปแบบที่ค่อนข้างทั่วไป เนื่องจากแนวคิดเรื่องพลังงานมีอยู่ในสาขาฟิสิกส์หลายสาขา - กลศาสตร์และฟิสิกส์ไฟฟ้า แม้ว่าหลักการพื้นฐานในการคำนวณกำลังจะยังคงใกล้เคียงกับสูตรทั่วไปก็ตาม

กำลังไฟฟ้าวัดเป็นวัตต์ วัตต์เป็นหน่วยของกำลังเท่ากับจูลหารด้วยวินาที นอกจากวัตต์แล้ว ยังมีหน่วยวัดกำลังอื่นๆ อีก เช่น แรงม้า เอิร์กต่อวินาที มวล-แรง-เมตรต่อวินาที

• • หนึ่ง แรงม้าเมตริกเท่ากับ 735 วัตต์ อังกฤษ - 745 วัตต์
  • เอิร์ก- หน่วยวัดที่เล็กมาก หนึ่งเอิร์กมีค่าเท่ากับสิบยกกำลังลบที่เจ็ดของวัตต์
  • หนึ่ง มวล-แรง-เมตรต่อวินาทีเท่ากับ 9.81 วัตต์

เครื่องมือวัด

เครื่องมือวัดสำหรับการวัดกำลังส่วนใหญ่จะใช้ในอิเล็กโทรฟิสิกส์เนื่องจากในกลศาสตร์เมื่อรู้ชุดพารามิเตอร์บางอย่าง (ความเร็วและแรง) คุณสามารถคำนวณกำลังได้อย่างอิสระ แต่ในทำนองเดียวกันในอิเล็กโทรฟิสิกส์คุณสามารถคำนวณพลังงานโดยใช้พารามิเตอร์ แต่ในความเป็นจริงแล้ว ในชีวิตประจำวันเราไม่ได้ใช้เครื่องมือวัดเพื่อบันทึกพลังงานกล เนื่องจากส่วนใหญ่แล้วพารามิเตอร์เหล่านี้สำหรับกลไกบางอย่างมักถูกกำหนดเช่นนี้ ในส่วนของอิเล็กทรอนิกส์ อุปกรณ์หลักคือ วัตต์มิเตอร์ ที่ใช้ในชีวิตประจำวันในมิเตอร์ไฟฟ้าแบบธรรมดา

วัตต์มิเตอร์สามารถแบ่งออกเป็นหลายประเภทตามความถี่:

• • ความถี่ต่ำ
  • ความถี่วิทยุ
  • ออปติคัล

วัตต์มิเตอร์สามารถเป็นได้ทั้งแบบอะนาล็อกหรือดิจิตอล เครื่องวัดความถี่ต่ำ (LF) ประกอบด้วยขดลวดเหนี่ยวนำสองตัว มีทั้งแบบดิจิตอลและอนาล็อก และใช้ในอุตสาหกรรมและชีวิตประจำวันโดยเป็นส่วนหนึ่งของมิเตอร์ไฟฟ้าทั่วไป วัตต์มิเตอร์ความถี่วิทยุแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม: กำลังดูดซับและกำลังส่ง ความแตกต่างอยู่ที่วิธีการเชื่อมต่อวัตต์มิเตอร์กับเครือข่าย ซึ่งการส่งผ่านจะเชื่อมต่อแบบขนานกับเครือข่าย ซึ่งจะถูกดูดซับที่ส่วนท้ายของเครือข่ายเป็นโหลดเพิ่มเติม วัตต์มิเตอร์แบบออปติคัลใช้เพื่อกำหนดกำลังของฟลักซ์แสงและลำแสงเลเซอร์ ส่วนใหญ่จะใช้ในอุตสาหกรรมและห้องปฏิบัติการต่างๆ

กำลังเครื่องกล

กำลังในกลศาสตร์ขึ้นอยู่กับแรงและงานที่แรงนี้กระทำโดยตรง งานคือปริมาณที่แสดงลักษณะของแรงที่กระทำต่อร่างกายภายใต้อิทธิพลที่ร่างกายเคลื่อนที่ไปในระยะทางหนึ่ง กำลังคำนวณโดยผลคูณสเกลาร์ของเวกเตอร์ความเร็วและเวกเตอร์แรง: P = F * โวลต์ = F * โวลต์ * เพราะ (แรงคูณด้วยเวกเตอร์ความเร็วและมุมระหว่างแรงกับเวกเตอร์ความเร็ว (โคไซน์อัลฟา))

คุณยังสามารถคำนวณพลังของการเคลื่อนไหวแบบหมุนของร่างกายได้ ป=ม* ว= π * M * n / 30. กำลังเท่ากับ (M) แรงบิดคูณด้วย (w) ความเร็วเชิงมุมหรือ pi (n) คูณด้วยแรงบิด (M) และ (n) ความเร็วในการหมุนหารด้วย 30

กำลังไฟฟ้าฟิสิกส์

ในวิชาฟิสิกส์ไฟฟ้า พลังงานเป็นตัวกำหนดอัตราการส่งหรือการแปลงไฟฟ้า มีพลังประเภทต่อไปนี้:

• • กำลังไฟฟ้าทันที เนื่องจากอำนาจคืองานที่ทำใน เวลาที่แน่นอนและประจุเคลื่อนที่ไปตามส่วนของตัวนำ เรามีสูตร: P(a-b) = A / Δt. A-B แสดงลักษณะของพื้นที่ที่ประจุผ่าน A คืองานของประจุหรือประจุ Δt คือเวลาที่ประจุหรือประจุเดินทางผ่านส่วน (A-B) เมื่อใช้สูตรเดียวกัน ค่ากำลังอื่นๆ จะถูกคำนวณสำหรับสถานการณ์ที่แตกต่างกันเมื่อคุณต้องการวัดกำลังไฟฟ้าขณะนั้นบนส่วนของตัวนำ

• • คุณยังสามารถคำนวณพลังของการไหลคงที่ได้: P = ฉัน * U = ฉัน^2 * R = U^2 / อาร์.

• • ไม่สามารถคำนวณไฟ AC โดยใช้สูตรได้ กระแสตรง. ไฟฟ้ากระแสสลับมีสามประเภท:
    • พลังที่ใช้งานอยู่(P) ซึ่งเท่ากับ ป = คุณ * ฉัน * เพราะฉ . โดยที่ U และ I เป็นพารามิเตอร์ปัจจุบัน และ f (phi) คือมุมกะระหว่างเฟส สูตรนี้ให้ไว้เป็นตัวอย่างสำหรับกระแสไซน์ซอยด์เฟสเดียว
    • กำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟ (Q) เป็นตัวกำหนดลักษณะของโหลดที่สร้างขึ้นในอุปกรณ์โดยการสั่นของกระแสสลับไซน์ซอยด์แบบไฟฟ้าเฟสเดียว ถาม = คุณ * ฉัน * บาปฉ . หน่วยวัดเป็นโวลต์-แอมแปร์ปฏิกิริยา (var)
    • กำลังปรากฏ (S) เท่ากับรากของกำลังสองของกำลังงานและกำลังรีแอกทีฟ มีหน่วยวัดเป็นโวลต์-แอมแปร์
    • กำลังไฟฟ้าไม่ทำงานเป็นลักษณะของกำลังไฟฟ้าแฝงที่มีอยู่ในวงจรที่มีกระแสสลับไซน์ซอยด์ เท่ากับรากที่สองของผลรวมของกำลังสองของกำลังปฏิกิริยาและกำลังฮาร์มอนิก หากไม่มีกำลังฮาร์มอนิกที่สูงกว่า จะเท่ากับโมดูลกำลังรีแอกทีฟ

ความแข็งแกร่งและพลังคืออะไร? เราจะพิจารณาตัวบ่งชี้นี้ว่าใช้เครื่องมือใด และใช้อย่างไรในทางปฏิบัติ เราจะพิจารณาต่อไปในบทความ

บังคับ

ในโลกนี้ ร่างกายที่มีลักษณะทางกายภาพทั้งหมดเริ่มเคลื่อนไหวเนื่องจากแรง เมื่อสัมผัสกับมันโดยมีทิศทางการเคลื่อนที่ของร่างกายในทิศทางเดียวกันหรือตรงกันข้ามงานก็เสร็จ ดังนั้นแรงบางอย่างจึงกระทำต่อร่างกาย

ดังนั้นจักรยานจึงเคลื่อนตัวออกไปได้เนื่องจากความแข็งแกร่งของขาของบุคคล และรถไฟก็ได้รับผลกระทบจากแรงดึงของหัวรถจักรไฟฟ้า ผลกระทบที่คล้ายกันนี้เกิดขึ้นกับการเคลื่อนไหวใดๆ งานของแรงคือปริมาณที่โมดูลัสของแรง โมดูลัสของการกระจัดของจุดประยุกต์ และโคไซน์ของมุมระหว่างเวกเตอร์ของตัวบ่งชี้เหล่านี้ถูกคูณ สูตรในกรณีนี้มีลักษณะดังนี้:

A = F s cos (F, s)

หากมุมระหว่างเวกเตอร์เหล่านี้ไม่เป็นศูนย์ แสดงว่างานเสร็จเรียบร้อยเสมอ นอกจากนี้ยังสามารถมีทั้งความหมายเชิงบวกและเชิงลบ จะไม่มีแรงกระทำต่อร่างกายที่มุม 90°

ตัวอย่างเช่น ลองพิจารณาเกวียนที่ลากด้วยกำลังกล้ามเนื้อของม้า กล่าวอีกนัยหนึ่ง งานจะกระทำโดยแรงดึงในทิศทางการเคลื่อนที่ของรถเข็น แต่เมื่อพุ่งลงหรือตั้งฉาก จะไม่ทำงาน (ยังไงก็ตาม แรงม้าคือสิ่งที่วัดกำลังของเครื่องยนต์)

งานที่ทำโดยใช้แรงเป็นปริมาณสเกลาร์และมีหน่วยวัดเป็นจูล เธออาจจะเป็น:

• ผลลัพธ์ (ภายใต้อิทธิพลของกองกำลังหลายอย่าง);
• ไม่คงที่ (จากนั้นทำการคำนวณด้วยอินทิกรัล)

พลัง

ปริมาณนี้วัดได้อย่างไร? ก่อนอื่นเรามาดูกันก่อนว่ามันคืออะไร เป็นที่ชัดเจนว่าร่างกายเริ่มเคลื่อนไหวเนื่องจากแรงที่กระทำ อย่างไรก็ตาม ในทางปฏิบัติ นอกเหนือจากนี้จำเป็นต้องทราบอย่างชัดเจนว่ามันสำเร็จได้อย่างไร

งานอาจแล้วเสร็จภายในกรอบเวลาที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น การกระทำเดียวกันนี้สามารถทำได้โดยใช้มอเตอร์ขนาดเล็กหรือมอเตอร์ไฟฟ้าขนาดใหญ่ คำถามเดียวก็คือจะใช้เวลานานแค่ไหนในการผลิต ปริมาณที่รับผิดชอบงานนี้คือกำลัง วิธีการวัดจะชัดเจนจากคำจำกัดความ - นี่คืออัตราส่วนของงานในช่วงเวลาหนึ่งต่อมูลค่า:

ตามขั้นตอนเชิงตรรกะเราจะได้สูตรต่อไปนี้:

นั่นคือผลคูณของเวกเตอร์แรงและความเร็วของการเคลื่อนที่คือพลัง มันวัดได้อย่างไร? ตามระบบ SI สากล หน่วยวัดของปริมาณนี้คือ 1 วัตต์

วัตต์และหน่วยกำลังอื่นๆ

วัตต์ หมายถึง กำลัง โดยการทำงานหนึ่งจูลเสร็จในหนึ่งวินาที หน่วยสุดท้ายตั้งชื่อตามชาวอังกฤษ เจ. วัตต์ ผู้คิดค้นและสร้างเครื่องจักรไอน้ำเครื่องแรก แต่เขาใช้ปริมาณอื่น - แรงม้า ซึ่งยังคงใช้อยู่ในปัจจุบัน ประมาณเท่ากับ 735.5 วัตต์

ดังนั้น นอกจากวัตต์แล้ว พลังงานยังวัดเป็นหน่วยเมตริกแรงม้าอีกด้วย และสำหรับค่าที่น้อยมาก Erg ก็ใช้เช่นกัน ซึ่งเท่ากับ 10 ยกกำลังลบที่ 7 ของวัตต์ นอกจากนี้ยังสามารถวัดได้ในหน่วยมวล/แรง/เมตรต่อวินาที ซึ่งเท่ากับ 9.81 วัตต์

กำลังเครื่องยนต์

ค่านี้เป็นหนึ่งในค่าที่สำคัญที่สุดในมอเตอร์ซึ่งมีช่วงกำลังที่กว้าง ตัวอย่างเช่น มีดโกนหนวดไฟฟ้ามีหนึ่งในร้อยกิโลวัตต์ และจรวดยานอวกาศมีพลังงานเป็นล้าน

โหลดที่ต่างกันต้องใช้กำลังที่แตกต่างกันเพื่อรักษาความเร็วไว้ ตัวอย่างเช่น รถยนต์จะมีน้ำหนักมากขึ้นหากมีการบรรทุกสินค้ามากขึ้น แล้วถนนก็จะเพิ่มขึ้น ดังนั้น เพื่อรักษาความเร็วให้เท่าเดิมในสถานะไม่โหลด จึงจำเป็นต้องใช้พลังงานมากขึ้น ดังนั้นเครื่องยนต์ก็จะกินน้ำมันเชื้อเพลิงมากขึ้น ผู้ขับขี่ทุกคนรู้ข้อเท็จจริงข้อนี้

แต่ที่ความเร็วสูง ความเฉื่อยของเครื่องจักรก็มีความสำคัญเช่นกัน ซึ่งเป็นสัดส่วนโดยตรงกับมวลของมัน ผู้ขับขี่ที่มีประสบการณ์ซึ่งตระหนักถึงข้อเท็จจริงนี้พบว่าการผสมผสานระหว่างเชื้อเพลิงและความเร็วได้ดีที่สุดเมื่อขับขี่ เพื่อลดการใช้น้ำมันเบนซิน

กำลังปัจจุบัน

กำลังไฟฟ้าปัจจุบันวัดได้อย่างไร? ในหน่วย SI เดียวกัน สามารถวัดได้ด้วยวิธีทางตรงหรือทางอ้อม

วิธีแรกดำเนินการโดยใช้วัตต์ซึ่งใช้พลังงานจำนวนมากและโหลดแหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้าจำนวนมาก สามารถใช้วัดได้ตั้งแต่สิบวัตต์ขึ้นไป วิธีการทางอ้อมจะใช้เมื่อจำเป็นต้องวัดค่าเล็กน้อย เครื่องมือสำหรับสิ่งนี้คือแอมป์มิเตอร์และโวลต์มิเตอร์ที่เชื่อมต่อกับผู้บริโภค สูตรในกรณีนี้จะมีลักษณะดังนี้:

ด้วยค่าความต้านทานโหลดที่ทราบ เราจะวัดกระแสที่ไหลผ่านและค้นหากำลังดังต่อไปนี้:

P = ฉัน 2 ∙ R n

การใช้สูตร P = I 2 /R n สามารถคำนวณกำลังปัจจุบันได้

วิธีการวัดในเครือข่ายปัจจุบันแบบสามเฟสก็ไม่เป็นความลับเช่นกัน ในการทำเช่นนี้มีการใช้อุปกรณ์ที่คุ้นเคยอยู่แล้ว - วัตต์มิเตอร์ ยิ่งไปกว่านั้น ยังสามารถแก้ปัญหาสิ่งที่วัดโดยใช้เครื่องมือหนึ่ง สอง หรือสามชิ้นได้ด้วย ตัวอย่างเช่น การติดตั้งแบบสี่สายจะต้องใช้อุปกรณ์สามเครื่อง และสำหรับสายไฟสามเส้นที่มีโหลดไม่สมมาตร - สองเส้น

แนวคิดเรื่องกำลัง (M) เกี่ยวข้องกับประสิทธิภาพของกลไก เครื่องจักร หรือเครื่องยนต์เฉพาะ M สามารถกำหนดเป็นปริมาณงานที่ทำต่อหน่วยเวลา นั่นคือ M เท่ากับอัตราส่วนของงานต่อเวลาที่ใช้ในการทำให้เสร็จ ในระบบหน่วยวัดสากล (SI) ที่เป็นที่ยอมรับโดยทั่วไป หน่วยวัด M ทั่วไปคือวัตต์ นอกจากนี้ แรงม้า (hp) ยังคงเป็นตัวบ่งชี้ทางเลือกสำหรับ M ในหลายประเทศทั่วโลก เป็นเรื่องปกติที่จะวัด M ของเครื่องยนต์สันดาปภายในเป็นแรงม้า และ M ของมอเตอร์ไฟฟ้าเป็นวัตต์

พันธุ์ EIM

ในฐานะที่เป็น ความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีมีหน่วยวัดกำลัง (PMU) ที่แตกต่างกันจำนวนมากปรากฏขึ้น ในบรรดาผลิตภัณฑ์ที่เป็นที่ต้องการในปัจจุบัน ได้แก่ W, kgsm/s, erg/s และ hp เพื่อหลีกเลี่ยงความสับสนเมื่อย้ายจากระบบการวัดหนึ่งไปยังอีกระบบหนึ่ง ตาราง EIM ต่อไปนี้จึงถูกรวบรวมขึ้น ซึ่งมีการวัดกำลังจริง

ตารางความสัมพันธ์ระหว่าง EIM

อีไอเอ็ม	ว	กิโลกรัม/วินาที	เอิร์ก/วินาที	แรงม้า
1 วัตต์	1	0,102	10^7	1.36 x 10^-3
1 กิโลวัตต์	10^3	102	10^10	1,36
1 เมกะวัตต์	10^6	102 x 10^3	10^13	1.36 x 10^3
1 กิโลกรัมซม. ต่อวินาที	9,81	1	9.81 x 10^7	1.36 x 10^-2
1 เอิร์กต่อวินาที	10^-7	1.02 x 10^-8	1	1.36 x 10^-10
1 แรงม้า	735,5	75	7.355 x 10^9	1

การวัดค่า M ในกลศาสตร์

วัตถุทั้งหมดในโลกแห่งความเป็นจริงได้รับการเคลื่อนไหวโดยแรงที่กระทำต่อวัตถุเหล่านั้น เรียกว่าผลกระทบต่อเนื้อความของเวกเตอร์ตั้งแต่หนึ่งตัวขึ้นไป งานเครื่องกล(ร) ตัวอย่างเช่น แรงฉุดของรถทำให้รถเคลื่อนที่ สิ่งนี้จึงทำให้กลไก R สำเร็จ

จากมุมมองทางวิทยาศาสตร์ P คือปริมาณทางกายภาพ “A” ซึ่งกำหนดโดยผลคูณของขนาดของแรง “F” ระยะห่างของการเคลื่อนที่ของร่างกาย “S” และโคไซน์ของมุมระหว่างเวกเตอร์ของ สองปริมาณนี้

สูตรการทำงานมีลักษณะดังนี้:

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

M "N" ในกรณีนี้จะถูกกำหนดโดยอัตราส่วนของปริมาณงานต่อช่วงเวลา "t" ในระหว่างที่แรงกระทำต่อร่างกาย ดังนั้น สูตรที่กำหนด M จะเป็น:

เครื่องยนต์แมคคานิคอลเอ็ม

ปริมาณทางกายภาพ M ในกลศาสตร์บ่งบอกถึงความสามารถของเครื่องยนต์ต่างๆ ในรถยนต์ เครื่องยนต์ M จะถูกกำหนดโดยปริมาตรของห้องเผาไหม้เชื้อเพลิงเหลว M ของมอเตอร์คืองาน (ปริมาณพลังงานที่สร้างขึ้น) ต่อหน่วยเวลา ในระหว่างการทำงาน เครื่องยนต์จะแปลงพลังงานประเภทหนึ่งไปเป็นพลังงานอีกประเภทหนึ่ง ในกรณีนี้ มอเตอร์จะแปลงพลังงานความร้อนจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงเป็นพลังงานจลน์ของการเคลื่อนที่แบบหมุน

สิ่งสำคัญคือต้องรู้!ตัวบ่งชี้หลักของเครื่องยนต์ M คือแรงบิดสูงสุด

เป็นแรงบิดที่สร้างแรงฉุดของมอเตอร์ ยิ่งตัวบ่งชี้นี้สูงเท่าใด M ของยูนิตก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

ในประเทศของเรา หน่วยกำลัง M คำนวณเป็นแรงม้า ทั่วโลกมีแนวโน้มการคำนวณ M ใน W ตอนนี้ก็แล้ว ลักษณะพลังงานระบุไว้ในเอกสารประกอบเป็นสองมิติพร้อมกันในหน่วย hp และกิโลวัตต์ ในหน่วยที่จะวัด M จะถูกกำหนดโดยผู้ผลิตการติดตั้งระบบไฟฟ้าและเครื่องกล

เอ็มการไฟฟ้า

ไฟฟ้า M มีลักษณะเฉพาะคืออัตราการแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกล พลังงานความร้อน หรือพลังงานแสง ตามระบบ SI สากล วัตต์คือ EIM ที่ใช้วัดกำลังไฟฟ้าทั้งหมด

ข้อมูลทั่วไป.การวัดกำลังเป็นเรื่องปกติมากในทางปฏิบัติของการวัดทางไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์บนกระแสตรงและกระแสสลับตลอดช่วงความถี่หลักทั้งหมด - ลงไปถึงคลื่นมิลลิเมตรและคลื่นที่สั้นกว่า

สิ่งที่สำคัญเป็นพิเศษคือการวัดพลังงานในช่วงไมโครเวฟ เนื่องจากพลังงานเป็นลักษณะเฉพาะของโหมดไฟฟ้าของเส้นทางที่สอดคล้องกันเมื่อวัดกระแสและแรงดันไฟฟ้าในไมโครเวฟนั้นเป็นไปไม่ได้ในทางปฏิบัติเนื่องจากมีข้อผิดพลาดขนาดใหญ่

กำลังวัดโดยหน่วยวัตต์ตั้งแต่เศษส่วนของไมโครวัตต์ไปจนถึงหน่วย - สิบกิกะวัตต์

อุปกรณ์ต่างๆ จะถูกแบ่งออกเป็นวัตต์ต่ำ (ขึ้นอยู่กับกำลังที่วัดได้)<10 мВт), средней (10 мВт... 10 Вт) и большой (>10 วัตต์) กำลังไฟ

หน่วยกำลังพื้นฐานคือวัตต์ (W) ทวีคูณและทวีคูณย่อยก็ใช้เช่นกัน:

กิกะวัตต์ (1 GW = W);

เมกะวัตต์ (1 MW = W);

กิโลวัตต์ (1 kW = W);

มิลลิวัตต์ (1 mW = W);

ไมโครวัตต์ (1 µW = W)

การกำหนดหน่วยกำลังสากลมีให้ในภาคผนวก 1

พลังงานสามารถวัดได้ไม่เพียง แต่ในหน่วยสัมบูรณ์เท่านั้น แต่ยังอยู่ในหน่วยสัมพันธ์ - เดซิเบล:

ในการวัดกำลังจะใช้วิธีการทางอ้อมและทางตรง ในการจำแนกแคตตาล็อกวัตต์มิเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ถูกกำหนดดังนี้: Ml - แบบอย่าง, M2 - กำลังส่ง, M3 - กำลังดูดซับ, M4 - สะพานสำหรับมิเตอร์ไฟฟ้า, M5 - ตัวแปลง (หัว) ของวัตต์มิเตอร์

วัตต์มิเตอร์แบบเครื่องกลไฟฟ้าจัดประเภทตามหน่วยกำลังที่ระบุบนสเกลและแผงด้านหน้า: W - วัตต์มิเตอร์: kW - กิโลวัตต์มิเตอร์; mW - มิลลิวัตต์เมตร; W - ไมโครวัตต์มิเตอร์

การวัดกำลังไฟฟ้าในวงจรไฟฟ้ากระแสตรงและไฟฟ้ากระแสสลับ ความถี่ต่ำ. ในการวัดกำลังในวงจร DC และ AC ของความถี่อุตสาหกรรมมักใช้วัตต์มิเตอร์ไฟฟ้าของระบบไฟฟ้าไดนามิกและเฟอร์โรไดนามิก

ในการปฏิบัติงานในห้องปฏิบัติการส่วนใหญ่จะใช้วัตต์ของระบบไฟฟ้าไดนามิกของคลาสความแม่นยำที่ 3, 4 และ 5 (0.1; 0.2; 0.5) ในอุตสาหกรรม จะใช้วัตต์มิเตอร์ของระบบเฟอร์โรไดนามิกของคลาสความแม่นยำที่ 6, 7 และ 8 (1.0, 1.5 และ 2.5) สำหรับการวัดทางเทคนิค

เครื่องชั่งวัตต์มิเตอร์แบบขีด จำกัด เดียวจะสำเร็จการศึกษาตามค่าของปริมาณที่วัดได้ (วัตต์, กิโลวัตต์, ฯลฯ ) วัตต์มิเตอร์แบบหลายช่วงมีสเกลที่ไม่สำเร็จการศึกษา ก่อนที่จะใช้วัตต์มิเตอร์ดังกล่าว โดยมีค่ากระแสไฟที่กำหนดและค่าแรงดันไฟฟ้าที่ระบุของขีด จำกัด ที่เลือก ตลอดจนจำนวนการแบ่งขนาดของวัตต์มิเตอร์ที่ใช้ จำเป็นต้องกำหนดค่าการแบ่งของมันก่อน กับ(ค่าคงที่ของอุปกรณ์) ที่ ตามสูตร

เมื่อทราบค่าการหารของวัตต์มิเตอร์ที่กำหนดในขีด จำกัด ที่เลือก จะทำให้ง่ายต่อการคำนวณค่าของกำลังที่วัดได้ ค่ากำลังที่วัดได้จะเป็น

ที่ไหน พี -การนับจำนวนดิวิชั่นบนสเกลเครื่องดนตรี

วัตต์มิเตอร์ระบบไฟฟ้าไดนามิกใช้สำหรับวัดกำลังไฟฟ้าในวงจรไฟฟ้ากระแสตรงและไฟฟ้ากระแสสลับที่มีความถี่สูงถึงหลายกิโลเฮิรตซ์

วัตต์มิเตอร์ระบบเฟอร์โรไดนามิกใช้ในการวัดกำลังในวงจร DC และ AC ของความถี่อุตสาหกรรม

สำหรับกระแสตรงและกระแสสลับของความถี่ต่ำ กลาง และสูง จะใช้วิธีการวัดทางอ้อมเช่น แรงดันไฟฟ้า กระแส และการเปลี่ยนเฟสจะถูกกำหนดโดยการคำนวณกำลังที่ตามมา กำลังไฟฟ้าที่ใช้งานของกระแสสลับสองเฟสในวงจรที่มีโหลดเชิงซ้อนถูกกำหนดโดยสูตร

ที่ไหน คุณ ฉัน-แรงดันและกระแส RMS;

การเปลี่ยนเฟสระหว่างกระแสและแรงดัน

อยู่ในสายโซ่อันบริสุทธิ์ โหลดที่ใช้งานอยู่ , เมื่อ = 0, = 1 ไฟ AC คือ

, (3.33)

พลัง กระแสพัลส์:

ในทางปฏิบัติ โดยปกติจะวัดกำลังเฉลี่ยเหนือช่วงการเกิดซ้ำของพัลส์:

(3-35)

ที่ไหน คิว-รอบการทำงาน: คิว =;

ระยะเวลาชีพจร;

ปัจจัยรูปร่างพัลส์ 1;

ระยะเวลาการทำซ้ำของชีพจร

วิธีการวัดกำลังความถี่สูง. มีวิธีทั่วไปในการวัดกำลังสองวิธี (ขึ้นอยู่กับประเภทของพลังงานที่ดูดซับหรือส่งผ่าน)

พลังที่ถูกดูดซับคือพลังงานที่ใช้โดยโหลด ในกรณีนี้ โหลดจะถูกแทนที่ด้วยค่าที่เท่ากัน และกำลังที่วัดได้จะกระจายไปโดยสิ้นเชิงบนโหลดที่เทียบเท่ากันนี้ จากนั้นจะวัดกำลังของกระบวนการทางความร้อน โหลดของวัตต์มิเตอร์ดูดซับพลังงานได้อย่างสมบูรณ์ดังนั้นอุปกรณ์ดังกล่าวจึงเรียกว่าวัตต์มิเตอร์แบบดูดซับ (รูปที่ 3.16, ก)เนื่องจากโหลดจะต้องดูดซับพลังงานที่วัดได้อย่างสมบูรณ์ จึงสามารถใช้อุปกรณ์ได้เฉพาะเมื่อผู้ใช้บริการถูกตัดการเชื่อมต่อเท่านั้น ข้อผิดพลาดในการวัดจะน้อยลง ยิ่งจับคู่อิมพีแดนซ์อินพุตของวัตต์มิเตอร์กับอิมพีแดนซ์เอาต์พุตของแหล่งที่ศึกษาหรืออิมพีแดนซ์ลักษณะเฉพาะของสายส่งได้ครบถ้วนมากขึ้นเท่านั้น

ข้าว. 3.16. วิธีการวัดค่าดูดซับ (ประมาณ) และส่งกำลังด้วยวัตต์มิเตอร์ (ข)

การส่งผ่านอำนาจ- นี่คือกำลังที่เครื่องกำเนิดไฟฟ้าส่งไปยังโหลดจริง อุปกรณ์ที่ใช้วัดเรียกว่าวัตต์มิเตอร์แบบส่ง วัตต์มิเตอร์ดังกล่าวใช้พลังงานเพียงเล็กน้อยและส่วนหลักของมันจะถูกจัดสรรไว้ในน้ำหนักบรรทุกจริง (รูปที่ 3.16, ข)

วัตต์มิเตอร์กำลังที่ส่ง ได้แก่ อุปกรณ์ที่ใช้ทรานสดิวเซอร์แบบฮอลล์ซึ่งมีผนังดูดซับ และอุปกรณ์อื่นๆ

ในช่วงความถี่สูงและสูงพิเศษ จะไม่ใช้วิธีการวัดพลังงานทางอ้อม เนื่องจากความแรงของกระแสและแรงดันตกคร่อมจะแตกต่างกันในส่วนต่างๆ ของสายส่ง นอกจากนี้ การเชื่อมต่ออุปกรณ์วัดจะเปลี่ยนโหมดการทำงานของวงจรการวัดด้วย ดังนั้นจึงใช้วิธีการอื่นในไมโครเวฟ: 1 เช่นการแปลงพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นพลังงานความร้อน (วิธีแคลอรี่) การเปลี่ยนความต้านทานของตัวต้านทาน (วิธีเทอร์มิสเตอร์)

วิธีแคลอรี่การวัดกำลังมีลักษณะเฉพาะด้วยความแม่นยำสูง วิธีการนี้ใช้ตลอดช่วงความถี่วิทยุเมื่อทำการวัดกำลังที่ค่อนข้างสูงซึ่งเกิดการสูญเสียความร้อน วิธีแคลอรี่นั้นขึ้นอยู่กับการแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานความร้อนเมื่อของเหลวบางชนิดถูกให้ความร้อนในเครื่องวัดความร้อนของวัตต์มิเตอร์ (รูปที่ 3.17) ต่อไป กำลังประมาณโดยพิจารณาจากความแตกต่างของอุณหภูมิที่ทราบและปริมาตรของของเหลวที่ทราบที่ไหลผ่านแคลอริมิเตอร์:

, (3.36)

ค่าสัมประสิทธิ์ของของเหลวที่ใช้อยู่ที่ไหน

- ปริมาตรของของเหลวร้อน

ข้าว. 3.17. อุปกรณ์วัดปริมาณแคลอรี่

ข้อผิดพลาดของวิธีแคลอรี่คือ 1...7%

วิธีเทอร์มิสเตอร์ (โบโลเมตริก)การวัดกำลังขึ้นอยู่กับการใช้คุณสมบัติของเทอร์มิสเตอร์เพื่อเปลี่ยนความต้านทานภายใต้อิทธิพลของพลังของการสั่นของแม่เหล็กไฟฟ้าที่พวกมันดูดซับ เทอร์มิสเตอร์และโบโลมิเตอร์ถูกใช้เป็นเทอร์มิสเตอร์

เทอร์มิสเตอร์เป็นเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์ (หรือดิสก์) ที่อยู่ในภาชนะแก้ว เทอร์มิสเตอร์มีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิติดลบเช่น เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความต้านทานจะลดลง

โบโลมิเตอร์มันเป็นแผ่นไมกาหรือแก้วบางๆ ที่มีชั้น (ฟิล์ม) ของแพลตตินัมเกาะอยู่ โบโลมิเตอร์แบบฟิล์มมีความไวสูงมาก (สูงถึง ... W) โบโลมิเตอร์มีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิที่เป็นบวก เช่น เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความต้านทานก็จะเพิ่มขึ้น

ความไวและความน่าเชื่อถือของเทอร์มิสเตอร์เทอร์มิสเตอร์นั้นสูงกว่าโบโลมิเตอร์ แต่พารามิเตอร์ของโบโลมิเตอร์มีความเสถียรมากกว่า ดังนั้นจึงใช้ในวัตต์มิเตอร์มาตรฐาน (กลุ่มย่อย M1)

วิธีเทอร์มิสเตอร์ให้ความไวสูง ดังนั้นจึงใช้สำหรับการวัดกำลังต่ำและปานกลาง การใช้ข้อต่อและตัวแบ่งทำให้สามารถใช้วิธีการวัดกำลังสูงได้ ข้อผิดพลาดของวัตต์มิเตอร์เทอร์มิสเตอร์คือ 4... 10% และส่วนใหญ่มักขึ้นอยู่กับระดับความสอดคล้องของโหลด

ลักษณะทางมาตรวิทยาหลักของวัตต์มิเตอร์ที่คุณต้องรู้เมื่อเลือกอุปกรณ์มีดังต่อไปนี้:

ประเภทของอุปกรณ์ (พลังงานดูดซับหรือส่ง);

ช่วงการวัดกำลัง

ช่วงความถี่;

ข้อผิดพลาดในการวัดที่อนุญาต

ค่าสัมประสิทธิ์ คลื่นยืน(SWR) อินพุตมิเตอร์ไฟฟ้าหรือโมดูลสะท้อนแสง

คำถามควบคุม

1. ให้กฎในการรวมแอมป์มิเตอร์ไว้ในวงจรที่กำลังศึกษา

2. จุดประสงค์ของการสับเปลี่ยนคืออะไร?

3. ความต้านทานของแอมป์มิเตอร์เปลี่ยนแปลงอย่างไรเมื่อมีการเชื่อมต่อแบบสับเปลี่ยน?

4. shunt เชื่อมต่อกับแอมป์มิเตอร์อย่างไร?

5. แอมมิเตอร์ระบบใดที่ใช้บ่อยที่สุดในการวัดกระแสตรง?

6. แอมมิเตอร์ระบบใดที่ใช้ในการวัดกำลัง I ของกระแสสลับความถี่สูง

7. ต้องปฏิบัติตามกฎอะไรบ้างเมื่อทำการวัดกระแสความถี่สูง?

8. ให้วงจรแอมมิเตอร์ที่เท่ากันสำหรับการวัดกระแสความถี่ต่ำ

9. ให้วงจรแอมมิเตอร์ที่เทียบเท่าสำหรับการวัดกระแสความถี่สูง

10. ทำรายการพารามิเตอร์หลักของแอมป์มิเตอร์

11. มีข้อกำหนดอะไรบ้าง ความต้านทานภายในแอมมิเตอร์?

12. เหตุใดคุณจึงไม่สามารถใช้แอมมิเตอร์แบบเครื่องกลไฟฟ้าของระบบไฟฟ้าไดนามิกเมื่อทำการวัดกระแสสลับความถี่สูง

13. ทำรายการข้อดีของแอมป์มิเตอร์ของระบบแมกนีโตอิเล็กทริก

14. ทำรายการข้อเสียของแอมป์มิเตอร์ของระบบแมกนีโตอิเล็กทริก

15. แอมมิเตอร์แบบเครื่องกลไฟฟ้าที่มีขีดจำกัดการวัดห้าค่ามีจำนวน shunts เท่าใด

16. อะไรคือความแตกต่างพื้นฐานระหว่างโวลต์มิเตอร์และแอมป์มิเตอร์?

17. โวลต์มิเตอร์เชื่อมต่อกับวงจรอย่างไร?

18. ตัวต้านทานเพิ่มเติมมีไว้เพื่ออะไร?

19. ต้องทำอะไรเพื่อขยายช่วงการวัดแรงดันไฟฟ้าของโวลต์มิเตอร์แบบเครื่องกลไฟฟ้า?

20. ทำรายการข้อดีและข้อเสียของโวลต์มิเตอร์แบบเครื่องกลไฟฟ้า

21. โวลต์มิเตอร์แบบอะนาล็อกอิเล็กทรอนิกส์จำแนกตามเกณฑ์อะไร?

22. ตามอะไร แผนภาพโครงสร้างโวลต์มิเตอร์แบบอะนาล็อกอิเล็กทรอนิกส์ถูกสร้างขึ้นหรือไม่?

23. ทำรายการข้อดีและข้อเสียของโวลต์มิเตอร์แบบอะนาล็อกอิเล็กทรอนิกส์

24. เหตุใดโวลต์มิเตอร์แบบ U - D จึงมีความไวสูง

25. เหตุใดโวลต์มิเตอร์ชนิด D-U จึงมีช่วงความถี่กว้าง

26. อะไรคือข้อดีของโวลต์มิเตอร์แบบดิจิตอลอิเล็กทรอนิกส์มากกว่าโวลต์มิเตอร์แบบอิเล็กทรอนิกส์?

27. เหตุใดโวลต์มิเตอร์แบบแอนะล็อกอิเล็กทรอนิกส์จึงมีสเกลวัดเป็นเดซิเบล

28. คุณสมบัติทางมาตรวิทยาหลักของการเลือกโวลต์มิเตอร์คืออะไร?

29. วัดแรงดันไฟฟ้าในหน่วยใด?

30. มัลติมิเตอร์คืออะไร?

31. เครื่องมือใดที่สามารถวัดกำลังในวงจรไฟฟ้ากระแสตรงได้?

32. เครื่องมือใดที่สามารถใช้ในการวัดกำลังในวงจรกระแสสลับไซน์ซอยด์ของความถี่อุตสาหกรรม?

33. วิธีใดที่ใช้วัดพลังงานต่ำในช่วงไมโครเวฟได้?

34. วิธีใดที่ใช้วัดกำลังสูงในช่วงไมโครเวฟได้?

35. สิ่งที่คุณต้องรู้เมื่อกำหนดอำนาจ สัญญาณชีพจร?

36. กำหนดกำลังงานที่จัดสรรให้กับตัวต้านทาน ร= 1 kOhm เมื่อกระแสคงที่ 5 mA ไหล

37. พิจารณาการกระจายตัวของตัวต้านทาน ร- กำลัง 2 kOhm หากกระแสไซน์ซอยด์ที่มีแอมพลิจูด 4 mA ไหลผ่าน

38. วิธีวัดกำลังด้วยแคลอรี่คืออะไร?

39. วิธีการวัดกำลังของเทอร์มิสเตอร์คืออะไร?

40. โบโลมิเตอร์คืออะไร และใช้ที่ไหน?

41. ระบุข้อดีของเทอร์มิสเตอร์เมื่อเปรียบเทียบกับโบโลมิเตอร์

42. ระบุข้อเสียของเทอร์มิสเตอร์เมื่อเปรียบเทียบกับโบโลมิเตอร์

43. ทำรายการข้อดีและข้อเสียของวัตต์มิเตอร์ไฟฟ้าไดนามิก

44. วัตต์มิเตอร์แบบดูดซับอยู่ในกลุ่มและกลุ่มย่อยใด?

45. วัตต์มิเตอร์ของพลังงานที่ส่งใช้ไปส่วนใดของพลังงาน?