პირდაპირი ელექტროენერგიის სიმძლავრის გაზომვა. 102. დენის და ელექტროენერგიის გაზომვა

Სამუშაო გეგმა

დენის გაზომვის სხვადასხვა მეთოდი და სქემებში მოწყობილობების დამაკავშირებელი მეთოდები პირდაპირი მიმდინარე.

გაზომვის შედეგების ანალიზი.

ძირითადი თეორიული დებულებები

სიმძლავრე არის ფიზიკური სიდიდე, რომელიც ტოლია დროის ერთეულზე შესრულებული სამუშაოს, რაც უდრის სისტემის ენერგიის ცვლილების სიჩქარეს. კერძოდ, ელექტროენერგია არის სიდიდე, რომელიც ახასიათებს ელექტროენერგიის სხვა ფორმებად გადაცემის ან გადაქცევის სიჩქარეს, მაგალითად, მექანიკურს, თერმულს, სინათლეს და ა.შ.

DC ენერგიაგამოხატულით განსაზღვრული პ = UI, სად უ - ვოლტაჟი, გამოიყენება დატვირთვაზე, V, მე – მიმდინარე დატვირთვით მიედინება ა. გაზომვის ერთეული ელექტროენერგია არის ვატი (W). ზემოხსენებული განტოლებიდან გამომდინარეობს, რომ ძალა პ შეიძლება განისაზღვროს არაპირდაპირი გზით ვოლტმეტრით ძაბვის გაზომვით უ დატვირთვაზე და ამპერზე - მიმდინარე მე, დატვირთვით მიედინება. გაზომვის შედეგების გამრავლება უ და მე, მივიღებთ დენის მნიშვნელობას.

ნახ. 1 გვიჩვენებს ვოლტმეტრისა და ამპერმეტრის ჩართვის ორ სქემას. კონკრეტული სქემის არჩევანი განპირობებულია დასაშვები მეთოდოლოგიური გაზომვის შეცდომით. შეცდომა დამოკიდებულია დატვირთვის წინააღმდეგობის მქონე მოწყობილობების შიდა წინააღმდეგობების შესაბამისობაზე რ ნ .

ფიგურა: 1 დენის გამზომი სქემები

dC წრეში.

სქემა ნახ. 1 და გამოიყენება, როდესაც დატვირთვის წინააღმდეგობა რ ნ ვოლტმეტრის ბევრად ნაკლები წინააღმდეგობა რ წელს ; და დიაგრამა ნახ. 1 ბ - როდესაც დატვირთვის წინააღმდეგობა რ ნ ბევრი მეტი წინააღმდეგობა ამპერმეტრი რ ა ... თუ ეს პირობები უგულებელყოფილია და ჩათვლიან, რომ რ ნ = რ წელს სქემისთვის ნახ. 1 და და რ ნ = რ ა სქემისთვის ნახ. 1 ბ, მაშინ ენერგიის გაზომვის ფარდობითი შეცდომა იქნება 100%.

უფრო მოსახერხებელია ენერგიის გაზომვა ერთი მოწყობილობით - ვატმეტრით. ენერგიის დასადგენად, ვატმეტრს სჭირდება ინფორმაცია დენისა და ძაბვის შესახებ და მას უნდა ჰქონდეს მათი გამრავლება. ასეთი მოწყობილობა არის ელექტროდინამიკური ვატმეტრი, რომელიც შედგება მოძრავი კოჭისგან, რომელიც მდებარეობს სტაციონარული კოჭის შიგნით.

დატვირთვის ძაბვა უკავშირდება მოძრავ ხვეულს, ხოლო დატვირთვის მიმდინარეობა ფიქსირდება. კოჭების მაგნიტური ველების ურთიერთქმედება იწვევს მოძრავ კოჭს ენერგიის პროპორციული კუთხით. ბრუნვის მიმართულება დამოკიდებულია კოჭებში დენებისაგან, ამიტომ იგი ჩართული უნდა იყოს სქემაში ისე, რომ ბორბლების გრაგნილების დასაწყისი უკავშირდებოდეს ენერგიის წყაროს მხარეს (გენერატორი). ვატმეტრის ტერმინალებზე გრაგნილების დასაწყისი აღინიშნება ვარსკვლავით (* უ და * მე) მათ გენერატორის დამჭერებს უწოდებენ. თუ ამჟამინდელი გენერატორის დამჭერი შეცდომით დატვირთვის მიმართულებით არის დაკავშირებული, მაშინ მოწყობილობის ისარი ნულოვანი ნიშნიდან მარცხნივ გადახრის და კითხვა შეუძლებელი იქნება. გენერატორის დამჭერი ძაბვის გრაგნილისთვის, გაზომვის შეცდომის შესამცირებლად, შეიძლება ჩართული იყოს დიაგრამაზე ნახ. 2 და ან ლეღვი 2 ბ.

ფიგურა: 2 ვატმეტრის DC წრედთან მიერთების სქემა.

სქემა ნახ. 2 a გამოიყენება, როდესაც დატვირთვის წინააღმდეგობა რ ნ ვატმეტრის მიმდინარე წრის ბევრად მეტი წინააღმდეგობა რ ა ; და დიაგრამა ნახ. 2 ბ - როდესაც დატვირთვის წინააღმდეგობა რ ნ ვატმეტრის ძაბვის სქემის გაცილებით ნაკლები წინააღმდეგობა რ წელს ... ძაბვის და მიმდინარე წრეების წინააღმდეგობები მითითებულია მოწყობილობის აკრეფზე. ვატმეტრი შექმნილია ისე, რომ სქემა ნახ. 2 და.

დენის გაზომვა. DC წრეებში ენერგია იზომება ელექტრო- ან ფეროდინამიკური ვატმეტრით. სიმძლავრე შეიძლება გამოითვალოს მიმდინარე და ძაბვის მნიშვნელობების გამრავლებით, რომლებიც იზომება ამპერმეტრით და ვოლტმეტრით.

Ჯაჭვებში ერთფაზიანი მიმდინარეობა ენერგიის გაზომვა შეიძლება განხორციელდეს ელექტროდინამიკური, ფეროდინამიკური ან ინდუქციური ვატმეტრით. Wattmeter 4-ს (ნახ. 336) აქვს ორი ხვია: მიმდინარე 2, რომელიც ჩართულია წრედ სერიულად და ძაბვა 3, რომელიც ჩართულია წრედ პარალელურად.

ვატმეტრი არის მოწყობილობა, რომელიც ჩართვისას სწორ პოლარულობას მოითხოვს, ამიტომ მისი გენერატორის დამჭერები (დამჭერები, რომლებთანაც დაკავშირებულია 1 მხარის წყაროდან მომდინარე დირიჟორები) აღინიშნება ვარსკვლავით.

ფიგურა: 336. დენის გაზომვის წრე

ვატმეტრების გაზომვის ლიმიტების გასაზრდელად, მათი ამჟამინდელი ხვია უკავშირდება წრიულს შანტების ან გაზომვის დენის ტრანსფორმატორების გამოყენებით, ხოლო ძაბვის კოჭები დაკავშირებულია დამატებითი რეზისტორების ან ძაბვის ტრანსფორმატორების საშუალებით.

ელექტროენერგიის გაზომვა. გაზომვის მეთოდი... მომხმარებლის მიერ მიღებული ელექტროენერგიის ან მიმდინარე წყაროების გათვალისწინებით, გამოიყენება ელექტროენერგიის მრიცხველები. ელექტროენერგიის მრიცხველი პრინციპში მსგავსია ვატმეტრისა. ამასთან, ვატმეტრებისგან განსხვავებით, სპირალური ზამბარის ნაცვლად, რომელიც ქმნის მრიცხველ მომენტს, მოწყობილობა გათვალისწინებულია მრიცხველში, ელექტრომაგნიტური დამშლელის მსგავსი, რომელიც ქმნის დამუხრუჭების ძალას მოძრავი სისტემის ბრუნვის სიჩქარის პროპორციულად. ამიტომ, როდესაც მოწყობილობა დაკავშირებულია ელექტრულ წრედთან, შედეგად მომენტი არ გამოიწვევს მოძრავი სისტემის გადახრას გარკვეული კუთხით, არამედ მის ბრუნვას გარკვეულ სიხშირეზე.

მოწყობილობის მოძრავი ნაწილის რევოლუციების რაოდენობა იქნება ენერგიის პროდუქტის პროპორციული ელექტრო მიმდინარე იმ დროისთვის, როდესაც ის მოქმედებს, ეს არის ელექტროენერგიის რაოდენობა, რომელიც მოწყობილობაში გადის. მრიცხველის რევოლუციების რაოდენობა ფიქსირდება მრიცხველის მექანიზმით. ამ მექანიზმის სიჩქარის თანაფარდობა აირჩევა ისე, რომ მრიცხველის კითხვის მიხედვით შეიძლება არა რევოლუციების, არამედ პირდაპირ ელექტროენერგიის დათვლა კილოვატ საათში.

ყველაზე ფართოდ გავრცელებულია ფეროდინამიკური და ინდუქციური მრიცხველები; პირველი გამოიყენება DC სქემებში, მეორე - სქემებში ალტერნატიული მიმდინარეობა... ელექტროენერგიის მრიცხველები შედის AC და DC ელექტრულ წრეებში ისევე, როგორც wattmeters.

ფეროდინამიკური მრიცხველი (ნახ .337) მითითებულია ე. გვ. პირდაპირი მიმდინარე. მას აქვს ორი ხვია: ფიქსირებული 4 და მოძრავი 6. ფიქსირებული დენის ხვია 4 იყოფა ორ ნაწილად, რომლებიც ფარავს ფერომაგნიტურ ბირთვს 5 (ჩვეულებრივ, ნედლეულისგან). ეს უკანასკნელი საშუალებას გაძლევთ შექმნათ ძლიერი მაგნიტური ველი და მნიშვნელოვანი ბრუნვა მოწყობილობაში, რაც უზრუნველყოფს მრიცხველის ნორმალურ მუშაობას შერყევისა და ვიბრაციების პირობებში. Permalloy- ის გამოყენება ხელს უწყობს დათვლის მექანიზმის შეცდომის შემცირებას 2 მაგნიტური სისტემის ჰისტერეზისგან (მას აქვს ძალიან ვიწრო ჰისტერეზის მარყუჟი).

მრიცხველის მაჩვენებლებზე გარე მაგნიტური ველების ზემოქმედების შესამცირებლად, ამჟამინდელი ხვიაკის ცალკეული ნაწილების მაგნიტურ ნაკადებს აქვთ ურთიერთსაწინააღმდეგო მიმართულება (ასტატიკური სისტემა). ამ შემთხვევაში, გარე ველი, ერთი ნაწილის ნაკადის შესუსტება, შესაბამისად ზრდის მეორე ნაწილის ნაკადს და ზოგადად მცირე გავლენას ახდენს მოწყობილობის მიერ წარმოქმნილ ბრუნვაზე. მრიცხველის მოძრავი ხვია 6 (ძაბვის ხვია) მდებარეობს საიზოლაციო მასალისგან დამზადებული დისკის სახით ან ალუმინის თასის სახით გაკეთებულ არმატურაზე. ხვია შედგება ცალკეული განყოფილებებისგან, რომლებიც უკავშირდება კოლექტორის 7 ფირფიტებს (ეს კავშირები არ ჩანს ნახაზზე 337), რომლის გასწვრივ თხელი ვერცხლის ფირფიტებისგან დამზადებული ჯაგრისები სრიალებს.

ფეროდინამიკური მრიცხველი ძირითადად მუშაობს როგორც DC ძრავა, რომლის არმატურის გრაგნილი დაკავშირებულია პარალელურად, ხოლო აღგზნების გრაგნილი - სერიულად ელექტროენერგიის მომხმარებელთან. არმატურა ბრუნავს საჰაერო ხარვეზში ბირთვის პოლუსებს შორის. დამუხრუჭების ბრუნვა იქმნება მუდმივი მაგნიტის 1 დინების ურთიერთქმედების შედეგად, რომელიც წარმოიქმნება ალუმინის დისკზე 3 მისი ბრუნვის დროს.

ხახუნის მომენტის ეფექტის კომპენსაციისთვის და ამით მოწყობილობის შეცდომების შესამცირებლად ფეროდინამიკურ მრიცხველებში, დამონტაჟებულია საკომპენსაციო ხვია ან დგება ფურცლისგან, რომელიც დგას სტაციონარული (დენის) კოჭის მაგნიტურ ველში, რომელსაც აქვს მაღალი მაგნიტური გამტარიანობა დაბალი ველის სიძლიერეზე. მსუბუქი დატვირთვისას, ეს წილი აძლიერებს მიმდინარე ხვიაკის მაგნიტურ ნაკადს, რაც იწვევს ბრუნვის და ხახუნის კომპენსაციის ზრდას. დატვირთვის ინდუქციის გაზრდით მაგნიტური ველი ხვია იზრდება, ფურცელი გაჯერებულია და მისი კომპენსაციური ეფექტი წყდება.

როდესაც მრიცხველი მუშაობს ე. გვ. შესაძლებელია ძლიერი დარტყმა და ზემოქმედება, რომელშიც ჯაგრისებს შეუძლიათ გადახვიდეთ კოლექტორის ფირფიტებიდან. ეს შექმნის ნაპერწკლებს ჯაგრისების ქვეშ. მისი თავიდან ასაცილებლად ჯაგრისებს შორის შედის კონდენსატორი C და რეზისტორი R1. ტემპერატურის შეცდომის კომპენსაცია ხორციელდება თერმისტორის RT (ნახევარგამტარული მოწყობილობის გამოყენებით, რომლის წინააღმდეგობა დამოკიდებულია ტემპერატურაზე). იგი ჩართულია დამატებით R2 რეზისტორთან ერთად მოძრავი ხვიაკის პარალელურად. მრიცხველების მუშაობაზე შერყევისა და ვიბრაციების გავლენის შესამცირებლად ისინი დამონტაჟებულია ე. გვ. რეზინის მეტალის ამორტიზატორებზე.

ინდუქციური მრიცხველი აქვს ორი ელექტრომაგნიტი (ნახ .338, ა), რომელთა შორის მდებარეობს ალუმინის დისკი 7. დისკი (როგორც ჩვეულებრივი ინდუქციური საზომი მექანიზმი, იხ. § 99).

ინდუქციური მრიცხველის დროს, M ბრუნვა უნდა იყოს პროპორციული P \u003d UIcos– ის სიმძლავრისა. ამისათვის ერთ-ერთი ელექტრომაგნიტის (დენის) ხვია 6 უკავშირდება დატვირთვას 5 და მეორეს 2 ძაბვა (დატვირთვის პარალელურად) დატვირთვის პარალელურად. ამ შემთხვევაში, ნაკადი F1 პროპორციული იქნება დატვირთვის წრეში მიმდინარე I- ის, ხოლო F2 ნაკადი იქნება დატვირთვაზე გამოყენებული U ძაბვის პროპორციული. ფაზის საჭირო კუთხის უზრუნველსაყოფად? F1 და F2 ნაკადებს შორის (ისე, რომ ცოდვა? \u003d cos?), მაგნიტური შუნტი 3 უზრუნველყოფილია ძაბვის კოჭის ელექტრომაგნიტში, რომლის მეშვეობითაც დახურულია F2 ნაკადის ნაწილი

ფიგურა: 337. ელექტროენერგიის ფეროდინამიკური მეტრი

ფიგურა: 338. ინდუქციური ელექტროენერგიის მრიცხველი

დისკის გარდა 7. ფაზის კუთხე F1 და F2 ნაკადებს შორის ზუსტად კონტროლდება მაგნიტური შუნტის მეშვეობით დინების განშტოების გზაზე მდებარე ლითონის ფარის 1 პოზიციის შეცვლით.

დამუხრუჭების ბრუნვა წარმოიქმნება ისევე, როგორც ფეროდინამიკურ მრიცხველში. ხახუნის მომენტი კომპენსირდება ფოლადის ხრახნის გამოყენებით ერთ-ერთი ელექტრომაგნიტის მაგნიტურ წრეში მცირე ასიმეტრიის შექმნით.

ხახუნის კომპენსაციის ხელსაწყოს მიერ შექმნილი ძალის მოქმედებით დატვირთვის არარსებობის შემთხვევაში, არმატურის როტაცია რომ არ მოხდეს, მრიცხველის ღერძზე მიმაგრებულია ფოლადის სამუხრუჭე კაკალი. ამ კაუჭს იზიდავს სამუხრუჭე მაგნიტი 4, რაც ხელს უშლის მოძრავი სისტემის დატვირთვას.

როდესაც მრიცხველი მუშაობს დატვირთვით, სამუხრუჭე კაკალი პრაქტიკულად არ მოქმედებს მის მაჩვენებლებზე.

იმისათვის, რომ მრიცხველის დისკი საჭირო მიმართულებით გადატრიალდეს, დაცული უნდა იყოს მავთულის მის ტერმინალებთან დამაკავშირებელი გარკვეული რიგი. მოწყობილობის დატვირთვის დამჭერები, რომლებსაც უკავშირდება მომხმარებლისგან მავთული, აღინიშნება ასოებით I (ნახ. 338, ბ), გენერატორის დამჭერებით, რომლებსაც უკავშირდება ხაზები მიმდინარე წყაროს ან ალტერნატიული დენის ქსელიდან, ასოებით D.

თემა: როგორ გავზომოთ ელექტროენერგია, მეთოდები, გაანგარიშების მეთოდები.

რა არის ძალა? გახსოვთ სკოლის ფიზიკის გაკვეთილებიდან? ეს ფიზიკური რაოდენობა გამოხატავს გარკვეული პერიოდის განმავლობაში შესრულებულ სამუშაოს. ზოგადად, ძალა შეიძლება გამოიხატოს, როგორც კონკრეტული სისტემის ენერგიის ცვლილების სიჩქარე. ელექტრულ ენერგიასთან დაკავშირებით, ამ გამოთქმას განსხვავებული ფორმა ექნება: ფიზიკური სიდიდე, რომელიც განსაზღვრავს ელექტროენერგიის გარდაქმნის ან გადაცემის სიჩქარეს. ელექტროენერგიის ფორმულა კიდევ უფრო მარტივია, ვიდრე წარმოთქმული სიტყვები - P \u003d U × I. ეს არის ტოლი ძაბვის გამრავლებული მიმდინარეზე. ამიტომ, ელექტროენერგიის გაზომვები მოხდება ამ პრინციპის შესაბამისად.

ელექტროენერგიის გაზომვის პრაქტიკაში ჩასატარებლად გამოიყენება ორი. პირველი იქნება სპეციალური საზომი მოწყობილობის გამოყენება, რომელსაც უწოდებენ ვატმეტრი (DC დენის გაზომვისთვის) და ვარმეტრი (AC დენის გაზომვისთვის). მეორე მეთოდი უფრო გავრცელებულია ელექტრიკოსებში და არაპირდაპირია. ეს არის მიმდინარე და ძაბვის საბაზისო მნიშვნელობების საერთო გაზომვა და შემდეგ მათი გამრავლება. მაგალითად, მუდმივ ელექტროძრავაზე წაიშალა წარწერა, რომელზეც ამის ნომინალური ელექტროენერგიაა ელექტროძრავი... Რა უნდა ვქნა? ჩვენ ვიღებთ მას და ვუკავშირდებით ამ ძრავას ელექტროენერგიის მიწოდებასთან. შემდეგი, ჩვენ გავზომოთ ძაბვა შეყვანის ტერმინალებში და მიმდინარე ძალა, რომელიც ამჟამად მიედინება. ჩვენ ვამრავლებთ პირველს მეორეზე და შედეგად ვიღებთ ამ ელექტროძრავის საშუალო ელექტროენერგიას.

ელექტროენერგიის გაზომვა ელექტრო მოწყობილობების გამოყენებით შეგიძლიათ იხილოთ სპეციალურ საზომ ლაბორატორიებში, საამქროებში, განვითარების ბიუროებში და ა.შ. პრაქტიკაში იშვიათად არის საჭირო ელექტროენერგიის გაზომვა სპეციალური მოწყობილობების გამოყენებით. ვოტმეტრის კლასიფიკაციასთან დაკავშირებით. ისინი შეიძლება დაიყოს სამ მთავარ ტიპად (დანიშნულების მიხედვით და სიხშირის დიაპაზონის მიხედვით): პირდაპირი მიმდინარე (დაბალი სიხშირე), რადიოსიხშირე და ოპტიკური. ინფორმაციის ფუნქციონალური გარდაქმნის (გაზომვის) და მისი შემდგომი გამომუშავების პირდაპირი ვერსიიდან გამომდინარე, ვატმეტრები არის ანალოგური და ციფრული. ელექტრული საჭიროებებისათვის ყველაზე შესაფერისია პირველი ტიპი - დაბალი სიხშირე (პირდაპირი დენა). ისინი, ვინც ელექტროენერგიას ზომავს ენერგოსისტემებში.

ძირითადად გამოიყენება DC ვატმეტრები (და დაბალი სიხშირის მიმდინარე ვარმეტრები) ელექტრო ქსელები მოხმარებული ელექტროენერგიის გაზომვისთვის სამრეწველო სიხშირის ელექტროენერგიის მიწოდება (50 ჰერცი). ისინი ერთფაზიანი და სამფაზიანია. ვარმეტრები წარმოადგენს ცალკე ჯგუფს - რეაქტიული ელექტროენერგიის მრიცხველები. ელექტრონული ციფრული მოწყობილობები, როგორც წესი, აერთიანებს გაზომვებს, როგორც აქტიურ, ისე რეაქტიული ძალა... ფეროდინამიკური ან ელექტროდინამიკური სისტემის ანალოგური ვატმეტრები (მუდმივი და დაბალი სიხშირის ტიპი) აპარატში ორი სპილენძის ხვია, ერთი სერიულად არის დაკავშირებული ელექტრული დატვირთვით, ხოლო მეორე პარალელურად. ამ კოჭების ელექტრომაგნიტური ველის ურთიერთქმედება წარმოქმნის ბრუნვას, რომელიც მოძრაობს საზომი მოწყობილობის ნემსზე.

ელექტროენერგიის გასაზომად ინსტრუმენტებით, ისინი უკავშირდება შემდეგნაირად. როგორც ვიცით, ელექტრულ წრეებში ძაბვა იზომება წრის პარალელურად და მიმდინარე სიძლიერის გასაზომად, საჭირო ხდება წრის პირდაპირი მონაკვეთის გაწყვეტა, რომელშიც ხდება გაზომვა. თუ ელექტროენერგიის მისაღებად საჭიროა ძაბვის გამრავლება მიმდინარე სიძლიერეზე, მაშინ ინსტრუმენტებთან გაზომვები ხორციელდება იმავე პრინციპის შესაბამისად, როგორც მიმდინარე და ძაბვის ცალკეული გაზომვა. ამიტომ, ვატმეტრი ერთდროულად არის დაკავშირებული, როგორც უფსკრული ელექტრული წრედა პარალელურად.

დენის გაზომვა.DC წრეში, ენერგიის გაზომვა შესაძლებელია ამპერმეტრით და ვოლტმეტრით, ვინაიდან P \u003dUI. ამასთან, მისი უფრო ზუსტად გაზომვა შესაძლებელია უშუალოდ ელექტროდინამიკით ვატმეტრი(ნახ .10.3). იგი შედგება დაბალი რეზისტენტობის ხვია, უკავშირდება, ამპერმეტრივით, სერიულად და ე.წ. მიმდინარე გრაგნილი,და მოძრავი ხვია მაღალი წინააღმდეგობით, რომელიც დაკავშირებულია პარალელურად და ე.წ. ძაბვის გრაგნილი.

ვატმეტრის ბრუნვა პროპორციულია კოჭებში დენებისაგან:

სადაც მე ვარ მიმდინარე სტაციონარული ხვია, პრაქტიკულად ტოლია დატვირთვის დენის; მე ვარ = უ/ რ უ - მიმდინარე მოძრავი ხვია, ანუ ძაბვის გრაგნილში; r U - მოძრავი სპირალის წრის წინააღმდეგობა. აქედან,

(10.5)

სად დან -პროპორციულობის კოეფიციენტი.

ამრიგად, ვატმეტრის ბრუნვა სიმძლავრის პროპორციულია და მისი მასშტაბის დაკალიბრება შესაძლებელია პირდაპირ ვატებში ან კილოვატებში.

ალტერნატიული დენის წრეებში აქტიური სიმძლავრის გასაზომად გამოიყენება ელექტროდინამიკური სისტემის ვატმეტრები.

აქტიური სიმძლავრის გაზომვა ერთფაზიან წრეში. ელექტროდინამიკური ვატომეტრი აქტიური ენერგიის გაზომვისთვის ერთფაზიან AC წრეში ჩართულია ისევე, როგორც DC წრეში გაზომვისას, ანუ ნახაზის სქემის მიხედვით. 10.3. მას შემდეგ, რაც ამჟამინდელი I U წელს მოძრავი ხვია ძაბვის პროპორციული უ და პრაქტიკულად ემთხვევა მას ფაზაში, და მიმდინარე I სტაციონარული ხვია (მიმდინარე გრაგნილი) ტოლია დატვირთვის დენის, შემდეგ ვატმეტრის ბრუნვა

სადაც C არის პროპორციულობის კოეფიციენტი.

ასე რომ, ვატმეტრის ბრუნვა პროპორციულია გაზომილი აქტიური სიმძლავრით რ,და საწინააღმდეგო მომენტი მ და ა.შ. , მოძრავი ხვია (ან მოწყობილობის ისარი) α- ბრუნვის კუთხის პროპორციული. ამიტომ, მოწყობილობის ისრის გადახრა პროპორციულია გაზომილი სიმძლავრისა რდა, შესაბამისად, ვატმეტრის მასშტაბი დამთავრებულია ვატებში ან კილოვატებში.

ვატმეტრის ამჟამინდელი გრაგნილისა და ძაბვის გრაგნილების დამჭერები, მონიშნულია ასტერიკებით და ე.წ. გენერატორის ნაკრები,უნდა იყოს დაკავშირებული ელექტრულ წრეზე ენერგიის წყაროს მხრიდან.

აქტიური დენის გაზომვა სამფაზიან წრეში. დატვირთვის ხასიათიდან და სამფაზიანი წრიული დიაგრამაზე დამოკიდებულია ენერგიის გაზომვის რამდენიმე მეთოდი.

სიმეტრიული დატვირთვით, აქტიური სიმძლავრის გაზომვა შესაძლებელია სამფაზიან წრეში ენერგიის გაზომვით ერთ ფაზაშინახაზის დიაგრამის მიხედვით დაკავშირებული ვატმეტრის გამოყენებით. 10.4, ა, ბ. გაზომვის შემდეგ, კითხვა

ვატმეტრი პ ვ გავამრავლოთ 3-ზე: * "

(10.7)

სამ მავთულიანი სამფაზიანი წრეში, როგორც დაბალანსებული და დაუბალანსებელი დატვირთვით, ასევე მომხმარებელთა შეერთების ნებისმიერი მეთოდით, აქტიური ენერგიის გაზომვა შესაძლებელია ორი ვატმეტრის გამოყენებით(ნახ .10.5). მოდით აჩვენოთ, რომ ამ შემთხვევაში ვატმეტრების კითხვის ალგებრული ჯამი ტოლია აქტიური სიმძლავრის რსამსადენიანი სამფაზიანი წრეში.

მომენტალური დენის მნიშვნელობა იზომება პირველი ვატმეტრით, გვ 1 \u003d u AB i A. მომენტალური სიმძლავრე იზომება მეორე ვატმეტრით, p 2 \u003d u CB i C. მომენტალური დენის მნიშვნელობების ჯამი, რომელიც იზომება ორი ვატმეტრით, p \u003dგვ 1 + გვ 2 = შენ AB მე ა + შენ CB მე გ . .

თუ ხაზის ძაბვები და AB და შენ CB , რომელსაც უკავშირდება ვატმეტრების ძაბვის გრაგნილები, გამოხატეთ ფაზური ძაბვების საშუალებით u AB = u A - u B ; შენ cb = და დან - და წელს ,; შემდეგ p \u003d და და მე ა - შენ ბ მე ა + შენ გ მე გ - შენ ბ მე გ ან p \u003dშენ ა მე ა + შენ გ მე გ - და წელს (მე ა + მე გ) მას შემდეგ, რაც სამსადენიანი სამფაზიანი წრეში მე ა + მე ბ + მე გ = 0, შემდეგ მე ა + მე გ = - მე ბ , და ენერგიის საბოლოო გამოხატვა იზომება ორი ვატმეტრით,

ამ გამონათქვამიდან გამომდინარეობს, რომ ორი ვატმეტრით გაზომული მთლიანი მყისიერი სიმძლავრე უდრის აქტიურ სიმძლავრეს სამფაზიან წრეში, როდესაც მომხმარებლები დაკავშირებულია ვარსკვლავით. მსგავსი მსჯელობა შეიძლება განმეორდეს მომხმარებლების სამკუთხედთან დასაკავშირებლად, იგივე საბოლოო შედეგის მიღებისას.

სამფაზიანი სისტემის აქტიური სიმძლავრე, გამოხატული ძაბვის და დენის ეფექტური მნიშვნელობებით და იზომება ორი ვატმეტრის მეთოდით, არის

სად რ ვ 1 და Р w 2 - wattmeters- ის კითხვა.

სიმეტრიული დატვირთვის შემთხვევაში ორი ვატმეტრის მეთოდით აქტიური ენერგიის გაზომვისას მე და = მე IN = მე ფრომიდან = მე ლ ; უ AC \u003d უ CB = უ ლ .

დიაგრამა 10.6 აჩვენებს მიმდინარე და ძაბვის ვექტორულ დიაგრამას, რომელიც განმარტავს აქტიური ენერგიის გაზომვას

ორი ვატმეტრი სიმეტრიული დატვირთვისთვის, რომელიც დაკავშირებულია ვარსკვლავში. რადგან ვექტორულ დიაგრამაზე კუთხე α არის ვექტორებს შორის U AB და მე და არის φ + 30 °, ხოლო კუთხე β ვექტორებს შორის U CB და I C არის φ - 30 °, შემდეგ სამფაზიანი სისტემის სიმეტრიული დატვირთვით

თუ ფაზის კუთხე φ< 60°, то, согласно (10.9), мощность, учитываемая ваттметрами, всегда положительна: რ w1 = უ L I L cos (φ + 30 °) და P ვ 2 = უ L I L cos (φ - 30 °). Φ \u003d 60 ° –ზე, პირველი ვატმეტრის მიერ ნაჩვენები სიმძლავრე ნულოვანია: cos (60 ° + 30 °) \u003d 0. ამ შემთხვევაში, სამფაზიან წრეში მთელი სიმძლავრე გაითვალისწინება მეორე ვატმეტრის მიერ. Φ\u003e 60 ° –ზე, პირველი ვატმეტრის მიერ გათვალისწინებული სიმძლავრე ხდება უარყოფითი და ორი ვატმეტრის მთლიანი სიმძლავრე გამოითვლება ამ უკანასკნელის სიმძლავრის ნიშნის გათვალისწინებით, როგორც მათი ალგებრული ჯამი.

პრაქტიკაში, ვატმეტრის კითხვის მიხედვით უარყოფითი სიმძლავრის წაკითხვისთვის აუცილებელია ძაბვის გრაგნილში დენის მიმართულების შეცვლა, რისთვისაც ძაბვის გრაგნილში დენის მიმართულების შეცვლა, რომელიც ვატმეტრის შემთხვევაშია, უნდა გადავიდეს "+" - დან "-".

თქვენ შეგიძლიათ გაზომოთ აქტიური სიმძლავრე ოთხმავთულ სამფაზიან წრეში, დაუბალანსებელი დატვირთვით სამი ვატმეტრით (სურათი 10.7). მას შემდეგ, რაც ამ შემთხვევაში თითოეული ვატმეტრი ზომავს ერთი ფაზის აქტიურ სიმძლავრეს, მაშინ ენერგია ოთხმავთულ სამფაზიან წრეში

სად რ და რ ბ , პ გ - აქტიური ფაზის ძალა A, B, C.

რეაქტიული სიმძლავრის გაზომვა სამფაზიან წრეში... რეაქტიული სიმძლავრე სამფაზიან მავთულხლართში სიმეტრიულ დატვირთვაზე შეიძლება განისაზღვროს ვატმეტრების მაჩვენებლების სხვაობით (იხ. სურათი 10.5):

სად არის რეაქტიული ძალა

რეაქტიული სიმძლავრე სამმეტრიან სამფაზიან წრეში, სიმეტრიული დატვირთვით შეიძლება იზომება ერთი ვატმეტრით (ნახაზი 10.8, და), და ვატმეტრის მიმდინარე გრაგნილი შედის ხაზოვან მავთულში და,და ძაბვის გრაგნილი - ხაზის ძაბვაზე უ ძვ.წ. (ანუ "სხვისი" ძაბვაზე). ვექტორული დიაგრამიდან (ნახ .10.8.6) ჩანს, რომ ფაზის ცვლა მიმდინარე I A– ს შორის დაძაბულობა უ ძვ.წ. არის α \u003d 90 ° - φ. შემდეგ wattmeter- ის კითხვა 4

სიმეტრიული დატვირთვით სამფაზიანი მავთულის სქემის რეაქტიული სიმძლავრის გამოსათვლელად საჭიროა ვატმეტრის კითხვის გამრავლება

:

ენერგიის გაზომვა AC წრეებში... AC წრეებში აქტიური ენერგიის გასაზომად გამოიყენება ერთფაზიანი და სამფაზიანი მრიცხველებიინდუქციური სისტემა. აქტიური ენერგიის გასაზომად ერთფაზიან და სამფაზიან წრეებში, ერთფაზიანი მრიცხველები ჩართულია ისეთი სქემების მიხედვით, როგორიცაა ვატმეტრების ჩართვა (იხ. ნახ. 10.3 და 10.5) სამ მავთულის სამფაზიან წრეებში აქტიური ენერგიის გაზომვის მიზნით, ორი ელემენტი აერთიანებს გაზომვის სისტემებს ორიდან ერთფაზიანი მრიცხველები (ნახ .10.9).

აქტიური ენერგიის გაზომვისთვის მავთულხლართების სამფაზიანი მიმდინარე სქემებში, გამოიყენება სამი ელემენტის მრიცხველები.

რეაქტიული ენერგია ვ პ როგორც სიმეტრიული, ასევე დაუბალანსებელი დატვირთვები სამფაზიან წრეში იზომება სამფაზიანი ინდუქციური რეაქტიული ენერგიის მრიცხველებით. სამმეტრიანი სამფაზიანი წრეში სიმეტრიული დატვირთვით, რეაქტიული სიმძლავრის გაზომვა შესაძლებელია ორი ერთფაზიანი მრიცხველის გამოყენებით. ამისათვის ისინი ჩართულია წრეში, ვატმეტრების მსგავსად, ნახაზის დიაგრამაზე. 10.5 რეაქტიული ენერგია ტოლია მრიცხველის კითხვას შორის გამრავლებული სხვაობის განსხვავება

.

ამჟამად საჭიროა DC ენერგიის და ენერგიის, აქტიური ენერგიის და AC ერთფაზის გაზომვა და სამფაზიანი მიმდინარეობა, რეაქტიული სიმძლავრე და სამფაზიანი ალტერნატიული მიმდინარე ენერგია, მყისიერი სიმძლავრე, ისევე როგორც ელექტროენერგიის რაოდენობა ძალიან ფართო დიაპაზონში.

ელექტროენერგია განისაზღვრება დროის ერთეულის ელექტრომაგნიტური ველის წყაროს მიერ შესრულებული მუშაობით.

აქტიური (შეიწოვება ელექტრული წრეში) სიმძლავრე

პ ა \u003d UIcos \u003e \u003d მე 2  R \u003d U 2 / რ,(1)

სად უ, მე - ეფექტური ღირებულებები ძაბვა და მიმდინარეობა;  - ფაზის ცვლის კუთხე.

რეაქტიული ძალა

რ რ = UIsin = მე 2 X. (2)

სრული ძალა

პ ნ = UI= PZ. ენერგიის ეს სამი ტიპი დაკავშირებულია გამოხატულებით

პ \u003d (გვ და 2 + პ 2 რ ) (3)

ასე რომ, სიმძლავრე იზომება 1 W ... 10 GW (DC და ერთფაზა ალტერნატიული მიმდინარე სქემებში) error (0,01 ... 0,1)% შეცდომით და მიკროტალღური სიხშირის დროს - an (1 ... ხუთი)%. რეაქტიული სიმძლავრე var– ებიდან MVar– მდე იზომება error (0,1 ... 0,5)% შეცდომით.

ელექტრული ენერგიის გაზომვის დიაპაზონი განისაზღვრება ნომინალური დენებისა (1 nA ... 1O kA) და ძაბვების (1 μV ... 1 MB) გაზომვის დიაპაზონის მიხედვით, გაზომვის შეცდომა ± (0,1 ... 2,5)%.

რეაქტიული ენერგიის გაზომვა საინტერესოა მხოლოდ სამრეწველო სამფაზიანი წრეებისთვის.

დენის გაზომვა DC წრეებში.ენერგიის არაპირდაპირი გაზომვისას გამოიყენება ამპერმეტრი და ვოლტმეტრის მეთოდი და კომპენსაციის მეთოდი.

ამპერმეტრი და ვოლტმეტრი მეთოდი. ამ შემთხვევაში, მოწყობილობები ჩართულია ორი სქემის შესაბამისად (ნახ. 1).

მეთოდი არის მარტივი, საიმედო, ეკონომიური, მაგრამ აქვს მრავალი მნიშვნელოვანი უარყოფითი მხარე: ორი ადამიანისთვის კითხვის აღების საჭიროება

ფიგურა: .1 დენის გაზომვის წრეები ვოლტმეტრისა და ამპერმეტრის მცირე (ა) და დიდ მაჩვენებლების მიხედვით (ბ)დატვირთვის წინააღმდეგობები

მოწყობილობები; გამოთვლების გაკეთების საჭიროება; დაბალი სიზუსტე ინსტრუმენტის შეცდომის ჯამიდან გამომდინარე.

Ძალა რ x , გამოთვლილია ინსტრუმენტების კითხვებიდან (ნახ .1 ა), აქვს ფორმა

ეს უფრო მეტია ვიდრე P n დატვირთვაში მოხმარებული ენერგიის ნამდვილი მნიშვნელობა ვოლტმეტრის ენერგიის მოხმარების მნიშვნელობით რ ვ , ანუ P n \u003d რ x - რ ვ .

დატვირთვაში სიმძლავრის განსაზღვრისას შეცდომა ნაკლებია, მით მეტი შეყვანის წინაღობა ვოლტმეტრი და ნაკლები დატვირთვის წინააღმდეგობა.

Ძალა რ x , გამოითვლება მოწყობილობების კითხვის მიხედვით (ნახ. 1, ბ),ჩვენ გვაქვს ფორმა

ეს უფრო მეტია ვიდრე დატვირთვის ენერგიის მოხმარების რეალური მნიშვნელობა ამპერმეტრის მიერ ენერგიის მოხმარების მნიშვნელობით რ და . მეთოდური შეცდომა უფრო მცირეა, რაც უფრო დაბალია ამპერმეტრის შეყვანის წინააღმდეგობა და მით უფრო მაღალია დატვირთვის წინააღმდეგობა.

კომპენსაციის მეთოდი. ეს მეთოდი გამოიყენება მაშინ, როდესაც საჭიროა ენერგიის გაზომვის მაღალი სიზუსტე. კომპენსატორი ზომავს დატვირთვის დენას და ძაბვის ვარდნას თავის მხრივ. იზომება სიმძლავრე განისაზღვრება ფორმულით

პ= უ ნ მე ნ . (4)

პირდაპირი გაზომვისას აქტიური სიმძლავრე იზომება ელექტრომექანიკური (ელექტროდინამიკური და ფეროდინამიკური სისტემები), ციფრული და ელექტრონული ვატმეტრებით.

ელექტროდინამიკური ვატმეტრები გამოიყენება როგორც პორტატული მოწყობილობები ენერგიის ზუსტი გაზომვებისთვის (კლასი 0,1 ... 2,5) DC და AC წრეებში, რომელთა სიხშირეა რამდენიმე ათასი ჰერცი.

ფეროდინამიკური პანელის ვოლტმეტრი გამოიყენება სამრეწველო სიხშირის AC სქემებში (კლასი 1.5 ... 2.5).

ფართო სიხშირის დიაპაზონში გამოიყენება ციფრული ვატმეტრები

შეადგინეთ სხვადასხვა დენის გადამყვანი (მაგალითად, თერმოელექტრული), DCT, მიკროპროცესორი და ცენტრალური მართვის ცენტრი. ციფრულ ვატმეტრებში გათვალისწინებულია გაზომვის ლიმიტების ავტომატური შერჩევა, თვითკალიბრაცია და გარე ინტერფეისი.

სპეციალური და ელექტრონული ვატმეტრები ასევე გამოიყენება მაღალი სიხშირის წრეებში ენერგიის გასაზომად.

რეაქტიული ენერგიის მრიცხველები (ვარმეტრები) გამოიყენება რეაქტიული სიმძლავრის გასაზომად დაბალ სიხშირეებზე, რომელშიც სპეციალური წრეების გამოყენებით ელექტროდინამიკური MI მოძრავი ნაწილის გადახრა რეაქტიული სიმძლავრის პროპორციულია.

ელექტრომექანიკური ვატმეტრების პირდაპირ ელექტრულ წრეში დაშვება დასაშვებია დატვირთვის დენებისაგან, რომელიც არ აღემატება 10 ... 20 ა და ძაბვა 600 ვ-მდე. ელექტროენერგიის გაზომვა მაღალ დატვირთვის დენებზე და მაღალი ძაბვის სქემებში ხორციელდება ვატმეტრით გაზომვის დენის ტრანსფორმატორებით TAდა ძაბვა სატელევიზიო(ნახ .2).

აქტიური სიმძლავრის გაზომვა სამფაზიანი მიმდინარე სქემებში.ერთი ვატმეტრის მეთოდი. ეს მეთოდი გამოიყენება მხოლოდ სიმეტრიულ სისტემაში, ერთიანი ფაზის დატვირთვით, ვექტორებს შორის იგივე ფაზის კუთხეებით მე და უ და ძაბვების სრული სიმეტრიით (ნახ .3).

ნახ. 3 ვატმეტრის სამფაზიანი სამსადენიანი წრედის შეერთების სქემები დატვირთვის კავშირის სრული სიმეტრიით:

და- ვარსკვლავი; ბ -სამკუთხედი; ~ -ხელოვნური ნულოვანი წერტილით

ნახ .4. სამფაზიანი წრეში ორი ვატმეტრის დამაკავშირებელი სქემები: და- 1 და 3; ბ- 1 და 2; წელს- მე -2 და მე -3

ნახ. .3, დადატვირთვა დაკავშირებულია ვარსკვლავთან და ხელმისაწვდომია ნულოვანი წერტილი. ნახაზში 3, ბდატვირთვა დელტადაა დაკავშირებული, ვატმეტრი ფაზაშია. ნახ. .3, წელსდატვირთვა დელტადაა დაკავშირებული ხელოვნურ ნულოვან წერტილთან. ხელოვნური ნულოვანი წერტილი იქმნება ორი რეზისტორის გამოყენებით, რომელთაგან თითოეული ტოლია ვატმეტრის ძაბვის გრაგნილის სქემის წინააღმდეგობის (ჩვეულებრივ მითითებულია ვატმეტრის მონაცემების ფურცელში).

ვატმეტრის მაჩვენებლები შეესაბამება ერთი ფაზის სიმძლავრეს და მთლიანი სიმძლავრეს სამფაზიანი ქსელი მოწყობილობის ჩართვის სამივე შემთხვევაში ტოლი იქნება ერთი ფაზის სიმძლავრე გამრავლებული სამზე:

P \u003d3 პ ვ

ორი ვატმეტრის მეთოდი. ეს მეთოდი გამოიყენება სამფაზიან სამმავთულ წრეში, განურჩევლად კავშირის სქემისა და დატვირთვის ხასიათისა, როგორც სიმეტრიით, ასევე დენებისა და ძაბვების ასიმეტრიით. ასიმეტრია არის სისტემა, რომელშიც ცალკეული ფაზების უფლებამოსილებები განსხვავებულია. ვატმეტრების მიმდინარე გრაგნილები უკავშირდება ნებისმიერ ორ ფაზას, ხოლო ძაბვის გრაგნილები უკავშირდება ხაზის ძაბვას (ნახ .4).

აშკარა სიმძლავრე შეიძლება გამოიხატოს, როგორც ორი ვატმეტრის კითხვის ჯამი. ნახ. 4-ზე ნაჩვენები სქემისთვის და,

სადაც 1 არის ფაზის კუთხე დინებას შორის მე 1 და ხაზის ძაბვა უ 12, 2 - ფაზის კუთხე დინებას შორის მე 3 და ხაზის ძაბვა უ 32 . კონკრეტულ შემთხვევაში, სიმეტრიული ძაბვის სისტემით და იგივე ფაზის დატვირთვით  1, \u003d 30 ° -  და  2 \u003d 30 ° - , ვატმეტრის მაჩვენებლები იქნება:

აქტიური დატვირთვით ( \u003d 0), wattmeters- ის კითხვა იგივე იქნება, ვინაიდან პ ვ ] = პ ვ 2 IUcos30 °

დატვირთვის მქონე წანაცვლების კუთხით cp \u003d 60 °, მეორე ვატმეტრის მაჩვენებლები ნულოვანია, ვინაიდან პ ვ 2 = IUcos (30 ° + ) \u003d IUcos (30 ° + 60 °) \u003d 0, და ამ შემთხვევაში სამფაზიანი წრის სიმძლავრე იზომება ერთი ვატმეტრით.

დატვირთვის გადაადგილების კუთხით a\u003e 60 °, სიმძლავრე, რომელიც იზომება მეორე ვატმეტრით, ნეგატიური იქნება, რადგან (30 ° + ) 90 ° -ზე მეტია. ამ შემთხვევაში, wattmeters- ის მოძრავი ნაწილი საპირისპირო მიმართულებით გადაიქცევა. დათვლისთვის აუცილებელია ერთ ვატმეტრის წრეებში მიმდინარე ფაზის შეცვლა 180 ° -ით. ამ შემთხვევაში, სამფაზიანი დენის სქემის სიმძლავრე უდრის wattmeters- ის კითხვას შორის სხვაობას

სამი ვატიანი მეტრის მეთოდი. დაუბალანსებელი დატვირთვით სამფაზიანი წრის სიმძლავრის გაზომვისთვის ჩართულია სამი ვატიმეტრი, ხოლო ნეიტრალური მავთულის არსებობისას მთლიანი სიმძლავრე ტოლია სამი ვატმეტრის კითხვის არითმეტიკული ჯამის. ამ შემთხვევაში, თითოეული ვატმეტრი იზომება ერთი ფაზის სიმძლავრე, ვატმეტრის კითხვა, დატვირთვის ხასიათის მიუხედავად, დადებითი იქნება (პარალელური გრაგნილი ჩართულია ფაზის ძაბვაზე, ანუ ხაზოვან მავთულსა და ნულს შორის). თუ ნულოვანი წერტილი არ არის ხელმისაწვდომი და ნეიტრალური მავთული არ არსებობს, მაშინ მოწყობილობების პარალელურ სქემებს შეუძლიათ შექმნან ხელოვნური ნულოვანი წერტილი, იმ პირობით, რომ ამ სქემების წინააღმდეგობები ერთმანეთის ტოლია.

რეაქტიული სიმძლავრის გაზომვა ერთფაზიან და სამფაზიან წრეებში.მიუხედავად იმისა, რომ რეაქტიული სიმძლავრე არ განსაზღვრავს არც შესრულებულ სამუშაოს და არც დროის ერთეულზე გადაცემულ ენერგიას, ასევე მნიშვნელოვანია მისი გაზომვა. რეაქტიული ენერგიის არსებობა იწვევს ელექტროენერგიის დამატებით დანაკარგებს გადამცემ ხაზებში, ტრანსფორმატორებსა და გენერატორებში. რეაქტიული სიმძლავრე იზომება რეაქტიული ვოლტ-ამპერებით (ვარი), როგორც ერთფაზიან, ასევე სამფაზიან სამ და ოთხ მავთულხანაგ ალტერნატიულ დენში, ელექტროდინამიკური და ფეროდინამიკური ან ვატმეტრები, რომლებიც სპეციალურად რეაქტიული სიმძლავრის გაზომვისთვისაა განკუთვნილი. რეაქტიული ვატმეტრისა და ჩვეულებრივს შორის განსხვავება იმაშია, რომ მას აქვს რთული პარალელური წრე ფაზის ცვლა 90 ° -ის მისაღებად.

ამ წრის მიმდინარე და ძაბვის ვექტორებს შორის. მაშინ მოძრავი ნაწილის გადახრა იქნება რეაქტიული სიმძლავრის პროპორციული რ რ = UIsin . რეაქტიული ვატმეტრები ძირითადად გამოიყენება ლაბორატორიული გაზომვები და რეაქტიული მრიცხველების გადამოწმება.

რეაქტიული სიმძლავრე სამფაზიან სიმეტრიულ წრეში ასევე შეიძლება გავზომოთ აქტიური ვატმეტრით: ამისათვის ამჟამინდელი ხვია უკავშირდება სერია A ფაზას, ძაბვის ხვია B და C ფაზებს შორის.

ენერგიის გაზომვა მაღალი სიხშირის სქემებში.ამ მიზნით შეიძლება გამოყენებულ იქნეს როგორც პირდაპირი, ისე ირიბი გაზომვები, ზოგ შემთხვევაში კი სასურველია არაპირდაპირი გაზომვები, რადგან ზოგჯერ უფრო ადვილია დატვირთვის დენისა და ძაბვის გაზომვა, ვიდრე უშუალოდ ენერგიის. ენერგიის პირდაპირი გაზომვა მაღალ და მაღალი სიხშირის სქემებში ხორციელდება თერმოელექტრული, ელექტრონული ვატმეტრების, ჰოლის ეფექტის მქონე wattmeters და ციფრული wattmeters.

არაპირდაპირი გაზომვები ტარდება ოსცილოსკოპის მეთოდის გამოყენებით. იგი ძირითადად გამოიყენება მაშინ, როდესაც წრე იკვებება არა სინუსოიდული ძაბვით, მაღალ სიხშირეებზე, დაბალი ენერგიის ძაბვის წყაროებზე და ა.შ.

ენერგიის გაზომვა ერთფაზიან და სამფაზიან წრეებში.ენერგია იზომება ელექტრომექანიკური და ელექტრონული ელექტროენერგიის მრიცხველებით. ელექტროენერგიის ელექტრონულ მრიცხველებს აქვთ უკეთესი მეტროლოგიური მახასიათებლები, მეტი საიმედოობა და პერსპექტიული ინსტრუმენტებია ელექტროენერგიის გაზომვისთვის.

4. ფაზის და სიხშირის გაზომვა

ფაზა ახასიათებს ჰარმონიული სიგნალის მდგომარეობას დროის გარკვეულ მომენტში ტ. ფაზის კუთხე დროის საწყის მომენტში (წარმოშობა), ე.ი. საათზე ტ = 0, დაურეკა ნული(საწყისი) ფაზის ცვლა.ფაზის სხვაობა usually ჩვეულებრივ იზომება მიმდინარესა და ძაბვას შორის ან ორ ძაბვას შორის. პირველ შემთხვევაში, მათ უფრო ხშირად აინტერესებთ არა თავად ფაზის კუთხე, არამედ cos ან სიმძლავრის ფაქტორი. Cos არის კუთხის კოსინუსი, რომლითაც დატვირთვის დენი მიდის ან ჩამორჩება ამ დატვირთვაზე გამოყენებულ ძაბვას. ფაზის ცვლა ერთი და იგივე სიხშირის ორ ჰარმონიულ სიგნალს ეწოდება სხვაობის მოდული მათ საწყის ფაზებს შორის  \u003d |  1 -  2 |. ფაზის ცვლა time დროზე არ არის დამოკიდებული, თუ საწყისი ფაზები  1 და  2 უცვლელი დარჩება. ფაზის სხვაობა გამოხატულია რადიანებში ან გრადუსებში.

ფაზის კუთხის გაზომვის მეთოდები.ეს მეთოდები დამოკიდებულია სიგნალის სიხშირის დიაპაზონზე, დონეზე და ფორმაზე, საჭირო სიზუსტეზე და საზომი ხელსაწყოების ხელმისაწვდომობაზე. განასხვავეთ ფაზის კუთხის არაპირდაპირი და პირდაპირი ცვლილებები.

არაპირდაპირი გაზომვა. ფაზის კუთხის ეს გაზომვა ძაბვას შორის უ და მიმდინარე მე დატვირთვაში ერთფაზიან სქემებში

განხორციელდა სამი მოწყობილობის გამოყენებით - ვოლტმეტრი, ამპერმეტრი და ვატმეტრი (ნახ. 5). კუთხე  განისაზღვრება ნაპოვნი კოს მნიშვნელობიდან:

ეს მეთოდი ჩვეულებრივ გამოიყენება სამრეწველო სიხშირეზე და უზრუნველყოფს დაბალ სიზუსტეს მოწყობილობების მიერ საკუთარი მოხმარებით გამოწვეული მეთოდური შეცდომის გამო, ეს არის საკმაოდ მარტივი, საიმედო და ეკონომიური.

სამფაზიან სიმეტრიულ წრეში კოსმოსის მნიშვნელობა შეიძლება განისაზღვროს შემდეგი გაზომვებით:

ერთი ფაზის სიმძლავრე, დენა და ძაბვა;

აქტიური სიმძლავრის გაზომვა ორი ვატმეტრის მეთოდით;

რეაქტიული სიმძლავრის გაზომვა ორი ვატმეტრის მეთოდით ხელოვნური ნეიტრალური წერტილით.

ფაზის გაზომვის ოსცილოგრაფიულ მეთოდებს შორის ყველაზე ფართოდ გამოიყენება ხაზოვანი გაწმენდისა და ელიფსის მეთოდები. ოსილოგრაფიული მეთოდი, რომლის საშუალებითაც შეგიძლიათ ნებისმიერ დროს დააკვირდეთ და ჩაწეროთ გამოკვლეული სიგნალი, გამოიყენება ფართო სიხშირის დიაპაზონში დაბალი სიმძლავრის სქემებში უხეში გაზომვებით (5 ... 10%). ხაზოვანი გაწმენდის მეთოდი გულისხმობს ორი სხივის ოსცილოსკოპის გამოყენებას, რომლის ჰორიზონტალურ ფირფიტებზე გამოიყენება ხაზოვანი გამწმენდი ძაბვა და ვერტიკალურ ფირფიტებზე - ძაბვა, რომელთა შორის იზომება ფაზის ცვლა. ეკრანზე სინუსოიდული მოსახვევებისთვის ვიღებთ ორი ძაბვის გამოსახულებას (ნახ .6, და)ხოლო AB და AC გაზომილი სეგმენტების მიხედვით გამოითვლება მათ შორის გადაადგილების კუთხე

სადაც AB არის სეგმენტი მოსახვევთა შესაბამის წერტილებს შორის, როდესაც ისინი ნულის გავლით ღერძის გასწვრივ გადიან X; АС - სეგმენტი, რომელიც შეესაბამება პერიოდს.

გაზომვის შეცდომა  x დამოკიდებულია ოსცილოსკოპის შერჩევის შეცდომაზე და ფაზურ შეცდომაზე.

თუ სწორხაზოვანი გაწმენდის ნაცვლად გამოიყენება სინუსოიდის გამწმენდი ძაბვა, მაშინ ეკრანზე თანაბარი სიხშირით მიღებული ლისაჯუსური ფიგურები ელიფსის ფორმას იძლევა ოსცილოსკოპის ეკრანზე (ნახ. 6 ბ). ნაჭრის კუთხე  x \u003d arcsin (AB / VG).

ეს მეთოდი საშუალებას გაძლევთ გაზომოთ x 0 90 ფარგლებში ფაზის კუთხის ნიშნის დადგენის გარეშე.

გაზომვის შეცდომა  x ასევე განისაზღვრება კითხვის შეცდომით

ნახ .6. ორმაგი სხივის ოსცილოსკოპის ეკრანზე მიღებული მოსახვევები: ხაზოვანი (და)და სინუსოიდალური (ბ) გაწმენდა

და შეუსაბამობები არხების ფაზურ ცვლაში X და ი ოსცილოსკოპი.

AC კომპენსატორის გამოყენება დაკალიბრებული ფაზის გადამრთველით და ელექტრონული ოსცილოსკოპით, როგორც ფაზის თანასწორობის მაჩვენებელია, ფაზის კუთხის საკმაოდ ზუსტი გაზომვის საშუალებას იძლევა. გაზომვის შეცდომა ამ შემთხვევაში ძირითადად განისაზღვრება გამოყენებული ფაზის გადამრთველის შეცდომით.

პირდაპირი გაზომვა. ფაზის ცვლის კუთხის პირდაპირი გაზომვა ხორციელდება ელექტროდინამიკური, ფეროდინამიკური, ელექტრომაგნიტური, ელექტრონული და ციფრული ფაზის მრიცხველების გამოყენებით. ყველაზე ხშირად გამოყენებული ელექტრომექანიკური ფაზის მრიცხველები არიან ელექტროდინამიკური და ელექტრომაგნიტური რატიომეტრიული ფაზის მრიცხველები. ამ მოწყობილობების მასშტაბი წრფივია. ისინი გამოიყენება სიხშირის დიაპაზონში 50 ჰერციდან 6 ... 8 კჰც-მდე. სიზუსტის კლასები - 0,2; 0,5 მათ ახასიათებთ მაღალი ენერგიის მოხმარება 1 (5 ... 10 W).

სამფაზიან სიმეტრიულ წრეში ფაზის კუთხის  ან cos გაზომვა ხორციელდება ერთფაზიანი ან სამფაზიანი ფაზის მრიცხველებით.

ციფრული ფაზის მრიცხველები გამოიყენება დაბალი სიმძლავრის სქემებში სიხშირის დიაპაზონში Hz- დან 150 MHz, სიზუსტის კლასები - 0,005; 0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 0,5; 1.0 ციფრული ფაზის მრიცხველების ელექტრონულ დათვლაში, ორ ძაბვას შორის ფაზის ცვლა გარდაიქმნება გარკვეული პერიოდის განმავლობაში სტაბილური სიხშირის იმპულსებით სავსე დროის ინტერვალში, რომლებიც ითვლება პულსის ელექტრონული მრიცხველის საშუალებით. ამ მოწყობილობების შეცდომების კომპონენტები: დისკრეტული შეცდომა, სტაბილური სიხშირის გენერატორის შეცდომა, შეცდომა, რომელიც დამოკიდებულია დროის ინტერვალის ფორმირებისა და გადაცემის სიზუსტეზე.

სიხშირის გაზომვის მეთოდები.სიხშირე არის სურათების პროცესის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი მახასიათებელი. იგი განისაზღვრება სიგნალის ცვლილების სრული ციკლების (პერიოდების) რაოდენობის მიხედვით დროის ერთეულზე. ტექნოლოგიაში გამოყენებული სიხშირეების დიაპაზონი ძალიან დიდია და მერყეობს ჰერცის ფრაქციიდან ათეულამდე. მთელი სიხშირული სპექტრი იყოფა ორ დიაპაზონში - დაბალი და მაღალი.

დაბალი სიხშირეები: ინფრაზონული - 20 ჰერციზე ნაკლები; ხმა - 20 ... 20,000 ჰერცი; ულტრაბგერითი - 20 ... 200 კჰც.

მაღალი სიხშირეები: მაღალი - 200 კჰც – დან 30 მეგაჰერციამდე; ულტრა მაღალი - 30 ... 300 მეგაჰერციანი.

ამიტომ, სიხშირის გაზომვის მეთოდის არჩევანი დამოკიდებულია იზომება სიხშირეების დიაპაზონზე, გაზომვის საჭირო სიზუსტეზე, გაზომილი სიხშირის ძაბვის სიდიდეზე და ფორმაზე, გაზომული სიგნალის სიმძლავრეზე, საზომი ხელსაწყოების ხელმისაწვდომობაზე და ა.შ.

პირდაპირი გაზომვა. მეთოდი ემყარება ელექტრომექანიკური, ელექტრონული და ციფრული სიხშირის მრიცხველების გამოყენებას.

ელექტრომექანიკური სიხშირის მრიცხველები იყენებენ ელექტრომაგნიტური, ელექტროდინამიკური და ფეროდინამიკური სისტემების საზომი მექანიზმს სიხშირის პირდაპირი წაკითხვით რატიომეტრიული მრიცხველის მასშტაბით. ისინი მარტივია დიზაინსა და ექსპლუატაციაში, საიმედოა და აქვს საკმაოდ მაღალი სიზუსტე. ისინი გამოიყენება სიხშირის დიაპაზონში 20-დან 2500 ჰც-მდე. სიზუსტის კლასები - 0,2; 0,5; 1.0; 1.5; 2.5.

ელექტრონული სიხშირის მრიცხველები გამოიყენება 10 ჰერციდან რამდენიმე მეგაჰერცამდე სიხშირის დიაპაზონში გაზომვისთვის, შეყვანის სიგნალის დონის 0,5 ... 200 ვ. მათ აქვთ დიდი შეყვანის წინაღობა, რაც უზრუნველყოფს ენერგიის დაბალ მოხმარებას. სიზუსტის კლასები - 0,5; 1.0 და ქვემოთ.

ციფრული სიხშირის მრიცხველები გამოიყენება ძალიან ზუსტი გაზომვებისთვის 0,01 ჰერცი ... 17 გჰც დიაპაზონში. შეცდომის წყაროა შეცდომა კრისტალური ოსილატორის დისკრეტურობიდან და არასტაბილურობიდან.

ხიდის მეთოდი. სიხშირის გაზომვის მეთოდი ემყარება სიხშირეზე დამოკიდებული AC ხიდების გამოყენებას, რომლებიც მიეწოდება გაზომილი სიხშირის ძაბვას. სიხშირის გაზომვის ყველაზე გავრცელებული ხიდის წრე არის ტევადი ხიდი. ხიდის სიხშირის გაზომვის მეთოდი გამოიყენება დაბალი სიხშირეების გასაზომად 20 ჰერცი ... 20 კჰც, გაზომვის შეცდომაა 0,5 ... 1%.

არაპირდაპირი გაზომვა. მეთოდი ტარდება ოსცილოსკოპის გამოყენებით: ჩარევის ფიგურებით (Lissajous ფიგურები) და წრიული გაწმენდით. მეთოდები არის მარტივი, მოსახერხებელი და საკმარისად ზუსტი. ისინი გამოიყენება ფართო სიხშირის დიაპაზონში 10 Hz ... 20 MHz. Lissajous მეთოდის მინუსი არის ციფრების დეკოდირების სირთულე, როდესაც ფიგურების თანაფარდობა 10-ზე მეტია და, შესაბამისად, გაზომვის შეცდომა იზრდება სიხშირის ნამდვილი თანაფარდობის დადგენის გამო. წრიული გაწმენდის მეთოდით გაზომვის შეცდომას ძირითადად განსაზღვრავს ფუნდამენტური სიხშირის კვანტიზაციის შეცდომა.

მეთოდები და ინსტრუმენტები გაზომვის წრეების პარამეტრების გაზომვისთვის