Ваттметр что измеряет: что это такое и что он измеряет? Схема подключения и измерение мощности. Какую мощность измеряет электродинамический ваттметр?

Ваттметр | это… Что такое Ваттметр?

Ваттме́тр (ватт + др.-греч. μετρεω — «измеряю») — измерительный прибор, предназначенный для определения мощности электрического тока или электромагнитного сигнала.

Содержание 1 Классификация 2 Ваттметры низкой частоты и постоянного тока 3 Ваттметры поглощаемой мощности радиодиапазона 4 Ваттметры проходящей мощности радиодиапазона 5 Оптические ваттметры 6 Наименования и обозначения 7 Основные нормируемые характеристики 8 См. также 9 Литература 10 Ссылки

Классификация

По назначению и диапазону частот ваттметры можно разделить на три категории — низкочастотные (и постоянного тока), радиочастотные и оптические. Ваттметры радиодиапазона по назначению делятся на два вида: проходящей мощности, включаемые в разрыв линии передачи, и поглощаемой мощности, подключаемые к концу линии в качестве согласованной нагрузки. В зависимости от способа функционального преобразования измерительной информации и её вывода оператору ваттметры бывают аналоговые (показывающие и самопишущие) и цифровые.

Ваттметры низкой частоты и постоянного тока

Аналоговый ваттметр

НЧ-ваттметры используются преимущественно в сетях электропитания промышленной частоты для измерения потребляемой мощности, могут быть однофазные и трехфазные. Отдельную подгруппу составляют варметры — измерители реактивной мощности. Цифровые приборы обычно совмещают возможность измерения активной и реактивной мощности.

Аналоговые НЧ-ваттметры электродинамической или ферродинамической системы имеют в измерительном механизме две катушки, одна из которых подключается последовательно нагрузке, другая параллельно. Взаимодействие магнитных полей катушек создает вращающий момент, отклоняющий стрелку прибора, пропорциональный произведению силы тока, напряжения и косинуса или синуса разности фаз (для измерения соответственно активной или реактивной мощности).

• ПРИМЕРЫ: Ц301, Д8002, Д5071

Цифровые НЧ-ваттметры имеют в качестве входных цепей два датчика — по току и по напряжению, подключаемые соответственно последовательно и параллельно нагрузке, датчики могут быть на основе измерительных трансформаторов, термисторов, термопар и другие. Информация с датчиков через АЦП передается на вычислительное устройство, в котором рассчитываются активная и реактивная мощность, далее итоговая информация выводится на цифровое табло и, при необходимости, на внешние устройства (для хранения, печати данных и т. д.).

• ПРИМЕРЫ: MI 2010А, СР3010, ЩВ02

Ваттметры поглощаемой мощности радиодиапазона

Детекторный СВЧ-ваттметр М3-5С

Ваттметры поглощаемой мощности образуют весьма большую и широко используемую подгруппу ваттметров радиодиапазона. Видовое деление этой подгруппы связано в основном с применением различных типов первичных преобразователей (приемных головок). В серийно выпускаемых ваттметрах используются преобразователи на базе термистора, термопары и пикового детектора; значительно реже, в экспериментальных работах, применяются датчики, основанные на других принципах — пондеромоторном, гальваномагнитном и т.  д. При работе с ваттметрами поглощаемой мощности следует помнить, что из-за неидеального согласования входного сопротивления приемных головок с волновым сопротивлением линии, часть энергии отражается и реально ваттметр измеряет не падающую мощность, а поглощаемую, которая отличается от падающей на величину, равную K

P×P_пад, где K_P — коэффициент отражения по мощности.

Термисторные (болометрические) ваттметры состоят из приемного преобразователя на базе термистора (или болометра) и измерительного моста с источником низкочастотного переменного тока для подогрева термистора. Принцип действия термисторного преобразователя состоит в зависимости сопротивления термистора от температуры его нагрева, которая, в свою очередь зависит от рассеиваемой мощности сигнала, подаваемого на него. Измерение осуществляется методом сравнения мощности измеряемого сигнала, рассеиваемой в термисторе и разогревающей его, с мощностью тока низкой частоты, вызывающей такой же нагрев термистора.

В процессе измерения полная мощность, рассеиваемая на термисторе (при подаче на него одновременно измеряемого сигнала и тока подогрева) и, соответственно, сопротивление термистора поддерживается одинаковым с помощью измерительного моста, который уравновешивается изменением тока подогрева. В первых моделях термисторных ваттметров уравновешивание осуществлялось вручную, в современных ваттметрах уравновешивание автоматическое, показания выводятся в цифровом виде. К недостаткам термисторных ваттметров относится их малый динамический диапазон — максимальная мощность рассеивания — несколько милливатт, это ограничение преодолевается использованием аттенюаторов, делящих мощность, но вносящих при этом дополнительную погрешность.

• ПРИМЕРЫ: М3-22А, М3-28

Калориметрические ваттметры отличаются от термисторных тем, что для поглощения измеряемой мощности используется отдельная нагрузка, от которой тепло передается на термисторный преобразователь через рабочую среду — дистиллированную воду или специальную жидкость.

Жидкая среда циркулирует со строго заданной скоростью потока, омывая по очереди входную нагрузку, преобразователь и охлаждающий теплообменник.

• ПРИМЕРЫ: М3-13, МК3-68, МК3-70

Термоэлектрические ваттметры в качестве первичного преобразователя используют термопару (или блок термопар) прямого или косвенного нагрева. При измерении горячий спай термопары нагревается под воздействием подводимой мощности измеряемого сигнала, при этом вырабатывается термо-э.д.с. Измерительная информация в виде сигнала постоянного тока поступает на электронный блок (аналоговый или цифровой), где обрабатывается и поступает на показывающее устройство.

• ПРИМЕРЫ: М3-51, М3-56, М3-93

Ваттметры с пиковым детектором просты в устройстве, в отличие от других видов ваттметров способны измерять не только мощность непрерывного сигнала, но и пиковую мощность радиоимпульсов, однако, из-за низкой точности измерения в настоящее время применяются редко. По принципу действия такой ваттметр представляет собой выпрямительный вольтметр переменного тока, имеющий на входе нагрузку с сопротивлением, равным волновому сопротивлению кабеля, и с отчетным устройством, проградуированным в значениях мощности.

• ПРИМЕРЫ: М3-3А, М3-5А

Ваттметры проходящей мощности радиодиапазона

В ваттметрах проходящей мощности в качестве первичного преобразователя, обычно используется направленный ответвитель — устройство, позволяющее ответвлять от основного тракта передачи очень небольшую долю энергии. Отведенная часть энергии подается на вторичный преобразователь, например, детекторную или термисторную головку, откуда сигнал измерительной информации подается на функциональный преобразователь и, далее, на показывающее устройство.

На относительно низких частотах (в ДВ- и СВ-диапазонах), использование направленных ответвителей затруднительно, в этом случае в качестве первичных преобразователей можно использовать датчики силы тока и напряжения в линии, измерительная информация с которых далее обрабатывается в функциональном преобразователе (перемножение значений с учетом разности фаз). Датчиками могут служить, например, трансформатор напряжения и трансформатор тока. Такой способ измерения используется обычно в специализированных приборах для контроля мощности, выдаваемой в антенну радиопередатчиком. На сверхвысоких частотах, в волноводных трактах, для измерения проходящей мощности может использоваться пондеромоторный метод или датчики, встраиваемые в стенку волновода — термисторные, термоэлектрические, гальваномагнитные.

• ПРИМЕРЫ: М2-23, М2-32, NAS

Оптические ваттметры

• ПРИМЕРЫ: ОМК3-69, ОМ3-65

Наименования и обозначения

Видовые наименования:

• Измеритель мощности — другое название ваттметров радио- и оптического диапазонов
• Киловаттметр — прибор для измерения мощности больших значений (единицы сотни киловатт)
• Милливаттметр — прибор для измерения мощности малых значений (меньше 1 ватта)
• Варметр — прибор для измерения реактивной мощности
• Ваттварметр — прибор, позволяющий измерять активную и реактивную мощность

Для обозначения типов электроизмерительных (низкочастотных) ваттметров традиционно используется отраслевая система обозначений, в которой приборы маркируются в зависимости от системы (основного принципа действия):

• Дхх — приборы электродинамической системы
• Цхх — приборы выпрямительной системы
• Фхх, Щхх — приборы электронной системы
• Нхх — самопишущие приборы

Ваттметры радио- и оптического диапазонов маркируются по ГОСТ 15094:

• М1-хх — калибраторы, установки или приборы для поверки ваттметров (радиодиапазона)
• М2-хх — ваттметры проходящей мощности (радиодиапазона)
• М3-хх — ваттметры поглощаемой мощности (радиодиапазона)
• М5-хх — преобразователи приемные (головки) ваттметров
• ОМ3-хх — оптические ваттметры поглощаемой мощности

Основные нормируемые характеристики

• Диапазон рабочих частот
• Диапазон измерений
• Допустимая погрешность измерения (для эл. -изм. — класс точности)
• Допустимый КСВн — для ваттметров радиодиапазона

См. также

• Мощность
• Радиоизмерительные приборы
• Электроизмерительные приборы

Литература

• Справочник по электроизмерительным приборам / Под ред. К. К. Илюнина — Л.: Энергоатомиздат, 1983
• Справочник по радиоизмерительным приборам. В 3-х т. / Под ред. В. С. Насонова — М.: Сов. радио, 1979
• Мейзда Ф. Электронные измерительные приборы и методы измерений — М.: Мир, 1990
• Справочник по радиоэлектронным устройствам. В 2-х т. / Под ред. Д. П. Линде — М.: Энергия, 1978

Нормативно-техническая документация

• ГОСТ 8476-78 Ваттметры и варметры. Общие технические условия
• ГОСТ 8476-93 Приборы аналоговые показывающие электроизмерительные прямого действия и вспомогательные части к ним. Часть 3. Особые требования к ваттметрам и варметрам
• ГОСТ 8.392-80 Государственная система обеспечения единства измерений. Ваттметры СВЧ малой мощности и их первичные измерительные преобразователи диапазона частот 0,03-78, 33 ГГц. Методы и средства поверки
• ГОСТ 8.397-80 Государственная система обеспечения единства измерений. Ваттметры волноводные импульсные малой мощности в диапазоне частот 5,64-37,5 ГГц. Методы и средства поверки
• ГОСТ 8.497-83 Государственная система обеспечения единства измерений. Амперметры, вольтметры, ваттметры, варметры. Методика поверки
• ГОСТ 8.569-2000 Государственная система обеспечения единства измерений. Ваттметры СВЧ малой мощности диапазона частот 0,02-178,6 ГГц. Методика поверки и калибровки
• IEC 61315(1995) Калибрование измерителей мощности (ваттметров) волоконно-оптических источников излучения

Ссылки

• На Викискладе есть медиафайлы по теме Ваттметр
• Измерители мощности (ваттметры) СВЧ российского производства
• Измерение вносимых потерь с помощью ваттметров
• УКВ-ваттметр с расширенными возможностями
• ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ВАТТМЕТР И ГЕНЕРАТОР ШУМА

Измерение мощности ваттметром.

Приборы для измерения электрической мощности и количества электричества

Ваттметры можно разделить на три категории — низкочастотные (и постоянного тока), радиочастотные и оптические. Ваттметры радиодиапазона по назначению делятся на два вида: проходящей мощности, включаемые в разрыв линии передачи, и поглощаемой мощности, подключаемые к концу линии в качестве согласованной нагрузки. В зависимости от способа фукционального преобразования измерительной информации и ее вывода оператору ваттметры бывают аналоговые (показывающие и самопишущие) и цифровые.

Ваттметры низкой частоты и постоянного тока

НЧ-ваттметры используются преимущественно в сетях электропитания промышленной частоты для измерения потребляемой мощности, могут быть однофазные и трехфазные. Отдельную подгруппу составляют варметры — измерители реактивной мощности . Цифровые приборы обычно совмещают возможность измерения активной и реактивной мощности.

• Аналоговые НЧ-ваттметры электродинамческой или ферродинамической системы имеют в измерительном механизме две катушки, одна из которых подключается последовательно нагрузке, другая параллельно. Взаимодействие магнитных полей катушек создает вращающий момент, отклоняющий стрелку прибора, пропорциональный произведению силы тока, напряжения и косинуса или синуса разности фаз (для измерения соответственно активной или реактивной мощности).
  • ПРИМЕРЫ: Ц301, Д8002, Д5071
• Цифровые НЧ-ваттметры имеют в качестве входных цепей два датчика — по току и по напряжению, подключаемые соответственно последовательно и параллельно нагрузке, датчики могут быть на основе измерительных трансформаторов , термисторов , термопар и другие. Информация с датчиков через АЦП передается на вычислительное устройство, в котором рассчитываются активная и реактивная мощность, далее итоговая информация выводится на цифровое табло и, при необходимости, на внешние устройства (для хранения, печати данных и т. д.).
  • ПРИМЕРЫ: MI 2010А, СР3010, ЩВ02

Ваттметры поглощаемой мощности радиодиапазона

Ваттметры поглощаемой мощности образуют весьма большую и широко используемую подгруппу ваттметров радиодиапазона. Видовое деление этой подгруппы связано в основном с применением различных типов первичных преобразователей (приемных головок). В серийно выпускаемых ваттметрах используются преобразователи на базе термистора , термопары и пикового детектора ; значительно реже, в экспериментальных работах, применяются датчики, основанные на других принципах — пондемоторном, гальваномагнитном и т.д. При работе с ваттметрами поглощаемой мощности следует помнить, что из-за неидеального согласования входного сопротивления приемных головок с волновым сопротивлением линии, часть энергии отражается и реально ваттметр измеряет не падающую мощность, а поглощаемую, которая отличается от падающей на величину, равную K P ×P пад , где K P — коэффициент отражения по мощности.

• Термисторные (болометрические) ваттметры состоят из приемного преобразователя на базе термистора (или болометра) и измерительного моста с источником низкочастотного переменного тока для подогрева термистора. Принцип действия термисторного преобразователя состоит в зависимости сопротивления термистора от температуры его нагрева, которая, в свою очередь зависит от рассеиваемой мощности сигнала, подаваемого на него. Измерение осуществляется методом сравнения мощности измеряемого сигнала, рассеиваемой в термисторе и разогревающей его, с мощностью тока низкой частоты, вызывающей такой же нагрев термистора. В процессе измерения полная мощность, рассеиваемая на термисторе (при подаче на него одновременно измеряемого сигнала и тока подогрева) и, соответственно, сопротивление термистора поддерживается одинаковым с помощью измерительного моста, котоорый уравновешивается изменением тока подогрева. В первых моделях термисторных ваттметров уравновешивание осуществлялось вручную, в современных ваттметрах уравновешивание автоматическое, показания выводятся в цифровом виде. К недостаткам термисторных ваттметров относится их малый динамический диапазон — максимальная мощность рассеивания — несколько милливатт, это ограничение преодолевается использованием аттенюаторов , делящих мощность, но вносящих при этом дополнительную погрешность.
  • ПРИМЕРЫ: М3-22А, М3-28

• Калориметрические ваттметры отличаются от термисторных тем, что для поглощения измеряемой мощности используется отдельная нагрузка, от которой тепло передается на термисторный преобразователь через рабочую среду — дистиллированную воду или специальную жидкость. Жидкая среда циркулирует со строго заданной скоростью потока, омывая по очереди входную нагрузку, преобразователь и охлаждающий теплообменник.
  • ПРИМЕРЫ: М3-13, МК3-68, МК3-70

• Термоэлектрические ваттметры в качестве первичного преобразователя используют термопару (или блок термопар) прямого или косвенного нагрева. При измерении горячий спай термопары нагревается под воздействием подводимой мощности измеряемого сигнала, при этом вырабатывается термо-э.д.с. Измерительная информация в виде сигнала постоянного тока поступает на электронный блок (аналоговый или цифровой), где обрабатывается и поступает на показывающее устройство.
  • ПРИМЕРЫ: М3-51, М3-56, М3-93

• Ваттметры с пиковым детектором просты в устройстве, в отличие от других видов ваттметров способны измерять не только мощность непрерывного сигнала, но и пиковую мощность радиоимпульсов, однако, из-за низкой точности измерения в настоящее время применяются редко. По принципу действия такой ваттметр представляет собой выпрямительный вольтметр переменного тока, имеющий на входе нагрузку с сопротивлением, равным волновому сопротивлению кабеля, и с отчетным устройством, проградуированным в значениях мощности.
  • ПРИМЕРЫ: М3-3А, М3-5А

Ваттметры проходящей мощности радиодиапазона

В ваттметрах проходящей мощности в качестве первичного преобразователя, обычно используется направленный ответвитель — устройство, позволяющее ответвлять от основного тракта передачи очень небольшую долю энергии. Отведенная часть энергии подается на вторичный преобразователь, например, детекторную или термисторную головку, откуда сигнал измерительной информации подается на функциональный преобразователь и, далее, на показывающее устройство. На относительно низких частотах (в ДВ и СВ диапазонах), использование направленных ответвителей затруднительно, в этом случае в качестве первичных преобразователей можно использовать датчики силы тока и напряжения в линии, измерительная информация с которых далее обрабатывается в функциональном преобразователе (перемножение значений с учетом разности фаз). Датчиками могут служить, например, трансформатор напряжения и трансформатор тока . Такой способ измерения используется обычно в специализированных приборах для контроля мощности, выдаваемой в антенну радиопередатчиком. На сверхвысоких частотах, в волноводных трактах, для измерения проходящей мощности может использоваться пондемоторный метод или датчики, встраиваемые в стенку волновода — термисторные, термоэлектрические, гальваномагнитные.

• ПРИМЕРЫ: М2-23, М2-32, NAS

Оптические ваттметры

• ПРИМЕРЫ: ОМК3-69, ОМ3-65

Наименования и обозначения

• Видовые наименования
  • Измеритель мощности — другое название ваттметров радио- и оптического диапазонов
  • Киловаттметр — прибор для измерения мощности больших значений (единицы сотни киловатт
  • Милливаттметр — прибор для измерения мощности малых значений (меньше 1 ватта)
  • Варметр — прибор для измерения реактивной мощности
  • Ваттварметр — прибор, позволяющий измерять активную и реактивную мощность
• Для обозначения типов электроизмерительных (низкочастотных) ваттметров традиционно используется отраслевая система обозначений, в которой приборы маркируются в зависимости от системы (основного принципа действия)
  • Д хх — приборы электродинамической системы
  • Ц хх — приборы выпрямительной системы
  • Ф хх, Щ хх — приборы электронной системы
  • Н хх — самопишущие приборы
• Ваттметры радио- и оптического диапазонов маркируются по ГОСТ 15094
  • М1 -хх — эталонные ваттметры высокой точности
  • М2- хх, РМ2- хх — ваттметры проходящей мощности (радиодиапазона)
  • М3- хх, РМ3- хх — ваттметры поглощаемой мощности (радиодиапазона)
  • М5- хх — преобразователи приемные (головки) ваттметров
  • ОМ3- хх — оптические ваттметры поглощаемой мощности

Основные нормируемые характеристики

• Диапазон измерений
• Допустимая погрешность измерения (для эл. -изм. — класс точности)
• Допустимый КСВн — для ваттметров радиодиапазона

Литература и документация

Литература

• Справочник по электроизмерительным приборам ; Под ред. К. К. Илюнина — Л.:Энергоатомиздат,
• Справочник по радиоизмерительным приборам : В 3-х т.; Под ред. В. С. Насонова — М.:Сов. радио,
• Мейзда Ф. Электронные измерительные приборы и методы измерений — М.: Мир,
• Справочник по радиоэлектронным устройствам : В 2-х т.; Под ред. Д. П. Линде — М.: Энергия,

Нормативно-техническая документация

• ГОСТ 8476-78 Ваттметры и варметры. Общие технические условия
• ГОСТ 8476-93 Приборы аналоговые показывающие электроизмерительные прямого действия и вспомогательные части к ним. Часть 3. Особые требования к ваттметрам и варметрам
• ГОСТ 8.392-80 Государственная система обеспечения единства измерений. Ваттметры СВЧ малой мощности и их первичные измерительные преобразователи диапазона частот 0,03-78, 33 ГГц. Методы и средства поверки
• ГОСТ 8.397-80 Государственная система обеспечения единства измерений. Ваттметры волноводные импульсные малой мощности в диапазоне частот 5,64-37,5 ГГц. Методы и средства поверки
• ГОСТ 8.497-83 Государственная система обеспечения единства измерений. Амперметры, вольтметры, ваттметры, варметры. Методика поверки
• ГОСТ 8.569-2000 Государственная система обеспечения единства измерений. Ваттметры СВЧ малой мощности диапазона частот 0,02-178,6 ГГц. Методика поверки и калибровки
• IEC 61315(1995) Калибрование измерителей мощности (ваттметров) волоконно-оптических источников излучения

ГОСТ 6570–75 «Счетчики электрические активной и реактивной энергии индукционные. Общие технические условия».

ГОСТ 8476–93 «Приборы аналоговые показывающие электроизмеритель- ные прямого действия и вспомогательные части к ним. Часть 3. Особые требо- вания к ваттметрам и варметрам».

ГОСТ 10287–83 «Счетчики электрические постоянного тока. Общие тех- нические условия».

ГОСТ 25372–82 «Счетчики электрической энергии. Условные обозначе- ния».

ГОСТ 25990-83 «Счетчики электрические активной энергии класса точ- ности 2,0. Приемочный контроль».

ГОСТ 26035-83 «Счетчики электрической энергии переменного тока электронные. Общие технические условия»,

Приборы для измерения электрического сопротивления, емкости, индуктивности и взаимной индуктивности

ГОСТ 6746-94 «Меры электрической емкости. Общие технические условия».

ГОСТ 7165-93 «Мосты постоянного тока для измерения сопротивления».

ГОСТ 21175–75 «Меры индуктивности. Общие технические условия».

ГОСТ 23737–79 «Меры электрического сопротивления. Общие техниче- ские условия».

Приборы для измерения частоты электрического тока

И угла сдвига фаз

ГОСТ 7590–93 «Приборы аналоговые показывающие электроизмеритель- ные прямого действия и вспомогательные части к ним. Часть 4. Особые требо- вания к частотомерам».

ГОСТ 8039–93 «Приборы аналоговые показывающие электроизмеритель- ные прямого действия и вспомогательные части к ним. Часть 5. Особые требо- вания к фазометрам, измерителям коэффициента мощности и синхроноскопам».

Приборы для измерения магнитной индукции, напряженности магнитного поля и магнитного потока.

ГОСТ 6746–75 «Меры емкости. Общие технические условия».

ГОСТ 9486–79 «Мосты переменного тока измерительные. Общие техниче- ские условия».

Прочие электроизмерительные приборы

ГОСТ 9181–74 «Приборы электроизмерительные. Упаковка, маркировка, транспортирование и хранение».

ГОСТ 9829–81 «Осциллографы светолучевые. Общие технические усло- вия».

ГОСТ 11013–81 «Гальванометры осциллографические магнито- электрические. Общие технические условия».

ГОСТ 15855–77 «Измерения времени и частоты. Термины и определения».

ГОСТ 27537–87 «Устройства цифровой индикации. Общие технические условия».

ГОСТ 23854–79 «Измерители уровня. Общие технические требования и методы испытаний».

ГОСТ 27300–87 «ИИС. Общие требования, комплектность и правила со- ставления эксплуатационной документации».

ГОСТ 28885–90 «Конденсаторы. Методы измерений и испытаний».

Приборы вторичные для измерения и регулирования неэлектрических величин электрическими методами

Включенного последовательно нагрузке, и , включенного параллельно ей. Для определения мощности необходимо перемножить показания амперметра и вольтметра.

Значительно чаще мощность в сетях переменного тока измеряют непосредственно с помощью . Этот прибор имеет две катушки, одна из которых (токовая) включается последовательно нагрузке, другая (катушка напряжения) — параллельно.

Рис.1. Схемы включения ваттметров для измерения мощности трехфазного тока: а — при равномерной нагрузке; б — при соединении приемников энергии треугольником и равномерной нагрузке фаз; в — при неравномерной нагрузке фаз.

Для измерения мощности в сетях однофазного переменного тока применяют одноэлементные приборы ферродинамической системы типа Д307 и переносные типа Д568. Прибор имеет две катушки. Катушка напряжения, имеющая большое число витков, расположена внутри неподвижной катушки тока и укреплена на оси. На оси закреплена и указательная стрелка прибора. Взаимодействие токов последовательной и параллельной катушек создает вращающий момент, поворачивающий ось со стрелкой. Отклонения стрелки пропорциональны активной мощности приемника. Изменение направления тока (т. е. фазы) на 180° в одной из обмоток ваттметра вызывает отклонение стрелки в противоположную сторону. Поэтому зажимы катушек (токовой и напряжения), которые соединены вместе и присоединены к источнику, называют генераторами и обозначают звездочкой.

Для измерения в цепях трехфазного тока с равномерной нагрузкой фаз пользуются одноэлементным ваттметром, включенным в одну из фаз по схеме, показанной на рис. 1,а,б. В этом случае показания прибора необходимо утроить.

Прибор нужно включать так, чтобы по последовательной обмотке протекал фазный ток, а параллельная обмотка была включена на фазное напряжение.

При режиме неравномерной нагрузки фаз мощность в трехпроводных системах можно измерить двумя ваттметрами, включенными как показано на рис. 1,в. В этом случае мощность, учитываемая каждым из ваттметров, равна:

При складывании показаний обоих ваттметров:

Таким образом, мощность в трехпроводных трехфазных системах можно измерять при помощи двух ваттметров или одного двухэлементного ваттметра, т. е. прибора, состоящего из двух однофазных ваттметров, работающих на общую ось и заключенных в одном корпусе. Принципиальная схема трехфазного ваттметра и схема включения его в сеть через показаны на рис. 2.

Рис. 2. Схема включения ваттметра в сеть (380 В, 50 Гц) с измерительными трансформаторами тока и напряжения

Для измерения в четырехпроводных цепях трехфазного тока пользуются тремя ваттметрами, каждый из которых измеряет активную мощность одной фазы. Активную мощность цепи определяют как сумму показаний всех ваттметров.

Наша промышленность выпускает трехфазные переносные ваттметры типов Д85, Д542, Д124 и т. д. и щитовые Д304, Д305, Д335, Д345, Д349, Д1503 и т. д. На судах отечественной постройки устанавливают ваттметры типов Д164 и Д174.

Последовательные обмотки этих ваттметров включают через трансформатор тока со вторичной обмоткой на 5 А и через промежуточный трансформатор тока 5/0,3 типа И1820. Параллельные обмотки на напряжение 127 и 220 В включают непосредственно, а на 380 В — через измерительный трансформатор напряжения 380/127 В; класс точности 2,5. Такие приборы позволяют измерять мощность до 4000 кВт.

Измерение энергии электрического тока

Для измерения энергии электрического тока применяют счетчики. В обозначениях счетчиков буквы и цифры означают: С — счетчик; А — активной энергии; Р — реактивной энергии; О — однофазный; 3 или 4 — для трех- или четырехпроводной сети; У — универсальный; И — индукционной измерительной системы; Т — тропическое исполнение; 670, 672 и т. д. — конструктивное исполнение.

Необходимо отметить только, что двух- и трехэлементные счетчики для измерений в трех- и четырехпроводных системах трехфазного тока имеют два диска.

Электрические счетчики постоянного тока (СА — ампер-часов, СВ — вольт-часов, СКВТ — киловатт-часов) электро- и ферродинамической систем выпускают для непосредственного включения или для включения со вспомогательными частями.

Счетчики электроэнергии на судах не устанавливают, а расходуемую энергию учитывают по среднесуточной загрузке

Как они измеряют электрическую мощность

Мощность определяется как скорость, с которой энергия преобразуется или становится доступной. Мощность цепи в любой момент времени равна произведению тока в цепи на напряжение на ее клемме в этот момент. Мощность в цепи постоянного тока лучше всего измерять, измеряя отдельно величины V и I и вычисляя мощность по формуле P = VI. В случае цепи переменного тока мгновенная мощность непрерывно изменяется как ток и напряжение в цикле значений. Если и напряжение, и ток синусоидальны, средняя мощность за цикл определяется выражением P = VI cos φ Вт, где V и I — среднеквадратичное значение. значения напряжения и силы тока.

Ваттметр — это устройство, используемое для измерения количества электроэнергии, вырабатываемой цепью, выраженной в ваттах. Он использует сопротивление для перемещения куска металла, который тщательно откалиброван вместе с дисплеем с цифрами мощности на нем, чем выше мощность, тем больше будет двигаться кусок металла. В этой статье мы углубимся во внутреннюю работу ваттметра и поймем, как он измеряет и отображает потребление электроэнергии.

Ваттметр используется для измерения либо мощности, отдаваемой источником электроэнергии, либо мощности, поглощаемой нагрузкой. Ваттметр представляет собой комбинацию амперметра и вольтамперметра. Ваттметр имеет две катушки: катушку тока (CC) и катушку напряжения (VC).

Катушка тока с очень низким сопротивлением подключена последовательно с нагрузкой и реагирует на ток нагрузки, а катушка напряжения подключена параллельно цепи нагрузки и реагирует на напряжение нагрузки. В зависимости от испытательного участка (источник или нагрузка) один вывод каждой катушки закорачивается и подключается либо к источнику, либо к нагрузке.

В цепи переменного тока ваттметр широко используется для измерения однофазной и трехфазной активной мощности.

Существуют различные типы ваттметров, они приведены ниже:

Ваттметр динамометрического типа

Динамометр – это прибор для измерения силы, момента силы (крутящего момента) или мощности. Например, мощность, производимая двигателем, мотором или другим вращающимся первичным двигателем, может быть рассчитана путем одновременного измерения крутящего момента и скорости вращения.

Динамометр также можно использовать для определения крутящего момента и мощности, необходимых для работы ведомой машины, такой как насос. В этом случае используется автомобильный или ездовой динамометр. Динамометр, предназначенный для привода, называется абсорбционным или пассивным динамометром. Динамометр, который может либо приводить в движение, либо поглощать, называется универсальным или активным динамометром.

Неподвижная катушка (токовая катушка) разделена на две равные части, чтобы обеспечить однородное поле. Он рассчитан на полный ток нагрузки. Подвижная катушка используется как катушка давления. Неподвижная катушка пропускает ток через цепь, а подвижная катушка несет ток, пропорциональный напряжению в цепи. Высокое неиндуктивное сопротивление включено последовательно с подвижной катушкой, чтобы ограничить ток в цепи. Поскольку один поток пропорционален току нагрузки, а другой пропорционален напряжению нагрузки, крутящий момент на стрелке или подвижной катушке пропорционален мощности. Магнитное поле неподвижной и подвижной катушек взаимодействует друг с другом, заставляя подвижную катушку вращаться вокруг своей оси.

Подвижная катушка установлена ​​на поворотном шпинделе, а движение регулируется пружиной. Подвижная система несет на себе стрелку и демпфирующий флюгер, последний перемещается в коробе секторной формы. Катушки тока обычно ламинируются, когда необходимо провести большой ток. Демпфирование обеспечивается легкими алюминиевыми лопастями, движущимися в воздушном демпфере.

I₁ = ток главной цепи, протекающий через неподвижную катушку

I₂ = ток, пропорциональный напряжению питания

B = плотность потока

В = напряжение питания

B ꝏ I1

и

B = K₁ I₁

Где K1 — константа.

также

I₂ ꝏ В

I₂ = K₂ В

Где K₂ — другая константа. Отклоняющий момент определяется выражением

Td ꝏ BI₂ ꝏ I₁V

Td = K VI₁ = K × мощность

Где K — постоянная. В цепи постоянного тока мощность определяется произведением напряжения и тока. Следовательно, крутящий момент прямо пропорционален мощности. В цепи переменного тока средний отклоняющий момент Tm определяется выражением

Tm ꝏ VI cos Ɵ ꝏ True Power

Преимущества

Некоторые из основных преимуществ приведены ниже:

1. Обеспечивает высокую степень точности.

2. Масштаб неравномерный.

3. Его можно использовать как с источниками переменного, так и постоянного тока.

Недостатки

Некоторые из недостатков приведены ниже:

1. Ошибки из-за падения напряжения в цепи.

2. Ошибки из-за тока, потребляемого катушкой напряжения.

Ваттметр индукционного типа

Ваттметр индукционного типа состоит из двух пластинчатых электромагнитов. Один из них возбуждается током нагрузки основной цепи, последовательностью или токовыми магнитами, а его возбуждающая катушка (токовая катушка) включается последовательно с цепью. Другой возбуждается током, пропорциональным напряжению цепи, называемой шунтирующим магнитом. Его возбуждающая катушка, известная как катушка напряжения напряжения, подключена параллельно цепи. Тонкий алюминиевый диск установлен таким образом, что он пересекает потоки обоих магнитов, а отклоняющий момент создается взаимодействием этих потоков и вихревых токов, которые они наводят в диске.

Два или три медных кольца установлены на центральном плече шунтирующего магнита и могут регулироваться таким образом, чтобы результирующий поток в шунтирующем магните отставал от приложенного напряжения на 90°. Две катушки давления соединены последовательно и намотаны так, что обе направляют поток через центральное плечо в одном и том же направлении. Последовательный магнит также содержит две катушки, соединенные последовательно и намотанные так, что они намагничивают соответствующие магнитные сердечники в одном и том же направлении. Желаемый фазовый сдвиг между потоками двух магнитов можно получить, отрегулировав положение медных колец затенения. Управляющий момент в индукционном ваттметре обеспечивается пружиной, закрепленной на шпинделе подвижной системы, которая также несет на себе стрелку. Демпфирование в этих приборах обеспечивается вихревыми токами, наводимыми в алюминиевом диске за счет потоков, создаваемых постоянным магнитом.

Токовая катушка пропускает линейный ток I₁, так что создаваемый ею поток прямо пропорционален линейному току I₁ и находится в фазе с ним.

φ₁ ꝏ I₁

Напорная катушка шунтирующего магнита выполнена высокоиндуктивной, имеющей индуктивность L и пренебрежимо малое сопротивление. Это подключено через напряжение питания В,

φ₂ ꝏ I₂ ꝏ В / ωL

Где,

ω = 2πf

f = частота питания

φ₂ отстает от напряжения питания на 90°. Пусть теперь ток нагрузки I₁ отстает от V на угол φ. Следовательно, фазовый угол между φ₁ и φ₂,

α = (90° – φ)

Отклоняющий момент, действующий на алюминиевый диск, определяется выражением,

Td = K ω φ₁ φ₂ sin α

постоянный. Теперь, подставляя значения φ₁ и φ₂ в приведенное выше уравнение, мы получаем постоянная,

Td ꝏ В I₁ cos φ ꝏ Мощность

Отклоняющий момент пропорционален мощности в цепи нагрузки.

Преимущества

Ниже приведены некоторые преимущества индукционного ваттметра:

1. Имеют большие шкалы

2. Могут измерять ток до 100 ампер.

3. Без влияния полей рассеяния.

4. Практически не содержит ошибок частоты.

Недостатки

Некоторые из недостатков приведены ниже:

1. Масштаб неравномерный.

2. Ошибки температуры.

3. Используется только при постоянной частоте и напряжении питания.

Что такое измеритель мощности? | ШИМ

Измеритель мощности является одним из самых 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 является одним из ведущих мировых производителей и поставщиков электрических и механических измерительных приборов для промышленных объектов. Мы предоставляем 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

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

Преобразователи тока

Трансформаторы тока 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 безопасного измерения 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.