Какой прибор используется для измерения электрической мощности: Какой прибор используется для измерения электрической мощности? – Tokzamer

Измерение мощности в электрических цепях постоянного и переменного токов: способы и формулы

Перейти к содержанию

Search for:

На чтение 9 мин. Просмотров 8.3k. Опубликовано 23.02.2019

Содержание

1. Общие сведения
2. Мощность потребителя
3. Сила тока
4. Электрическое напряжение
5. Сопротивление электрической цепи
6. Методы измерения
7. Косвенный способ
8. Прямое определение величины

Очень часто при проектировании электрических схем радиолюбители сталкиваются с проблемой измерения мощности, которую потребляют радиокомпоненты. Специалисты в метрологической сфере рекомендуют два метода, позволяющих вычислить и грамотно рассчитать ее значение. В этом случае нужно разобрать подробнее физический смысл величины, а также ее составляющих, от которых она зависит.

Общие сведения

При проектировании устройств нужно уметь правильно рассчитывать мощность электроэнергии электрооборудованием. Это необходимо, прежде всего, для долговечной работы устройства. Если изделие работает на износ, то оно способно выйти из строя сразу или в течение некоторого времени.

Такой вариант считается недопустимым, поскольку существуют виды техники, которые должны работать без отказов (аппарат искусственного дыхания, контроль уровня метана в шахте и так далее), так как от этого зависит человеческая жизнь. К основным характеристикам электрической энергии относятся следующие: мощность, сила тока, напряжение (разность потенциалов) и электропроводимость (сопротивление) материалов.

Мощность потребителя

Мощность не следует путать с электрической энергией. Единицей измерения первой является ватт (Вт), название которой произошло от фамилии известного физика Джеймса Уатта. Физическим смыслом 1 Вт является расход электрической энергии за единицу времени, равной 1 секунде (1 Вт = расход 1 джоуля за 1 секунду). Существуют производные единицы измерения: милливатт (1 мВт = 0,001 Вт), киловатт (1 кВт = 1000 Вт), мегаватт (1 МВт = 1000 кВт = 1000000 Вт), гигаватт (1 ГВт = 1000 МВт = 1000000 кВт = 1000000000 Вт) и так далее. Для измерения электрической энергии применяются специальные счетчики, а ее единицей измерения является Вт*ч.

Ватт можно связать с некоторыми физическими величинами: 1 Вт = 1 Дж/с = (1 кг * sqr (м)) / (c * sqr (c)) = 1 Н * м / с = 746 л. с. Последнее числовое значение называется электрической лошадиной силой. Ваттметр — измеритель электрической мощности. Однако ее величину можно определить и другим способом. Для этого следует разобрать физические величины, от которых она зависит.

Сила тока

Количество электрического заряда, который проходит через токопроводящий материал за единицу времени, называется силой электрического тока. Сокращенно величину называют силой тока или током. Она обозначается литерами «I» или «i» и имеет направление (векторная величина). (18) электронов.

Ток в научной интерпретации классифицируется на постоянный и переменный. Первый вид не изменяет своего направления за единицу времени, но его амплитудные значения могут изменяться. Направление и амплитуда переменного тока изменяется по определенному закону (синусоидальный и несинусоидальный). Основным параметром считается его частота. Определяется тип переменного тока с помощью осциллографа.

Электрическое напряжение

Из курса физики известно, что каждое вещество состоит из атомов, которые обладают нейтральным зарядом. Они состоят из субатомных частиц. К ним относятся следующие: протоны, электроны и нейтроны. Первые имеют положительный заряд, вторые — отрицательный, а третьи — не заряжены вообще.

Суммарный заряд протонов компенсирует заряд всех электронов. Однако под действием внешних сил это равенство нарушается, и электрон «вырывается» из атома, который уже обладает положительным зарядом. Он притягивает электрон с соседнего атома, и процесс повторяется до тех пор, пока энергия не будет минимальной (меньше энергии «вырывания» электрона).

При межатомном взаимодействии образуется электромагнитное поле с отрицательной или положительной составляющими. Разность между двумя точками противоположных по знаку составляющих называется электрическим напряжением. Работа электромагнитного поля по перемещению точечного электрического заряда из точки А в точку В называется разностью потенциалов. Физический смысл напряжения (U): разность потенциалов в 1 В между двумя точечными зарядами в 1 Кл, на перемещение которых тратится энергия электромагнитного поля, равная 1 Дж.

Единицей измерения является вольт (В). Определить значение разности потенциалов можно с помощью вольтметра, который подключается параллельно. Производными единицами измерения считаются следующие: 1 мВ = 0,001 В, 1 кВ = 1000 В, 1 МВ = 1000 кВ = 1000000 В и так далее.

Сопротивление электрической цепи

Электропроводимость материала зависит от нескольких факторов: электронной конфигурации, типа вещества, геометрических параметров и температуры. Сведения об электронной конфигурации вещества можно получить из периодической таблицы Д. И. Менделеева. Согласно этой информации вещества бывают:

1. Проводниками.
2. Полупроводниками.
3. Диэлектриками.

К первой группе следует отнести все металлы, электролиты (растворы, проводящие ток) и ионизированные газы. Носителями электрического заряда в металлах являются электроны. В растворах их роль выполняют ионы, которые бывают положительными (анионы) и отрицательными (катионы). Свободными носителями заряженных частиц в газах считаются свободные электроны и положительно заряженные ионы.

Полупроводники проводят электричество только при определенных условиях. Например, при воздействии на него внешних сил. Под их действием кулоновские связи электрона с ядром уменьшаются. При этом отрицательно заряженная частица «вырывается». На ее месте образуется «дырка», обладающая положительным зарядом. Она притягивает соседний электрон, вырывая его с атома. В результате этого осуществляется движение электронов и дырок. Изоляторы или диэлектрики вообще не проводят электричество. К ним относятся материалы без свободных носителей заряда, а также инертные газы.

В проводниках при повышении температурных показателей происходит рост величины сопротивления. При этом происходит разрушение и искажение кристаллической решетки. Заряженные частицы сталкиваются (взаимодействуют) с атомами и другими частицами материала. В результате их движение замедляется, но потом снова возобновляется под действием электромагнитного поля. Процесс этого «взаимодействия» называется электрической проводимостью вещества. Однако в полупроводниках при повышении температуры эта величина уменьшается. К геометрии материалов следует отнести следующие: длину и площадь поперечного сечения.

Сопротивление измеряется в Омах (Ом) при помощи омметра, который подсоединяется параллельно к участку цепи или радиодетали. Существуют производные единицы измерения: 1 кОм = 1000 Ом, 1 МОм = 1000 кОм = 1000000 Ом.

Методы измерения

Мощность можно определить двумя способами: косвенным и прямым. В первом случае это делается при помощи амперметра и вольтметра, а также осциллографа. Измеряются значения напряжения и тока, а затем по формулам вычисляется мощность. Этот способ имеет один недостаток: величина мощности получается с некоторой погрешностью.

При использовании прямого метода используется специальный прибор-измеритель. Он называется ваттметром и показывает мгновенное значение мощности. У каждого из способов есть свои достоинства и недостатки. Какой из методов наиболее оптимален, определяет сам радиолюбитель. Если проектируется какое-либо изделие, которое отличается надежностью, то следует применять прямой метод. В других случаях рекомендуется воспользоваться косвенным методом.

Косвенный способ

Мощность в цепях постоянного и переменного токов определяется различными способами. Для каждого случая существуют свои законы и формулы. Однако мощность можно не рассчитывать, поскольку она указана на электрооборудовании. Расчет применяется только при проектировании устройств.

Для цепей постоянного тока нужно воспользоваться формулой: P = U * I. Ее можно вывести из закона Ома для участка или полной цепи. Если рассматривается полная цепь, то формула принимает другой вид с учетом ЭДС (е): P = e * I. Основные соотношения для расчета:

1. Для участка электрической цепи: P = I * I * R = U * U / R.
2. Для полной цепи, в которой подключен электродвигатель или выполняется зарядка аккумулятора (потребление): P = I * e = I * e — sqr (I) * Rвн = I * (e — (I * Rвн)).
3. В цепи присутствует генератор или гальванический элемент (отдача): P = I * (e + (I * Rвн)).

Эти соотношения невозможно применять для цепей переменного тока, поскольку он подчиняется другим физическим законам. При измерении мощности в цепях переменного тока следует учитывать ее составляющие (активная, реактивная и полная). Если в цепи присутствует только резистор, то мощность считается активной. При наличии емкости или индуктивности — реактивной. Полная — сумма активной и реактивной составляющих.

Для вычисления первого типа физической величины применяется формула такого вида: Ра = I * U * cos (a). Значения тока и напряжения являются среднеквадратичными, а cos (a) — косинус угла между ними. Для определения реактивной мощности нужно воспользоваться следующей формулой: Qр = I * U * sin (a). Если нагрузка в цепи является индуктивной, то значение будет больше 0. В противном случае — меньше 0. Полная мощность Р определяется по следующему соотношению: P = Pa + Qp.

Прямое определение величины

Для определения значения мощности в цепях переменного и постоянного тока применяются ваттметры. В них используются электродинамические или ферроидальные механизмы. Приборы с электродинамическим механизмом выпускаются в виде переносных приборов. Они обладают высоким классом точности. Измерители мощности рекомендуется применять при выполнении точных расчетов для цепей постоянного и переменного тока с частотой до 5 кГц.

Ферродинамические приборы изготавливаются в виде электронных узлов, которые вставляются в измерительные стенды или щитовые. Основное их назначение — контроль приблизительных параметров потребления мощности электрооборудованием. Они обладают низким классом точности и применяются для измерения значений мощности переменного тока. При постоянном токе погрешность увеличивается, поскольку это обусловлено искажением петли гистерезиса ферромагнитных сердечников.

По диапазону частот приборы можно разделить на две группы: низкочастотные и радиочастотные. Ваттметры низких частот применяются в сетях промышленного питания переменного тока. Радиочастотный тип рекомендуется применять для точных измерений при проектировании различной техники. Они делятся на две категории по мощности:

1. Проходящие.
2. Поглощающие.

Первый вид подключается в разрыв линии, а второй — в ее конец в качестве нагрузки согласования. Кроме того, приборы для измерения мощности бывают аналоговыми и цифровыми.

При измерении мощности на высоких частотах применяются электронные и термоэлектронные ваттметры. Главным узлом считается микроконтроллер и преобразователь активной мощности. Последний преобразовывает переменный ток в постоянный. После этого происходит перемножение в микроконтроллере силы тока и напряжения. Результатом является сигнал на выходе, который зависит от I и U.

Ваттметр состоит из двух катушек. Первая из них подключается последовательно в цепь нагрузки, а другая (подвижная с резистором) — параллельно. В цифровых моделях роль катушек выполняют датчики тока и напряжения. Прибор имеет две пары зажимов. Одна пара применяется для последовательной цепи, а другая — для параллельной. Для правильного включения ваттметра выполняется обозначение * одной из двух пар зажимов.

Таким образом, для измерения мощности электрического тока применяются два метода. Первый из них является косвенным, а второй — прямым. Последний рекомендуется применять при проектировании сложной техники.

Adblock
detector

Измерение тока. Виды и приборы. Принцип измерений и особенности

Нагрузка в электрической цепи характеризуется силой тока, измерение тока в амперах. Силу тока иногда приходится измерять для проверки допустимой величины нагрузки на кабель. Для прокладки электрической линии применяются кабели разного сечения. Если кабель работает с нагрузкой выше допустимой величины, то он нагревается, а изоляция постепенно разрушается. В результате это приводит к короткому замыканию и замене кабеля.

Для измерения силы тока в электрической цепи, необходимо один вывод амперметра или другого прибора, способного измерять силу тока, подключить к положительной клемме источника тока или блока питания, а другой вывод к проводу потребителя.

После этого можно делать измерение тока.

При измерениях необходимо соблюдать аккуратность, так как при размыкании действующей электрической цепи может возникнуть электрическая дуга.

Для измерения силы тока электрических устройств, подключаемых непосредственно к розетке или кабелю бытовой сети, измерительный прибор настраивается на режим переменного тока с завышенной верхней границей. Затем измерительный прибор подключают в разрыв провода фазы.

Все работы по подключению и отключению допускается производить только в обесточенной цепи. После всех подключений можно подавать питание и измерять силу тока. При этом нельзя касаться оголенных токоведущих частей, во избежание поражения электрическим током. Такие методы измерения неудобны и создают определенную опасность.

Значительно удобнее проводить измерения токоизмерительными клещами, которые могут выполнять все функции мультиметра, в зависимости от исполнения прибора. Работать такими клещами очень просто. Необходимо настроить режим измерения постоянного или переменного тока, развести усы и охватить ими фазный провод. Затем нужно проконтролировать плотность прилегания усов между собой и измерить ток. Для правильных показаний необходимо охватывать усами только фазный провод. Если охватить сразу два провода, то измерения не получится.

Токоизмерительные клещи служат только для замеров параметров переменного тока. Если их использовать для измерения постоянного тока, то усы сожмутся с большой силой, и раздвинуть их можно будет только, отключив питание.

Измерение тока рекомендуется делать в следующих случаях:

• После прокладки нового кабеля необходимо измерить проходящий через него ток при всех работающих электрических устройствах.
• Если к старой электропроводке подключена дополнительная нагрузка, то также следует проверить величину тока, которая не должна превышать допустимые пределы.
• При нагрузке, равной верхнему допустимому пределу, проверяется соответствие тока, протекающего через электрические автоматы. Его величина не должна превышать номинальное значение рабочего тока автоматов. В противном случае автоматический выключатель обесточит сеть из-за перегрузки.
• Измерение тока также необходимо для определения режимов эксплуатации электрических устройств. Измерение токовой нагрузки электродвигателей выполняется не только для проверки их работоспособности, но и для выявления превышения нагрузки выше допустимой, которая может возникнуть из-за большого механического усилия при работе устройства.
• Если измерить ток в цепи работающего обогревателя, то он покажет исправность нагревательных элементов.
• Работоспособность теплого пола в квартире также проверяется измерением тока.

Мощность тока

Кроме силы тока, существует понятие мощности тока. Этот параметр определяет работу тока, выполненную в единицу времени. Мощность тока равна отношению выполненной работы к промежутку времени, за которое эта работа была выполнена. Обозначают буквой «Р» и измеряют в ваттах.

Мощность рассчитывается путем перемножения напряжения сети на силу тока, потребляемого подключенными электрическими устройствами: Р = U х I. Обычно на электроприборах указывают потребляемую мощность, с помощью которой можно определить ток. Если ваш телевизор имеет мощность 140 Вт, то для определения тока делим эту величину на 220 В, в результате получаем 0,64 ампера. Это значение максимального тока, на практике ток может быть меньше при снижении яркости экрана или других изменениях настроек.

Измерение тока приборами

Для определения потребления электрической энергии с учетом эксплуатации потребителей в разных режимах, необходимы электрические измерительные приборы, способные выполнить измерение параметров тока.

• Амперметр. Для измерения величины тока в цепи используют специальные приборы, называемые амперметрами. Они включаются в измеряемую цепь по последовательной схеме. Внутреннее сопротивление амперметра очень мало, поэтому он не влияет на параметры работы цепи.Шкала амперметра может быть размечена в амперах или других долях ампера: микроамперах, миллиамперах и т.д. Существует несколько видов амперметров: электронные, механические и т. д.

• Мультиметр является электронным измерительным прибором, способным измерить различные параметры электрической цепи (сопротивление, напряжение, обрыв проводника, пригодность батарейки и т.д.), в том числе и силу тока. Существуют два вида мультиметров: цифровой и аналоговый. В мультиметре имеются различные настройки измерений.

Порядок измерения силы тока мультиметром:

• Выяснить, какой интервал измерения вашего мультиметра. Каждый прибор рассчитан на измерение тока в некотором интервале, который должен соответствовать измеряемой электрической цепи. Наибольший допустимый ток измерения должен быть указан в инструкции.
• Выбрать соответствующий режим измерений. Многие мультиметры способны работать в разных режимах, и измерять разные величины. Для замеров силы тока нужно переключиться на соответствующий режим, учитывая вид тока (постоянный или переменный).
• Установить на приборе необходимый интервал измерений. Лучше установить верхний предел силы тока несколько выше предполагаемой величины. Снизить этот предел можно в любое время. Зато будет гарантия, что вы не выведете прибор из строя.
• Вставить измерительные штекеры проводов в гнезда. В комплекте прибора имеются два провода со щупами и разъемами. Гнезда должны быть отмечены на приборе или изображены в паспорте.

• Для начала измерения необходимо подключить мультиметр в цепь. При этом следует соблюдать правила безопасности и не касаться токоведущих частей незащищенными частями тела. Нельзя проводить измерения во влажной среде, так как влага проводит электрический ток. На руки следует надеть резиновые перчатки. Чтобы разорвать цепь для проведения измерений, следует разрезать проводник и зачистить изоляцию на обоих концах. Затем подсоединить щупы мультиметра к зачищенным концам провода и убедиться в хорошем контакте.
• Включить питание цепи и зафиксировать показания прибора. В случае необходимости откорректировать верхний предел измерений.
• Отключить питание цепи и отсоединить мультиметр.
• Измерительные клещи. Если необходимо произвести измерение тока без разрыва электрической цепи, то измерительные клещи будут отличным вариантом для выполнения этой задачи. Этот прибор выпускают нескольких видов, и разной конструкции. Некоторые модели могут измерять и другие параметры цепи. Пользоваться измерительными токовыми клещами очень удобно.

Похожие темы:

• Измерение напряжения. Виды и принцип измерений. Особенности
• Измерение сопротивления изоляции. Методика и приборы. Порядок
• Ток и напряжение. Виды и правила. Работа и характеристики
• Инструмент для электрика. Приборы и вспомогательный инструмент
• Измерение магнитных полей. Виды и применение. Особенности

Что такое измеритель мощности? | ШИМ

Измеритель мощности является одним из наиболее полезных и простых приборов для измерения электрической мощности, когда не требуется более глубокий анализ измеренных данных. Он измеряет напряжение (В) и ток (А) и выводит из них наиболее важные результаты измерения мощности. Измерители мощности идеально подходят для техников и инженеров, выполняющих простые задачи, такие как измерение мощности в режиме ожидания. Наиболее важными функциями являются быстрые, точные и простые измерения мощности, а также простая работа с прибором, похожим на базовый блок.

Типичные области применения измерителя мощности

Измеритель мощности прост в использовании, точен и является предпочтительным инструментом для экономически эффективных решений по измерению мощности для широкого спектра применений, таких как: тестирование производственных линий электрических устройств, оценка больших текущее оборудование, оценка устройств с питанием от батареи или постоянного тока, обеспечение качества, измерение эффективности промышленных двигателей, вращающихся машин и калибровочных лабораторий, для задач установки и обслуживания и частично для НИОКР. Он также используется для измерения мощности GRID.

Принципы работы измерителя мощности

Измерители мощности обычно имеют 1, 3 или 6 измерительных каналов. Они могут измерять все параметры в системах переменного (AC) или постоянного тока (DC), такие как полная мощность, активная и реактивная мощность, ток, напряжение, частота, коэффициент мощности, полная энергия, активная и реактивная энергия.

Обычные измерители мощности представляют собой приборы кнопочного типа, которые остаются неизменными на протяжении десятилетий. Принимая во внимание, что современные измерители мощности оснащены современными и интуитивно понятными пользовательскими интерфейсами. Еще более продвинутые системы можно подключить через веб-приложение к ноутбуку или смартфону. Это упрощает работу и даже возможен удаленный мониторинг на любом расстоянии.

Измерители мощности от HBM

HBM – один из ведущих мировых производителей и поставщиков электрических и механических измерительных приборов для промышленных объектов. Мы предлагаем два типа измерителей мощности с 3 и 6 каналами и частотой дискретизации 200 квыб/с для приложений GRID, а также два других измерителя мощности с частотой 2 Мвыб/с для приложений с электроприводом.

Станьте частью сообщества e-Power и получите советы и рекомендации по оптимизации настройки вашего теста

Общайтесь с нами, используя LiveChat

Рекомендуется для вас

Испытания электрических машин | Испытания трансмиссии |

Компания HBM разработала решение для испытаний электрических машин и силовых агрегатов, состоящее из высокоточного анализатора мощности и устройства сбора данных.

База знаний по тестированию электроэнергии

Анализатор мощности HBM дает вам представление о внутренней жизни вашего инвертора и электрической трансмиссии. Узнайте больше об этом на странице нашей базы знаний.

15-минутный обед и обучение: тестирование электроэнергии

Возьмите чашку кофе, включите звук и присоединяйтесь к нашим экспертам на бесплатном 15-минутном онлайн-ланче и обучающем занятии по тестированию электроэнергии.

Преобразователи тока

ТТ с замкнутым контуром «Zero-Flux» от HBM обеспечивают непревзойденную точность и широкую полосу пропускания для требовательных приложений при испытании электроэнергии.

Высоковольтный датчик

Высокоточный пассивный дифференциальный датчик для безопасных измерений в высоковольтных системах и больших приводах с напряжением до 5 кВ.

Веб-семинар: Быстрое картирование эффективности электрических приводов

На этом веб-семинаре вы узнаете, как значительно ускорить процесс создания карты эффективности для электрической машины с помощью HBM

Динамические измерения мощности: электрические/гибридные приводы

На этом вебинаре будет представлен анализатор мощности HBM, предназначенный для сложных приложений, выходящих за рамки трехфазных или шестифазных измерений мощности и эффективности.

Преобразователь эталонной силы C5

Эталон передачи силы для сравнения систем калибровки или в качестве эталонного преобразователя силы для гидравлических калибровочных машин.

Шум и вибрация в электрических машинах

На этом вебинаре мы обсудим, что вызывает шум и вибрацию в электрических машинах, как взаимосвязаны электричество и машины и многое другое.

Проверка эффективности электронных двигателей: как это работает?

Электрические испытания приводов электродвигателей дают пользователям возможность проверить эффективность электрических машин и электрических инверторов с помощью приборов HBM.

электроизмерительные приборы — Ferrovial

1. Ferrovial
2. ШТОК

Электрические измерительные приборы — это все устройства , используемые для измерения величины электрического тока

с различными целями. Значения, которые обычно измеряются с помощью этого оборудования, составляют тока, напряжения, сопротивления и мощности 9.0074 . Каждый выражается в разных единицах: ампер, вольт, ом и ватт, соответственно.

По большей части измерительные приборы являются портативными , поэтому их можно использовать для быстрых и точных измерений.

Какое значение имеют электроизмерительные приборы?

Использование измерительных приборов позволяет записывать неизвестные данные, которые можно сравнить с уже известными. Таким образом, вы можете изучить характеристики и особенности анализируемого электрического объекта.

В бытовом отношении приборы для измерения мощности, напряженности, сопротивления и напряжения позволяют подтверждать исправность машин и установок, а также определять характеристики потребления определенной электроэнергетической услуги .

Какие электрические мощности измеряют измерительные приборы?

В зависимости от того, что необходимо определить в электрической цепи, можно измерять различные величины:

1. Напряжение: разность мощностей между двумя точками элемента, проводящего электрический ток. Его единица измерения вольт .
2. Интенсивность: величина, с которой ток циркулирует в электрической цепи. Единицей измерения является ампер .
3. Сопротивление: отношение проводника к потоку электронов. Его единица измерения Ом .
4. Емкость: емкость хранения заряда элемента в электрической цепи. Его единицей измерения также является ампер .
5. Электроэнергия: получается из комбинации напряжения (вольт) и силы тока (ампер). Его единица измерения называется ватт .

Какие основные электроизмерительные приборы?

• Гальванометр: показывает интенсивность потока электрического тока в цепи.
• Вольтметр: используется для измерения разности потенциалов между двумя точками замкнутой электрической цепи или электродвижущей силы батареи. Этот прибор должен иметь высокое электрическое сопротивление, чтобы при подключении к цепи он не создавал потребления, которое изменяет результат и точность измерения.
• Амперметр: измеряет интенсивность (т.е. ампер) тока , циркулирующего по электрической цепи.
• Омметр: записывает омы или электрическое сопротивление, в цепи .
• Мультиметр: прибор, который объединяет возможности других приборов : включает в себя инструменты, необходимые для измерения напряжения, сопротивления, емкости и т. д.
• Осциллограф: измерительный прибор и графический дисплей электрические сигналы, изменяющиеся во времени. Этот инструмент позволяет визуализировать переходные явления и облегчает диагностику и анализ работы электрической цепи, а также ее возможных отказов.
• Анализатор спектра: измерительное оборудование, отображающее компоненты и спектральные диапазоны электрических сигналов , исходящих от любых волн, будь то электромагнитные, механические, акустические или оптические.