Каким прибором измеряется мощность: Что такое Ватт? Разница между понятием киловатт и киловатт-час.

Приборы для измерения мощности и энергии

АльтИнфоЮг
Альтернативная энергетика и информация

2. Главная
3. Энергетика
4. Реальное оборудование альтернативной энергетики
5. Приборы для измерения мощности и энергии

ЗДОРОВЬЕ И ДЕНЬГИ ЗДЕСЬ

Чтоб вы все были здоровы и богаты долгие годы. ЖМИ!

Электрическая энергия становится все дороже, поэтому актуальна тема её экономии. Обычно потребители не знают, например, сколько электрической энергии в разные периоды потребляет холодильник, а сколько кондиционер, какова пиковая нагрузка и какой максимальные ток в электрической проводке. Поэтому, чтобы правильно выбрать оборудование альтернативной энергетики и объективно судить об эффективности работы всей системы, нужны объективные измерения как по общему расходу электрической энергии, так и пиковые максимальные значения.

Не имея таких данных невозможно правильно выбрать характеристики устанавливаемого оборудования: ветрогенератора или солнечной батареи, контроллер, инвертор. Поэтому прежде чем покупать и устанавливать такое оборудование, необходимо провести контрольные измерения самых крупных потребителей энергии и всей электрической системы. Иногда имеет смысл переводить на альтернативную энергетику только часть потребителей, например, наружное ночное или аварийное освещение. Измерение характеристик по потреблению электрической энергии позволит подобрать оптимальное оборудование именно для этих целей, чтобы обеспечить потребности, не переплачивая за излишне мощные и слишком дорогие устройства.

Помочь определить основные параметры электрической сети в целом или каждого потребителя в отдельности в сети переменного тока поможет всего один измерительный прибор, позволяющий одновременно проводить четыре измерения. Предназначен этот прибор для измерения мощности, общего расхода энергии за измеряемый период времени, потребляемый ток и напряжение и имеет следующие основные характеристики:

• 1. Рабочее напряжение: 80 ~ 260 V AC
• 2. Максимальный ток 100 А
• 3. Максимальная мощность: 22000 Вт
• 4. Рабочая Частота: 45-65 Гц
• 5. Измерение количества энергии 0 – 9999 кВтч

Этот прибор для измерения мощности и энергии имеет несколько дополнительных полезных функций. У прибора имеется возможность сброса показаний учета количества энергии. Прибор имеет функцию звуковой сигнализации превышения мощности. Причем величину мощности, при которой срабатывает сигнализация можно устанавливать самим и это не обязательно будет при потребляемом токе в 100 А. Очень полезная функция для маломощных электрических сетей. Например, если потребители альтернативной энергетики запитаны от преобразователя мощностью 3000 Вт, то сигнализацию можно настроить на срабатывание при приближении к этому или более низкому уровню, что значительно увеличит надежной системы альтернативного энергоснабжения. Имеется возможность отключить подсветку, которая потребляет 1 Вт энергии для устранения искажений при измерении малых мощностей.

Подключив такой прибор после инвертора на выходе к потребителям можно достаточно точно посчитать количество электрической энергии, которую мы не просто теоретически могли бы получить, а реально использовали для своих нужд.

Если используется система альтернативного электроснабжения с применением аккумуляторов, то я рекомендую обязательно приобрести вариант такого прибора для определения мощности и энергии цепей постоянного тока. Его можно использовать не только для контроля режимов работы и подсчета количества полученной электрической энергии, но и дает возможность проверить емкость аккумулятора путем контрольного заряда и разряда батареи или каждого аккумулятора в отдельности. Прибор для контроля аккумуляторов имеет следующие характеристики:

Рабочее напряжение: 4,8 В – 60 В

Рабочий ток 0 А – 160 А

Емкость аккумулятора при разряде через прибор 0 Ач – 65 Ач

Мощность 0 Вт – 6554 Вт

Защита от перегрузки

Защита от полного разряда батареи аккумуляторов с установкой напряжения отсечки.

Если возможности небольшого источника альтернативной энергии небольшие и недостаточные для полного удовлетворения потребностей в энергии, то можно перевести на эту энергию только часть потребителей, например, освещение и розетки для подключения маломощных потребителей.

Исполнение приборов позволяет их эксплуатацию только в помещении.

Виброметр – простой прибор для измерения вибрации

Измерение вибрации виброметром

Виброметр – это прибор для измерения параметров вибрации: виброускорения, виброскорости, виброперемещения и частоты колебаний. Он простой в использовании и не требует специальной подготовки.

Выделяют две группы виброметров:

• для измерения вибрации вращающегося оборудования;
• для измерения вибрации, воздействующей на человека для целей охраны труда.

 

Виброметры для измерения вибрации вращающегося оборудования

«ДПК-Вибро» в руке

Виброметр измеряет и оценивает вибрацию агрегатов с вращающимися частями. Это — двигатели, насосы, вентиляторы, генераторы. Вибрация таких агрегатов повторяется с каждым оборотом вала.

Виброметры измеряют интегральное значение вибрации (одно число). Самое популярное значение – СКЗ виброскорости, так как существуют стандарты для определения состояния агрегата по СКЗ виброскорости. Это число пропорционально мощности сил, вызывающих вибрацию агрегата.

Чаще всего вибрация в виброметрах измеряется в диапазоне 10 ÷ 1000 Гц. Этот диапазон указан в ГОСТ и позволяет измерять одинаковое значение вибрации на разных приборах.

Виброметр – это очень полезный прибор для оценки состояния оборудования. Максимальное значение вибрации, при котором состояние агрегата считается аварийным называется Норма. Значение задаётся в паспорте на агрегат или в ГОСТ ИСО 10816-1-97. «Вибрация. Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на невращающихся частях». Сравнение текущей вибрации с нормой позволяет оценить состояние агрегата.

 

Измерение виброметром

Измерение вибрации виброметром очень быстрое и не требует подготовительных работ. Можно измерить 100 агрегатов за смену с выдачей отчётов о состоянии оборудования на предприятии.

Значения вибрации, измеренные через некоторое время (например, через 1 месяц) позволяют строить прогноз развития вибрации и планировать сроки следующих ремонтов. Это даёт значительную экономию денег, по сравнению с плановыми ремонтами. Такая система планирования ремонтов используется в нашей программе Аврора-2000.

Значение вибрации, измеренное виброметром можно использовать и для диагностики дефектов агрегата. Например, по СКЗ виброскорости отлично диагностируется расцентровка и небаланс. Состояние крепления к фундаменту тоже проще оценить виброметром. Виброметром даже можно балансировать агрегат не используя отметчик фазы (метод трех пусков с пробными массами).

При этом виброметры значительно дешевле виброанализаторов и проще в работе. Однако, для изучения сложных случаев дефектов необходим виброанализатор и опыт вибродиагностики.

 

Виброручка ViPen

Самые маленькие виброметры имеют размер авторучки и управление одной кнопкой. Такие приборы называют виброручки.

 

СКЗ виброскорости на экране
Vibro Vision-2

Современные виброметры дополнительно имеют режимы измерения спектров и сигналов, память для сохранения замеров и передачи их в компьютер, режим измерения по маршруту, датчики температуры, оборотов и ударных импульсов от подшипников качения.

В виброанализаторах всегда есть режим виброметра. Он делается программно и не удорожает изготовление прибора.

 

Внутренний и внешний датчик

Виброметры имеют внутренний датчик вибрации, встроенный в корпус прибора или внешний датчик, подключённый к прибору проводом. Внутренний датчик – это компактность прибора, а внешний датчик позволяет измерить вибрацию в труднодоступных местах.

 

Мы выпускаем виброметры:

ViB-1 – бюджетный виброметр без экрана с Bluetooth, диагностика подшипников качения

ViPen – виброметр-ручка с оценкой состояния подшипников и температурой

ViPen-2 – сборщик-анализатор вибрационных сигналов с функцией контроля температуры оборудования

ДПК-Вибро – компактный виброметр. Кроме вибрации, умеет оценивать состояние подшипников качения, показывать сигналы и спектры и даже хранить их и передавать в компьютер (правда, всего несколько штук)

Виброметр-К1 – простой виброметр. Предназначен для проведения измерения вибрации в размерности СКЗ виброскорости (мм/с) в стандартном диапазоне частот от 10 до 1000 Гц

Vibro Vision – малогабаритный виброметр для контроля уровня вибрации с возможностью анализа сигналов и спектров. Уже устаревший, но всё ещё популярный прибор. Имеет встроенный в внешний датчик

 

Виброметры для измерения вибрации, воздействующей на человека

Измерение такой вибрации используется в сфере охраны труда. Приборы отличаются от приборов для измерения вибрации вращающегося оборудования. Они называются виброметры-шумомеры.

Прибор измеряет мощность вибрации за какой-то период времени, например, за рабочую смену, показывает мощность вибрации в полосах частот. Вибрация разных частот оказывает разное влияние на человека, поэтому используются нормирующие коэфициенты для частных полос. В дополнение шумомеры умеют измерять акустический шум на рабочем месте.

Предельные значения вибрации нормируется СанПиНами. Библиотеку этих нормативных документов можно найти на сайте НТМ-Защита:

www.ntm.ru/control/48

Например:

СН 2.2.4/2.1.8.566-96 «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий»
Настоящие Санитарные нормы устанавливают классификацию, нормируемые параметры, предельно допустимые значения производственных вибраций, допустимые значения вибраций в жилых и общественных зданиях

МУ 3911-85 «Методические указания по проведению измерений и гигиенической оценки производственных вибраций»

Указания устанавливают методы и условия проведения измерений и гигиенической оценки производственной вибрации на рабочих местах или в местах контакта с руками оператора для установления их соответствия санитарным нормам

Наиболее известные российские компании-производители:

НТМ-Защита www. ntm.ru

ОКТАВА-ЭлектронДизайн www.octava.info/devices

 

Автор: Андрей Щекалев

Не хватает информации ?

Напишите мне свой вопрос, я отвечу Вам и дополню статью полезной информацией.

Какие бывают приборы для измерения вибрации ?

Практическое использование виброметров «ДПК-Вибро» и «ViPen» для диагностики дефектов оборудования

Что такое СКЗ ?

Устройства для измерения мощности и принцип их работы

Измерение электрической мощности не претерпело существенных изменений за прошедшие годы. Вольт остается вольтом, а ватт остается ваттом. Однако приборы, используемые для измерения этих электрических параметров, сильно изменились. То, что когда-то было механическим, теперь стало электронным; то, что когда-то было аналоговым, теперь стало цифровым.

Джек Смит, старший редактор журнала Plant Engineering Magazine 15 января 2002 г.

Типы измерений мощности Устройства, которые измеряют мощность Как мощные департаменты измерения 2020202015 . Типы измерения мощности Индукционный ваттметр Цифровой ваттметр

Измерение электроэнергии не сильно изменилось за прошедшие годы. Вольт остается вольтом, а ватт остается ваттом. Однако приборы, используемые для измерения этих электрических параметров, сильно изменились. То, что когда-то было механическим, теперь стало электронным; то, что когда-то было аналоговым, теперь стало цифровым.

Типы измерения мощности

Следующий список представляет собой выборку измерений, применимых к промышленным установкам.

• Полная квах — квадратный корень из суммы квадратов активной и реактивной мощностей за час. Как правило, это не относится к несинусоидальным величинам.

• Ток — мера электрического тока, протекающего через электрический проводник, измеряемая в амперах.

• Спрос — активная, реальная или истинная мощность. Мощность, которая фактически потребляется нагрузкой. При этом измерении учитывается коэффициент мощности.

• Частота — количество полных циклов переменного напряжения или тока, возникающих в течение одной секунды, измеряется в Гц.

• Гармоники — напряжения или токи с частотами, кратными основной частоте сети. Они распространены и иногда опасны при нелинейных нагрузках.

• кв — межфазное напряжение цепи. Если требуется измерение напряжения фаза-земля, это следует отметить.

• кВАр — практическая единица реактивной мощности, равная произведению среднеквадратичного (действующего) напряжения в кВ, действующего значения тока в амперах и синуса угла между ними. КВАр — это реактивная мощность, или мощность, которая фактически «заимствуется» у нагрузки и возвращается к источнику энергии в каждом цикле.

• кВт — мгновенная потребляемая мощность.

• кВтч —1 кВт в течение 1 часа.

• Разность фаз — разность фаз между двумя синусоидальными функциями, такими как напряжение или ток, имеющими одинаковые периоды. Временная зависимость между током и напряжением в цепях переменного тока.

• Phasor kvah — Комплексное число, связанное с синусоидально изменяющимися электрическими величинами, такое, что абсолютное значение комплексного числа соответствует либо пиковой амплитуде, либо среднеквадратичному значению величины (в данном случае kvah) и фазы к фазовому углу в нулевое время.

• Коэффициент мощности — отношение активной мощности (в Вт) к полной мощности (в ВА). Выражается в десятичной форме, например, 0,97.

• Реактивное сопротивление — сопротивление протеканию тока в цепи переменного тока, вводимое через индуктивность или емкость.

• Квадергия — интеграл реактивной мощности по времени. Подается электрической цепью в течение интервала времени, когда напряжения и токи являются периодическими, произведением реактивной мощности на интервал времени, при условии, что интервал времени достаточно велик по сравнению со временем одного периода.

• Напряжение — наибольшая среднеквадратичная (эффективная) электрическая разность потенциалов между любыми двумя проводниками цепи. Некоторые системы, такие как 3-фазные 4-проводные, однофазные 3-проводные и 3-проводные системы постоянного тока, могут иметь различные цепи с различными напряжениями.

• Разброс напряжения — разница между максимальным и минимальным напряжением.

• Вольтампер — единица полной мощности в Международной системе единиц (СИ). Полная мощность в точках ввода однофазной двухпроводной системы, когда произведение действующего значения тока в амперах на среднеквадратичное напряжение равно единице.

• Ватт — мощность, необходимая для выполнения работы со скоростью один джоуль в секунду. W=EI, где W=ватты, E=вольты и I=амперы.

• Ватт-час — мощность, необходимая для выполнения работы со скоростью один джоуль в секунду в течение одного часа.

• Индукционный счетчик электроэнергии

  Рисунок 1. В жилых или промышленных помещениях основным устройством измерения мощности является счетчик электроэнергии. Напряжение и ток преобразуются в пропорциональные магнитные потоки. Магнитный поток фокусируется на диске узла ротора и взаимодействует с ним. Временные и пространственные отношения, а также величина потока определяют воздействие вращающего момента на диск. Постоянный магнит, служащий эталоном энергии, управляет скоростью вращения диска. Это гарантирует, что вращение пропорционально ваттам. Червячная передача, находящаяся в зацеплении с дисковым валом, приводит в действие механический счетчик, который отображает накопленную энергию в кВтч. Узел затвора преобразует вращение диска в импульсы, подаваемые на электронный регистр.

  Рис. 2. Ротор представляет собой алюминиевый диск с валом, червячной передачей, опорными поверхностями, противоугонными отверстиями и установочной меткой. Это часть ваттметра, которая напрямую приводится в действие электромагнитной силой.

  Рис. 3. Статор состоит из катушки потенциала и катушки тока. Потенциальная катушка подключается линейно к электрической сети. Он создает горизонтальное поле потока, пропорциональное приложенному напряжению. Катушка тока соединена последовательно с одной силовой ветвью. Он создает поле вертикального потока, пропорциональное току, протекающему через нагрузку. Статор может включать более одной токовой цепи. Комбинированная магнитная цепь устроена таким образом, что совместное воздействие при подаче питания заключается в приложении вращающего момента к ротору.

  Рис. 4. Двигатель представляет собой комбинированный ротор и статор. Когда диск подвешен магнитно, он индуцирует вихревые токи, которые взаимодействуют с полями потока в статоре, создавая крутящий момент на диске, пропорциональный истинной мощности. Скорость вращения диска пропорциональна истинной мощности.

  Рис. 5. На приведенной выше блок-схеме счетчика ватт-часов показано, как его компоненты работают вместе для регистрации потребленной электроэнергии.

  Цифровой измеритель мощности

  Рис. 6. Киловатт-часы — это только один параметр, который может измерять цифровой измеритель мощности. Он подключается к линии, измеряет мгновенные значения напряжения и тока, а затем производит другие измерения, вычисляя эти данные. Некоторые из рассчитанных количеств:

  • Энергетика (кВтч)

  • Квадраг (Kvarh)

  • Phasor Kvah

  • Appeation KVAH

  • .0005

  • Demand values ​​

  • Current phase angle for each phase

  • Distortion power factor for each element

  • Distortion Vah for all phases

  • I2h , основная гармоника и гармоники для каждой фазы

  • I2nh, (расчетный ток нейтрали в квадрате часов)

  • V2H, Фундаментальные и гармоники для каждой фазы

  • VAH для всех фаз

  • VARH

  • LILE-TO-neutral, FundAtmental

  5 5.

  • Фазовый угол напряжения

  • Ватт-часы для всех фаз

  • Ватт-часы, основные для каждой фазы

  • Ватт-часы, основная частота и гармоники для каждой фазы.

  • Некоторые цифровые счетчики электроэнергии могут передавать свои измерения и расчеты. Это делается через последовательные порты, соединения Ethernet и/или встроенные веб-браузеры с соответствующим программным обеспечением.

    Рис. 7. Работу типичного цифрового счетчика электроэнергии можно пояснить с помощью блок-схемы. Обычно цифровой измеритель мощности состоит из датчиков напряжения и тока, тактовых генераторов и эталонных цепей напряжения, преобразователя тока в напряжение, аналого-цифровых преобразователей напряжения и тока, цифровых умножителей, накопителя и выходных регистров. которые обрабатывают энергетические импульсы.

    Рис. 8. Аналоговые входы напряжения и тока опрашиваются одновременно. Образцы преобразуются в цифровые значения аналого-цифровым преобразователем. Цифровая схема обрабатывает данные для расчета желаемых величин.

    Журнал PLANT ENGINEERING выражает признательность General Electric Meter and Power Measurement, Inc. за использование их материалов при подготовке этой статьи.

У вас есть опыт и знания по темам, упомянутым в этом содержании? Вам следует подумать о том, чтобы внести свой вклад в нашу редакционную команду CFE Media и получить признание, которого вы и ваша компания заслуживаете. Нажмите здесь, чтобы начать этот процесс.

Поиск продуктов и открытие новых инноваций в вашей отрасли

Выбор подходящего прибора для измерения мощности

Потребность в повышении энергоэффективности электротехнических изделий стимулирует разработку более точных измерительных приборов. Современные инструменты теперь могут количественно определять дополнительные выгоды, получаемые по мере того, как улучшения требуют больше работы с каждым киловатт-часом. Сегодня многие электротехнические изделия, особенно двигатели (рис. 1), уже работают с эффективностью 95% и выше, поэтому повышение эффективности является сложной, но важной задачей для производителей. Возможность измерять небольшие улучшения требует анализаторов мощности, которые могут обеспечить точность и аккуратность, необходимые для подтверждения этих критических улучшений эффективности.

Если вы проектируете или испытываете электродвигатели, приводы с регулируемой скоростью, инверторы мощности, системы ИБП, бытовую технику, потребительские товары или другие типы электрических устройств, вам может потребоваться выбрать прибор для точного измерения электрической мощности. Существует множество инструментов, доступных из различных источников, поэтому важно понимать измерительные возможности этих предложений и то, как они связаны с измерениями, которые вам необходимо выполнить, или влияют на них. В этом обсуждении будут рассмотрены ваши варианты и объяснено, как интерпретировать спецификации, поскольку не все производители определяют термины одинаково.

Рисунок 1. Двигатель, способный работать с КПД 95% и выше увеличенное изображение:

Мощность Точность

Каждое измерительное устройство имеет некоторую степень погрешности, поэтому точность обычно выражается в виде диапазона. В этом диапазоне инженеры рассматривают точность мощности как основной индикатор неопределенности основных параметров измерения, таких как напряжение, ток, фазовый угол и мощность (Вт). Эти параметры могут быть представлены с использованием таких терминов, как «гарантированная точность» и «типичная точность».

Что означает «типичный» в данном контексте, когда речь идет о ваттах? Этот термин часто вводит в заблуждение. Типичные значения обычно являются эталонными значениями, основанными на ожиданиях производителя от своего продукта. На практике его можно перевести как «обычно, но не всегда», «может быть», «возможно» или «возможно». Это преднамеренно расплывчато, потому что типичные точности не гарантируются и не прослеживаются до национального эталона калибровки или эталона аккредитованной калибровочной лаборатории. Вы хотите, чтобы ваша компания основывала производительность продукта на типичных значениях или принимала решение о покупке на основе типичных технических характеристик продукта? При выборе прибора для измерения мощности убедитесь, что заявленная точность гарантируется, а не только типичные значения.

Диапазон измерений

Другим потенциально запутанным фактором во многих технических описаниях является диапазон измерений. Это важно, потому что указанная точность устройства измерения мощности варьируется в зависимости от того, где измерение находится в пределах диапазона. Как правило, измерительные устройства всех типов теряют точность при работе на верхнем и нижнем концах своего диапазона. Следовательно, значение точности должно указывать диапазон, в котором оно действительно; в противном случае вы не знаете, справедливо ли оно только при одном напряжении и токе, в нескольких точках шкалы или во всем диапазоне. Например, производитель может сказать, что указанная точность действительна от 1% до 130% диапазона измерений. Это предполагает высокий уровень достоверности для точных показаний от одного конца до другого. Другой может сказать, что он действителен только при чтении в средней трети диапазона. Такое устройство все еще может быть полезным, если большинство операций попадают в полезный диапазон.

Отраслевые стандарты

Если вы проводите испытания в рамках составления спецификаций для продуктов вашей компании, дизайн и испытания вашего продукта должны соответствовать некоторым соответствующим отраслевым стандартам, таким как стандарты IEEE, CE, IEC и MIL-STD. . Эти стандарты обычно определяют процедуры тестирования, фактические пределы тестирования производительности и результаты для различных типов продуктов. Они могут включать спецификации, относящиеся к приборам, разрешенным для использования во время внутренних испытаний. Использование неподходящего прибора для измерений, связанных с питанием, может привести к тому, что оценка конструкции продукта не пройдет применимые отраслевые тесты на соответствие. Сертификация может потребовать повторных испытаний с соответствующими расходами и потерей времени, и все потому, что был использован неправильный измерительный прибор.

Приборы для измерения мощности

Многие виды устройств могут измерять соответствующие единицы мощности и другие связанные параметры, но не все они подходят для видов высокоточного анализа, проводимого для такого рода приложений. Вот несколько примеров ведущих типов приборов:

Анализаторы мощности и измерители мощности

Анализаторы мощности и измерители мощности (рис. 2) десятилетиями использовались при тестировании электротехнической продукции, поскольку они обеспечивают точность, частотный диапазон и функции. необходимо для соответствия отраслевым стандартам испытаний и измерений. Эти приборы выполняют истинные измерения мощности, используя согласованные входные цепи напряжения и тока для каждого ваттметра. Они могут выполнять однофазные, трехфазные-трехпроводные и трехфазные-четырехпроводные измерения мощности. Их действительность обеспечивается калибровочным сертификатом NIST или ISO17025 с данными испытаний, но пользователи должны проверять наличие сертификата калибровки при покупке любого типа прибора для измерения мощности.

Рис. 2. Прецизионный анализатор мощности

Анализаторы мощности и измерители мощности отличаются точностью измерения, диапазоном частот и ценой, чтобы обеспечить наилучшее решение для конкретной задачи, не выходя за рамки бюджета. Для высокоточного измерения эффективности высококлассные анализаторы мощности могут иметь точность измерения до ±0,01% от показаний. В зависимости от модели указанная частота измерения мощности может находиться в диапазоне от постоянного тока до 1 МГц.

Испытания электродвигателей обычно проводятся в соответствии с отраслевыми стандартами, такими как IEEE 112, NVLAP 150 и CSA C390, каждый из которых определяет методы испытаний и требования к точности измерительных приборов. Например, IEEE 112 и NVLAP 150 определяют точность мощности, напряжения и тока как ±0,2% от полной шкалы или выше.

Для электродвигателей и частотно-регулируемых приводов, включая приводы с широтно-импульсной модуляцией, анализаторы мощности должны иметь высокоскоростные цифровые преобразователи высокого разрешения с функциями цифрового окна для точных измерений искаженных и флуктуирующих сигналов.

Некоторые анализаторы мощности также предлагают функции измерения гармоник. Лучшим решением является прибор, способный характеризовать гармонические данные и общее гармоническое искажение (THD) одновременно с обычными измерениями мощности. Это позволяет быстро и легко выполнять тестовые измерения. Тестирование на соответствие стандарту IEC 62301, которое включает измерения как амплитуды, так и THD, может выполняться некоторыми анализаторами мощности с одновременным измерением как нормальных, так и гармонических данных. Некоторые приборы также могут проводить испытания на гармоническое соответствие стандарту IEC 61000-3-2. Но то, что устройство может выполнять вычисления БПФ, не означает, что оно соответствует требованиям IEC к измерению гармоник.

Energy Star и проверка питания в режиме ожидания требуют измерения слабого тока и мощности. Многие приборы не могут выполнять эти измерения тока низкого уровня в микроамперном диапазоне, а некоторые не могут в миллиамперном диапазоне. Пользователи должны убедиться, что прибор может точно выполнять эти измерения низкого уровня. Некоторые приборы позволяют измерять мощность в режиме ожидания с помощью отдельных токовых соединений, одно для низкого диапазона тока в режиме ожидания, а другое для более высоких нормальных рабочих токов. Это неприемлемый метод тестирования, потому что нет возможности проводить непрерывные тесты продукта, поскольку переход из режима ожидания в режим работы требует физического изменения проводки.

Цифровые осциллографы

Некоторые цифровые осциллографы предлагают функции измерения мощности и/или программное обеспечение для анализа мощности на базе ПК, и большинство инженеров-испытателей очень комфортно работают с осциллографами (рис. 3). Они обеспечивают базовые измерительные функции от простого анализа формы сигнала до расширенных измерительных решений, но для таких высокоточных измерений существуют критические ограничения.

Рис. 3. Цифровые осциллографы с функциями измерения мощности

Например, существуют ограничения по разрешению, поскольку большинство осциллографов предлагают только 8-битное разрешение по вертикали, хотя более сложные конструкции могут быть 12-битными. Точность усиления также может быть проблемой, поскольку большинство из них не лучше ±1,5%, и это только точность напряжения постоянного тока, а не точность мощности. Несмотря на то, что большинство осциллографов обладают широкой полосой пропускания высоких частот, обычно не указывается точность измерения мощности переменного тока, и даже для устройств с высоким разрешением вертикальная точность переменного тока остается неопределенной.

Другим недостатком является заземление входов, требующее использования дифференциальных пробников для измерения напряжения, что негативно влияет на общую точность измерений. Для измерения мощности переменного тока входы осциллографа должны быть изолированы от земли, обычно с помощью дифференциального пробника. Эти пробники могут быть дорогими и могут легко добавить погрешность усиления на 1% или более, а также погрешность фазового сдвига. При этом общая точность измерения напряжения будет неизвестна.

Для измерения тока требуется датчик тока или трансформатор тока. Они удобны тем, что могут просто зажиматься вокруг провода и обеспечивать изоляцию от земли. Существуют специальные пробники с выходным сигналом в милливольтах на ампер, предназначенные для прямого подключения к входам напряжения осциллографа. Тем не менее, необходимо соблюдать крайнюю осторожность, поскольку эти устройства также добавляют ошибку усиления, некоторое смещение напряжения и даже фазовый сдвиг. Дополнительные ошибки могут возникнуть из-за того, что не установлен правильный коэффициент масштабирования пробника в милливольтах на ампер и не установлен правильный диапазон напряжения для осциллографа. Все эти факторы добавляют неизмеримую погрешность измерения к общим измерениям, выполняемым осциллографом.

Наконец, некоторые цифровые осциллографы не измеряют мощность при определенных фазовых углах, поэтому при измерении мощности следует соблюдать осторожность. Полоса пропускания анализатора мощности не соответствует полосе пропускания широкополосного осциллографа; тем не менее, полоса пропускания высококлассного анализатора мощности обычно достаточно высока, чтобы охватить большинство применений мощности, которые редко превышают 1 МГц.

Для выполнения расчетов измерения мощности многие осциллографы просто перемножают два канала напряжения постоянного тока. Это дает измерение мощности, которое представляет собой только математический расчет между двумя входными каналами напряжения постоянного тока осциллографа. Эту математическую функцию можно выполнить с помощью специальной прошивки, установленной на осциллографе, или с помощью программного обеспечения для проверки мощности, работающего на ПК. При таком подходе точность переменного напряжения, тока и мощности остается неопределенной. Это расчетное значение мощности может быть полезным ориентиром, но его воспроизводимость будет неизвестной.

Все эти неизвестные делают осциллограф практически непригодным для серьезного тестирования производительности. Даже с учетом этих ограничений он по-прежнему является хорошим инструментом для расчета эталонных значений мощности для таких приложений, как тестирование на уровне плат и компонентов схем, а также для измерения временных характеристик цепей в продуктах.

Системы сбора данных и регистраторы данных

Многие компании, занимающиеся системами сбора данных (DAQ) и регистраторами данных, разработали собственное программное обеспечение для измерения и анализа мощности, заявляя, что они предлагают лучшее решение, чем анализаторы мощности или измерители мощности. Опять же, такие заявления могут сбивать с толку и вводить в заблуждение и могут привести к дорогостоящим ошибкам.

Системы сбора данных и регистраторы данных являются хорошими решениями для различных типов измерительных приложений. Они могут комбинировать различные входы, такие как термопара, а также входы тока и напряжения. Однако для электроэнергии они не обеспечивают истинного измерения мощности переменного тока, соответствующего стандарту. Подобно цифровым осциллографам, эти приборы обычно измеряют два входных напряжения постоянного тока и используют программное обеспечение для умножения данных для расчета мощности. Это создает те же ограничения, что и описанные выше для осциллографов.

Некоторые производители приборов также предоставляют пакет программного обеспечения для проверки двигателя для своего регистратора данных. Поскольку эти приборы не обеспечивают спецификацию точности измерения напряжения, тока или мощности, они не могут соответствовать требованиям отраслевых стандартов, таких как IEEE 112. Этот стандарт определяет точность измерения напряжения, тока и мощности для испытаний двигателей на уровне ±0,2% от полную шкалу или лучше в цепях переменного тока, поэтому использование системы сбора данных или регистратора данных с неопределенной точностью измерения не является приемлемым решением для соответствия этому или аналогичным стандартам.

Преобразователи мощности и измерители качества электроэнергии

Другие продукты, такие как преобразователи мощности и измерители качества электроэнергии, могут обеспечивать достоверные измерения электроэнергии. Эти приборы контролируют линии электропередач и производят аналоговый выход постоянного тока, равный ваттам переменного тока, измеренным на входе.

Диапазоны входного напряжения и тока соответствуют вторичным выходам измерительных трансформаторов напряжения и тока переменного тока, поэтому типичными являются диапазоны напряжения 120 В (85–135 В переменного тока) и 240 В (170–264 В переменного тока). Диапазон тока обычно составляет от 0 до 5 А переменного тока. Эти погрешности преобразователя основаны на выходном сигнале постоянного тока в мА. Преобразователи стандартной мощности с выходным сигналом от 0 до 1 мА обычно имеют точность ±0,5% от полной шкалы. Высокоточные преобразователи мощности с выходным сигналом от 0 до 1 мА обычно имеют точность ±0,1% от показаний плюс ±0,05% от полной шкалы. Эти приборы также обычно обеспечивают калибровку, прослеживаемую NIST или аккредитованную по ISO 17025.

Диапазон частот этих преобразователей мощности обычно составляет от 45 до 65 Гц, поэтому для считывания выходной сигнал постоянного тока в мА должен быть подключен к какому-либо цифровому или аналоговому измерителю. Таким образом, суммирование точности измерения общей мощности основано на точности преобразователя мощности и точности считывающего измерителя. Кроме того, точность трансформаторов напряжения и тока также должна быть включена в общую картину эффективности измерений.

Таким образом, когда преобразователи мощности используются для тестирования продукции, необходимо уделять особое внимание всем параметрам измерения, таким как точность, диапазоны напряжения и тока, а также частотный диапазон. Преимущество преобразователей мощности в том, что они компактны, поэтому их можно разместить в труднодоступных местах и ​​даже установить внутри изделия, обеспечив возможность удаленного считывания.