Эквивалент нагрузки. Эквиваленты нагрузки: виды, применение и выбор для точных измерений мощности

Что такое эквивалент нагрузки и зачем он нужен. Как правильно выбрать эквивалент нагрузки для измерений. Какие виды эквивалентов нагрузки существуют. Как использовать эквивалент нагрузки для настройки радиоаппаратуры.

Что такое эквивалент нагрузки и для чего он используется

Эквивалент нагрузки — это специальное устройство, предназначенное для имитации реальной нагрузки при проведении измерений и настройки радиопередающей аппаратуры. По сути, эквивалент нагрузки представляет собой безындукционный резистор с активным сопротивлением, равным волновому сопротивлению выхода радиостанции (обычно 50 Ом).

Основные задачи, для которых применяется эквивалент нагрузки:

• Измерение выходной мощности передатчиков и радиостанций
• Настройка и регулировка выходных каскадов передатчиков
• Измерение КСВ антенно-фидерных устройств
• Калибровка измерительных приборов (КСВ-метров, ваттметров)
• Проверка работоспособности радиопередающей аппаратуры без излучения в эфир

Использование эквивалента нагрузки вместо реальной антенны позволяет проводить точные измерения параметров передатчиков в лабораторных условиях, не создавая помех другим радиостанциям.

Виды эквивалентов нагрузки и их характеристики

Существует несколько основных типов эквивалентов нагрузки:

По конструкции:

• Резистивные — на основе мощных безындукционных резисторов
• Жидкостные — используют специальную жидкость в качестве поглотителя энергии
• Полупроводниковые — на основе полупроводниковых элементов

По мощности:

• Маломощные — до 100 Вт
• Средней мощности — 100-1000 Вт
• Мощные — свыше 1 кВт

По диапазону частот:

• Низкочастотные — до 30 МГц
• Высокочастотные — 30-300 МГц
• Сверхвысокочастотные — свыше 300 МГц

Основные характеристики эквивалентов нагрузки:

• Номинальное сопротивление (обычно 50 Ом)
• Максимальная допустимая мощность
• Рабочий диапазон частот
• КСВ в рабочем диапазоне
• Тип ВЧ-разъема

Как правильно выбрать эквивалент нагрузки

При выборе эквивалента нагрузки необходимо учитывать следующие факторы:

1. Мощность передатчика. Эквивалент должен выдерживать максимальную мощность с запасом 20-30%.
2. Рабочий диапазон частот. КСВ эквивалента должен быть близок к 1 во всем рабочем диапазоне.
3. Номинальное сопротивление. Должно соответствовать выходному сопротивлению передатчика (обычно 50 Ом).
4. Тип ВЧ-разъема. Должен быть совместим с используемым оборудованием.
5. Конструкция и охлаждение. Для мощных передатчиков может потребоваться жидкостное охлаждение.

Для большинства любительских радиостанций подойдет резистивный эквивалент мощностью 100-200 Вт с воздушным охлаждением. Для более мощной аппаратуры следует выбирать специализированные промышленные модели.

Методика измерения мощности с помощью эквивалента нагрузки

Для корректного измерения выходной мощности передатчика с помощью эквивалента нагрузки необходимо:

1. Подключить эквивалент нагрузки к выходу передатчика через КСВ-метр или ваттметр.
2. Включить передатчик на требуемой частоте в режиме излучения несущей.
3. Снять показания прибора.
4. Повторить измерения на разных частотах рабочего диапазона.
5. Сравнить полученные значения с паспортными данными передатчика.

Важно помнить, что длительная работа на эквивалент нагрузки может привести к его перегреву. Следует контролировать температуру эквивалента и делать перерывы для охлаждения.

Применение эквивалента нагрузки для настройки антенн

Эквивалент нагрузки можно эффективно использовать для настройки антенн и согласующих устройств. Методика настройки включает следующие шаги:

1. Измерить КСВ антенны, подключив ее напрямую к передатчику через КСВ-метр.
2. Подключить между передатчиком и антенной согласующее устройство.
3. Настроить согласующее устройство на минимальный КСВ, используя малую мощность передатчика.
4. Заменить антенну на эквивалент нагрузки и измерить КСВ.
5. Если КСВ с эквивалентом значительно ниже, чем с антенной, необходимо провести механическую настройку антенны.
6. Повторять шаги 1-5 до получения минимального КСВ на антенне.

Такой метод позволяет отделить проблемы согласования от проблем с самой антенной и добиться оптимальной настройки антенно-фидерного тракта.

Особенности использования эквивалента нагрузки на высоких частотах

При работе на высоких частотах (свыше 30 МГц) возникают дополнительные сложности при использовании эквивалентов нагрузки:

• Увеличивается влияние паразитных параметров (индуктивность выводов, межвитковая емкость)
• Растет КСВ эквивалента из-за отклонения его импеданса от номинального значения
• Повышаются требования к конструкции для минимизации излучения

Для решения этих проблем применяются специальные высокочастотные эквиваленты с улучшенной конструкцией:

• Используются специальные ВЧ-резисторы с минимальной индуктивностью
• Применяется экранирование для снижения излучения
• Оптимизируется конструкция для минимизации паразитных параметров
• Используются специальные ВЧ-разъемы (N-тип, SMA и др.)

При выборе эквивалента для работы на ВЧ и СВЧ необходимо внимательно изучать его частотные характеристики и выбирать модели, специально разработанные для требуемого диапазона частот.

Самодельные эквиваленты нагрузки: преимущества и недостатки

Многие радиолюбители изготавливают эквиваленты нагрузки самостоятельно. Рассмотрим плюсы и минусы такого подхода:

Преимущества:

• Низкая стоимость по сравнению с промышленными образцами
• Возможность изготовления эквивалента с нужными параметрами
• Получение опыта конструирования ВЧ-устройств

Недостатки:

• Сложность получения стабильных характеристик в широком диапазоне частот
• Отсутствие точной калибровки и паспортных данных
• Возможные проблемы с охлаждением при высокой мощности
• Риск повреждения дорогостоящей аппаратуры при ошибках в конструкции

Для изготовления простейшего эквивалента нагрузки можно использовать несколько параллельно соединенных резисторов типа ТВО-60 или аналогичных. Однако для серьезных измерений рекомендуется использовать профессиональные калиброванные эквиваленты.

Заключение

Эквивалент нагрузки является незаменимым инструментом для настройки и измерения параметров радиопередающей аппаратуры. Правильный выбор и использование эквивалента позволяет проводить точные измерения мощности, настраивать антенно-фидерные устройства и проверять работоспособность передатчиков без создания помех. При выборе эквивалента важно учитывать его основные характеристики и соответствие параметрам используемого оборудования. Для ответственных измерений рекомендуется использовать профессиональные калиброванные модели эквивалентов нагрузки.

Эквивалент нагрузки на примере OPEK DL-60

Эквивалент нагрузки. Что это? Зачем оно нужно? Опытные радиолюбители, конечно же, знают, но что делать новичкам? Меня постоянно пытают вопросами типа: «Я измерил мощность своей радиостанции, и она оказалась 3 ватта, вместо 8, так и должно быть?». В ходе беседы выясняется, что человек измерял мощность использую в качестве нагрузки антенну, чего для корректных измерений делать нельзя.

Многие не особенно задумываются о том, как пользоваться прибором который они купили на рынке. Речь о КСВ-метрах типа SWR-430 или SWR-171 и подобных, кроме того никто не читает инструкции. Собственно обо всем этом я уже рассказывал в своем видео, которое вы можете посмотреть ниже.

Любой эквивалент нагрузки представляет собой безындукционный резистор соответствующей мощности, обладающий на исследуемых частотах только активным сопротивлением. Для измерения мощности нужно использовать эквивалент нагрузки сопротивлением соответствующим волновому сопротивлению выхода радиостанции. Как правило, оно равно 50 Омам. Существуют эквиваленты нагрузки и на другие сопротивления, например 25, 75, 100 Ом и другие. Назначение у них такое же и они могу использоваться, например, для точной калибровки КСВ-метров.

Короче говоря, для корректного измерения мощности Вам нужен эквивалент нагрузки. На чем же остановить свой выбор? Герой этого обзора не является эталоном точности, но его вполне хватит для относительно точных измерений мощности в полевых условиях и он легко доступен. Речь о OPEK DL-60.

Поставляется эквивалент в блистере.

И представляет собой кусок алюминиевого профиля внутри, которого заключен мощный резистор сопротивлением 46 Ом. Почему не 50 Ом? Это вопрос к производителю. Но в дальнейшем мы с вами увидим, что это не особенно критично. Подробнее ниже.

Для соединения с аппаратурой используется разъем типа PL-259.

На торце находится маркировочная табличка говорящая нам о том, что этот эквивалент сделан в Тайване, и может рассеять долговременно до 20 Ватт, и кратковременно до 60 Ватт. Про, сопротивление, кстати, не слова.

В целом все выполнено довольно качественно и каких-либо нареканий по сборке я не нашел.

Измерения

Измерим сопротивление эквивалента по постоянному току.

Измеряем параметры эквивалента антенным анализатором AA-600.

На разных частотах.

Общий график КСВ

Данные из технической документации

Практика

Измеряем мощность радиостанции. Поскольку в группе ВКонтакте меня завалили вопросами про мощность MJ-333, все измерения я буду проводить используя в качестве источника сигнала именно MegaJet MJ-333.

Самодельный эквивалент

На нужных мне частотах он по параметрам значительно превосходит покупные, поскольку сделан из мощного прецизионного резистора 50 Ом используемого в GSM технике.

Эквивалент Opek DL-60

Как видим, разницы практически нет. А значит DL-60 вполне можно использовать для целей измерения мощности. Мощность MJ-333 которые продаются у нас ~8 ватт. У данного экземпляра 6,5-7 ватт в FM.

Итог

В целом, совсем не плохой эквивалент который с оговорками вполне можно использовать для целей настройки передающей аппаратуры и измерения выходной мощности.

Всем удачи, 55, 73!

РАДИОСТАНЦИИ :: АНТЕННО-ФИДЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ :: ЭКВИВАЛЕНТ НАГРУЗКИ

 Фильтры

Хиты продаж

Цена товара

Р  –  Р

• ‎3900Р
• ‎3900Р



Наши магазины

Адлер

Астрахань

Волгоград

Волжский

Воронеж

Екатеринбург

Иваново

Ижевск

 

Казань

Кемерово

Кострома

Краснодар

Красноярск

Москва

Набережные Челны

Нижний Новгород

верхняя — нижняя-

Новокузнецк

Новосибирск

Омск

Пенза

Пермь

Похвистнево

Ростов-на-Дону

Рязань

Самара

Санкт-Петербург

Саратов

Смоленск

Ставрополь

Стерлитамак

Сызрань

Тольятти

Тюмень

Уфа

Чебоксары

Челябинск

Череповец

Ярославль

 

В городе действует бесплатная курьерская доставка при покупке на сумму от 1 000 р.

 

В городе действует бесплатная курьерская доставка при покупке на сумму от 500 р.

 

В магазине есть платная доставка транспортной компанией по всей Российской Федерации.

 

В городе магазина ‘ПРОФИ’ пока нет, но есть пункт выдачи заказов.

Динамическая эквивалентная нагрузка | Базовые знания о подшипниках

Подшипники используются в различных условиях эксплуатации; однако в большинстве случаев подшипники воспринимают комбинированную радиальную и осевую нагрузки, при этом величина нагрузки колеблется в процессе эксплуатации.
Поэтому невозможно напрямую сравнить фактическую нагрузку и номинальную динамическую грузоподъемность.
Сравниваются две нагрузки путем замены нагрузки, приложенной к центру вала, на нагрузку постоянной величины и в определенном направлении, что дает такой же срок службы подшипника, как и при фактической нагрузке и скорости вращения.

Эта теоретическая нагрузка называется динамической эквивалентной нагрузкой ( P ).

Расчет динамической эквивалентной нагрузки

Динамические эквивалентные нагрузки для радиальных и упорных подшипников (α≠90°), которые воспринимают комбинированную нагрузку постоянной величины в определенном направлении, могут быть рассчитаны с использованием следующего уравнения:

• При F _a / F _r ≦ e для однорядных радиальных подшипников принимается, что X = 1 и Y = 0.
  Следовательно, динамическая эквивалентная грузоподъемность равна P _r ＝ F _r .
  Значения e , обозначающие предел F _a / F _r , перечислены в таблице спецификаций подшипников.
• Для однорядных радиально-упорных шарикоподшипников и конических роликоподшипников осевая составляющая сил ( F _ac ) создается, как показано на Рис. 5-11 , поэтому пара подшипников располагается лицом к лицу или спиной к спине.

Осевая составляющая сила может быть рассчитана с использованием следующего уравнения.

В таблице 5-9 описывается расчет эквивалентной динамической нагрузки при воздействии на подшипники радиальных и внешних осевых нагрузок ( K _и ).

Рис. 5-11 Осевая составляющая силы

• Для упорных шарикоподшипников с углом контакта α=90°, к которым приложена осевая нагрузка, P _a ＝ F _a .
• Динамическую эквивалентную нагрузку упорного сферического роликоподшипника можно рассчитать с помощью следующего уравнения.

Таблица 5-9 Расчет эквивалентной динамической нагрузки: когда пара однорядных радиально-упорных шарикоподшипников или конических роликоподшипников установлена ​​по схеме «лицом к лицу» или «спина к спине».

Парная установка		Условия нагрузки	Подшипник	Осевая нагрузка	Динамическая эквивалентная нагрузка
Расположение «спина к спине»	Расположение «лицом к лицу»
			Подшипник А
			Подшипник Б	—
			Подшипник А	—
			Подшипник Б
			Подшипник А	—
			Подшипник Б
			Подшипник А
			Подшипник Б	—

[Примечания]
1. Эти уравнения можно использовать, когда внутренний зазор и предварительная нагрузка во время работы равны нулю.
2. Радиальная нагрузка считается положительной при расчете, если она приложена в направлении, противоположном показанному на рис. в Таблице 5-9.

PDF (Нажмите здесь)

5-4-2 Средняя динамическая эквивалентная нагрузка

При изменении величины или направления нагрузки необходимо рассчитать среднюю динамическую эквивалентную нагрузку, обеспечивающую такую ​​же продолжительность срока службы подшипника, как и при фактическом изменении нагрузки.
Средняя динамическая эквивалентная нагрузка ( P _м ) при различных колебаниях нагрузки описывается с помощью графиков (1)–(4).
Как показано на графике (5), средняя динамическая эквивалентная нагрузка при одновременном приложении стационарной и вращающейся нагрузки может быть получена с использованием уравнения (5-39) .

Символы для графиков (1)–(4)

[Ссылка] Средняя скорость вращения n _м может быть рассчитана с использованием следующего уравнения:

(1) Ступенчатое колебание

(2) Бесступенчатая флуктуация

(3) Флуктуация, формирующая синусоиду

(4) Колебания, формирующие синусоиду (верхняя половина синусоиды)

(5) Стационарная нагрузка и вращающаяся нагрузка действуют одновременно

Рис. 5-12 Коэффициент　 ƒ _м

Карта механики — эквивалентная точечная нагрузка через интегрирование

Эквивалентная точечная нагрузка представляет собой одноточечную силу, которая статически эквивалентна исходной распределенной силе. Будучи статически эквивалентной, эквивалентная точечная нагрузка вызовет одинаковые линейные и угловые ускорения (для тела, которому позволено двигаться) или вызовет одинаковые силы реакции (если тело ограничено). Нахождение эквивалентной точечной нагрузки для распределенной силы часто помогает упростить анализ системы за счет удаления интегралов из уравнений равновесия или уравнений движения в более позднем анализе.

Если тело не имеет ограничений, как показано слева, эквивалентная точечная нагрузка (показана сплошным вектором) вызовет такое же линейное и угловое ускорение, как исходная распределенная нагрузка (показана пунктирными векторами). Если тело ограничено, как показано справа, эквивалентная точечная нагрузка (показана сплошным вектором) вызовет те же силы реакции, что и исходная распределенная сила (показана пунктирными векторами).

При нахождении эквивалентной точечной нагрузки нам нужно найти величину, направление и точку приложения одиночной силы, которая эквивалентна заданной распределенной силе. В этом ресурсе мы будем иметь дело только с распределенными силами с однородным направлением, и в этом случае направление эквивалентной точечной нагрузки будет просто совпадать с однородным направлением распределенной силы. Остается определить величину и точку приложения. Доступны два варианта поиска этих значений:

1. Мы можем найти величину и точку приложения эквивалентной точечной нагрузки путем интегрирования силовых функций.
2. Мы можем использовать площадь/объем и центроид площади или объема под функцией силы.

Первый метод является более гибким, позволяя нам найти эквивалентную точечную нагрузку для любой функции силы, для которой мы можем составить математическую формулу (при условии, что у нас есть навыки исчисления для интегрирования этой функции). Второй метод обычно быстрее, при условии, что у нас есть доступные таблицы значений для площадей/объемов и центроидов. На этой странице мы сосредоточимся на методе интеграции.

Использование интегрирования для распределенных сил в балках:

На балку, показанную выше, действует распределенная сила. Силовая функция связывает величину силы с положением x вдоль верхней части коробки.

Мы начнем с изучения распределенной силы, действующей в одном измерении (часто представляемой распределенной силой, действующей на горизонтальную балку). Нахождение эквивалентной точечной нагрузки с помощью интегрирования всегда начинается с определения математической формулы, которая представляет собой принудительная функция . Силовая функция математически связывает величину силы (F) с положением (x). В этом случае сила действует по одной линии, поэтому положение можно полностью определить, зная координату x, но в более поздних задачах нам также может понадобиться связать величину силы с координатами y и z. В нашем примере мы можем связать величину силы с положением, заявив, что величина силы в любой точке в ньютонах на метр равна позиции x в метрах плюс один. Другими словами…

\[F(x)=x+1\]

Определение функции силы всегда является первым шагом в нахождении эквивалентной точечной нагрузки путем интегрирования, и важно правильно составить это уравнение. Если вы начнете с неправильного уравнения для силовой функции, ваше интегрирование на последующих этапах не даст вам достоверных результатов.

Следующим шагом после нахождения функции силы является определение величины эквивалентной точечной нагрузки (Feq). Величина эквивалентной точечной нагрузки будет равна общей площади под функцией силы. Это будет интеграл силовой функции по всей длине (в данном случае от x = 0 до x = 2). 9{xmax} F\влево ( x \вправо )dx\]

Теперь, когда у нас есть величина эквивалентной точечной нагрузки, нам нужно найти местоположение эквивалентной точечной нагрузки. Для этого нам нужно отрегулировать положение (xeq) таким образом, чтобы оно вызывало тот же момент , что и исходная распределенная сила. Момент распределенной силы будет интегралом силовой функции (F(x)) умноженной на плечо момента относительно начала координат (x). Момент эквивалентной точечной нагрузки будет равен величине эквивалентной точечной нагрузки, которую мы только что нашли, умноженной на плечо момента для эквивалентной точечной нагрузки (xeq). Если мы приравняем эти две вещи друг к другу, а затем найдем положение эквивалентной точечной нагрузки (xeq), мы получим следующее уравнение. 9{xmax}\left ( F\left ( x \right ) *x\right )dx}{F_{eq}}\]

Наконец, зная величину, направление и положение эквивалентной точечной нагрузки, мы можем изобразить точечную нагрузку на исходной диаграмме и использовать эту точечную силу вместо распределенной силы для дальнейшего анализа. Эквивалентную точечную нагрузку можно использовать для любой ситуации , за исключением исследования внутренних сил (подробнее об этом в главе о внутренних силах).

Значения для Feq и xeq, которые мы вычислили, представляют собой величину и положение эквивалентной точечной нагрузки.

Использование интегрирования для разрывных функций силы:

Иногда мы сталкиваемся с функцией силы (F(x)), которую нельзя записать в виде одной непрерывной функции. В таких случаях мы разделим функцию на разделы, объединим каждый раздел в заданном диапазоне и сложим результаты.

Иногда нельзя использовать одно математическое уравнение для описания всей функции. В таких случаях может потребоваться разбить функцию на разделы.

За исключением удвоения всех интегралов, уравнения, необходимые для расчета величины и точки приложения эквивалентной точечной нагрузки, остаются более или менее теми же. 9{x3}(F_{2}\left ( x \right )*x) dx}{F_{eq}}\]

Использование интегрирования для задач поверхностных сил:

Величина распределенной силы в этом примере зависит от координат x и y.

При поверхностной силе сила распределяется по поверхности, а не по одной линии.