Файл: Атамалян Э.Г. Методы и средства измерения электрических величин учеб. пособие.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 25.06.2024

Просмотров: 216

Скачиваний: 8

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Интервал времени заполняется счетными импульсами N, отсчиты­ ваемыми цифровым счетчиком, т. е.

N —F (УД.

(4-40)

Структурная схема измерения амплитуды импульса методом ди­ скретного преобразования показана на рис. 4-25, где АВП — ампли­ тудно-временной преобразователь, ДП — дискретный преобразователь аналог — цифра, ЦИ — цифровой индикатор. В качестве амплитудно-временного пре­ образователя используют преобразова­ тель, построенный на принципе разряда накопительного конденсатора, предва-

Рис. 4-25. Структурная схема измере­

Рис. 4-26. Временные диа­

ния амплитуды импульса методом дис­

граммы, поясняющие работу

кретного счета

амплитудно-временного пре­

 

образователя

рительно заряженного за время действия т„ до амплитуды измеряе­ мого импульса UM. По окончании импульса начинается разряд конден­ сатора через токостабилизирующее устройство до первоначального зна­ чения напряжения.

Так как разряд конденсатора происходит по линейному закону (рис. 4-26), то время, равное началу и концу разряда, соответствует времени преобразования тп и пропорционально амплитуде импульса. Общая погрешность преобразования определяется погрешностью из-за непостоянства коэффициента амплитудно-временного преобразования, схемы дискретного преобразователя, точностью фиксации тп и др.

Литература

 

 

 

 

 

Г р и б а н о в

Ю. И. Измерение

и приборы

в радиолюбительской практике.

«Энергия»,

1969.

 

М. И., Г у р е в и ч

М. А., М а г р а ч е в 3. В. Измерение

Г р я з н о в

 

импульсных напряжений. «Советское радио», 1969.

К е й

Б. Г.

Правильный выбор

цифрового

вольтметра. Ж. «Электроника»,

№ 7, 1966.

 

Ф. В., С а в е н к о В. Г., В е р

н и к С. М. Измерения в технике

К у ш и п р

связи. «Связь»,

1970.

 

 

Глава 5

ИЗМЕРЕНИЕ МОЩ НОСТИ

§5-1. Общие сведения

Вцепях постоянного тока мощность

Р = Ш.

(5-1)

В цепях переменного тока мгновенное значение мощности

 

p — ui.

(5-2)

Если напряжение и и ток i являются периодическими функциями времени с периодом Т, то среднее значение мощности за период на­ зывают просто мощностью или активной мощностью Р, которая с мгно­ венным значением мощности р связана формулой

т

т

 

Р — Y \ Р dt = y

\ ui dt.

(5-3)

оо

В цепях однофазного синусоидального тока

при и = U ]/2 sin а/,

г = / ] ^ 2 sin (соt —cp)

(5-4)

P = U I cos ц>,

где U, I — действующие значения напряжения и тока; ср — фазовый сдвиг.

Наряду с измерением активной мощности в цепи синусоидального тока измеряют также и реактивную

Q = £// sin ср

(5-5)

и полную

(5-6)

S = UI

мощности.

В цепях несинусоидального периодического тока при условии, что функции и и i можно разложить в ряд, вышенаписанные формулы будут иметь вид:

 

00

 

P = U0I0+

y]UkIk совфк,

(5-7)

,

= l

 

со

 

 

< 2 = 2

U n i и sin Ф а .

(5-8)

А =

1

 

где U0, /„ — постоянные составляющие напряжения и тока; Uk, / А— соответственно действующие значения напряжения и тока 6 -гармоники; Ф* — фазовый сдвиг 6 -гармоники.

Если в цепи имеет место импульсный режим и мгновенное значение мощности р (t) представлено периодической кривой (рис. 5-1), то ус­ реднение осуществляют не только по периоду следования Т, но и по длительности импульса т„. При этом мощность, усредненную по пе-

120

риоду следования Т,

называют средней мощностью или просто мощ­

ностью Р\-

т

 

 

ЬН

 

 

P = Y ^ p d t ,

(5-9)

 

о

 

а мощность, усредненную за время длительности

импульса,— им­

пульсной мощностью Рн:

 

 

тн

 

 

P u = k \ pdt-

(5_10)

Значения мощностей Р и Р„ связаны между собой следующим образом:

p - = k \ p d t = h - T : \ p d ‘ = i p -

 

о

о

 

 

(5-11)

 

где 77т„ — скважность.

 

Обычно среднюю мощность изме­

 

ряют, а импульсную вычисляют по

 

формуле (5-11).

электронных изме­

Рис. 5-1. Кривая мгновенного зна­

В различных

чения мощности

рительных устройствах и схемах, используемых в экспериментальной физике, диапазон измеряемых

мощностей изменяется от 10~1Gдо 10° Вт.

и отно­

Мощность измеряется в абсолютных единицах — ваттах

сительных единицах — децибелваттах (или децибелмилливаттах):

а[дБ В т]= 1018 (Р//>0).

(5-12)

где Р — абсолютная величина мощности, Вт (или мВт); Р0 — нулевой (отсчетный) уровень, равный 1 Вт (или 1 мВт), связанный с абсолют­ ными нулевыми уровнями напряжения U0 и тока / 0 через стандартное сопротивление R0 соотношением Р0 = U'o/R0 = / 2Р 0.При PQ= 1 мВт,

R0 =

600 Ом, U0 — 0,775 В; а — число децибел со знаком «+», если

Р >

Р0, и «—», если Р < Р0.

Для измерения мощности используют прямые и косвенные методы. Первые методы измерения осуществляются с помощью электродинами­ ческих и электронных ваттметров, вторые — сводятся к определению тока амперметром и напряжения вольтметром или осциллографом.

§ 5-2. Измерение мощности в цепях постоянного тока и тока промышленной частоты

Для измерения мощности в цепях постоянного тока применяют электродинамические ваттметры (см. § 2.1). В цепях переменного тока промышленной частоты кроме электродинамических ваттметров могут быть использованы электронные, а при грубых измерениях — ферродинамические ваттметры.

121

Измерение мощности в цепи однофазного синусоидального тока. Для измерения мощности неподвижную катушку ваттметра включают

последовательно с нагрузкой, мощность

которой

необходимо изме­

 

 

 

 

 

 

рить,

а

подвижную

кату­

 

 

 

 

 

 

шку — параллельно к нагруз­

 

 

 

 

 

 

ке (рис. 5-2).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В соответствии

со схемой

 

 

 

 

 

 

включения ток в цепи непод­

 

 

 

 

 

 

вижной катушки

равен

току

 

 

 

 

 

 

нагрузки:

Д =

/,

а в

цепи

 

 

 

 

 

 

подвижной катушки (прибли­

 

 

 

 

 

 

женно считая ее сопротивле­

 

 

 

 

 

 

ние

активным

R\w)'

h =

 

 

 

 

 

 

— \ v = U/Rwv,

тогда

угол

Рис. 5-2. Включение электродинамического

сдвига

фаз

ф между / х

и / 2

ваттметра и векторная диаграмма

 

равен

углу

сдвига фаз ср ме­

 

 

 

 

 

 

жду О и /,

т. е..ф = ср.

 

Следовательно,

уравнение шкалы

прибора

(2-16),

используемого

в качестве ваттметра,

можно записать в следующем виде:

 

 

1

daS

.

г

1

де/(С

 

1

UI cos ср =

 

 

 

а ~ " ¥ ' ~да

^

- cos Ф —

W '

Т а

R \vv

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

do/f!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W R игк

да. Р.

 

 

 

 

 

 

(5-13)

Угол отклонения подвижной части прибора находится в линейной

зависимости от величины измеряемой мощности Р.

 

 

 

 

 

Для равномерности шкалы необходимо, чтобы

 

 

 

 

 

dz/li/da = const. Уравнение шкалы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a = kP = kUI coscp.

 

 

(5-14)

 

 

 

 

 

Это выражение справедливо как для ваттметра

 

 

 

 

 

переменного, так

и постоянного

тока (cos ср =

1 ).

 

 

 

 

 

В реальных условиях подвижная катушка ватт­

 

 

 

 

метра обладает небольшой индуктивностью: Lwv ~

 

 

 

 

 

я*» 3 -т- 10 мГн. Полное сопротивление обмотки под-

 

 

 

 

 

вижной

катушки

z =

Y(R\vv + Яд)2 +

(coL^-k)2,

 

Рис. 5-3. Векторная

где Дд — добавочное

сопротивление, поэтому

ток

 

диаграмма электро­

в цепи

катушки

/ 2 отстает от

напряжения

U на

 

динамического ват­

некоторый угол б = arctg aL\wl{Rwv + Rn)-Вектор­

тметра без компен­

ная диаграмма будет иметь вид, изображенный на

 

 

 

сации

 

рис. 5-3. Из диаграммы следует, что угол ф =

ср — б.

 

 

 

 

 

Уравнение шкалы ваттметра примет следующий вид:

 

 

 

 

а =

(1 IWz) (ds/Hjda) UI cos (ср —б).

 

 

 

(5-15)

Из данного выражения следует, что при одном и том же значении измеряемой мощности, но при различных значениях ср, показания при­ бора различны. Величины г и б являются функциями частоты, однако при частоте до 100 Гц погрешность, обусловленная этой зависимостью,

122

Смотрите также файлы