Мощность тока в чем измеряется: Мощность электрического тока. Видеоурок. Физика 8 Класс

Содержание

Формула мощности тока в физике

Содержание:

Электрический ток, на каком угодно участке цепи совершает некоторую работу (А). Допустим, что у нас есть произвольный участок цепи (рис.1) между концами которого имеется напряжение U.

Работа, которая выполняется при перемещении заряда равного 1 Кл между точками A и B (рис.1) будет равна U. В том случае, если через проводник протекает ток силой I за время равное $\Delta t$ по указанному выше участку пройдет заряд (q) равный:

$$q=I \Delta t(1)$$

Следовательно, работа, которую совершает электрический ток на данном участке, равна:

$$A=U \cdot I \cdot \Delta t(2)$$

Надо отметить, что выражение (2) является справедливым при I=const для любого участка цепи (в таком участке могут содержаться проводники 1–го и 2–го рода).

Определение и формула мощности тока

Определение

Мощность тока – есть работа тока в единицу времени:

$$P=\frac{A}{\Delta t}$$

Формулой для вычисления мощности можно считать выражение:

$$P=U \cdot I=I^{2} R(4)$$

В том случае, если участок цепи содержит источник тока, то формулу мощности можно представить в виде:

$$P=\left(\varphi_{1}-\varphi_{2}\right) I+\varepsilon I$$

где $\left(\varphi_{1}-\varphi_{2}\right)$ – разность потенциалов, $\varepsilon$ – ЭДС источника, который включен в цепь. {2}(6)$$

где j – плотность тока, $\rho$ – удельное сопротивление.

Единицы измерения мощности тока

Основной единицей измерения мощности тока (как и мощности вообще) в системе СИ является: [P]=Вт=Дж/с.

В СГС: [P]=эрг/с.

1 Вт=107 эрг/( с).

Выражение (4) применяют в системе СИ для того, чтобы дать определение единицы напряжения. Так, единицей напряжения (U) является вольт (В), который равен: 1 В= (1 Вт)/(1 А).

Вольтом называют электрическое напряжение, которое порождает в электроцепи постоянный ток силы 1 А при мощности 1 Вт.

Примеры решения задач

Пример

Задание. Какой должна быть сила тока, которая течет через обмотку электрического мотора для того, чтобы полезная мощность двигателя (PA) стала максимальной?Какова максимальная полезная мощность? Если двигатель постоянного тока подключен к напряжению U, сопротивление обмотки якоря – R.

Решение. Мощность, которую потребляет электроприбор, идет на нагревание (PQ) и совершение работы (PA):

$$P=P_{Q}+P_{A}(1. {2}}{P_{2}}}$$

Читать дальше: Формула напряжения электрического поля.

Мощность переменного тока: измерение, формула

Мощность — то, что характеризует скорость передачи с преобразованием электроэнергии. Какие есть нормы мощности в сети переменного тока и виды, что такое активная и реактивная мощность? Об этом и другом далее.

Нормы мощности в сети переменного тока

Напряжение и мощность — то, что нужно знать каждому человеку, живущему в квартире или частном доме. Стандартное напряжение сети переменного тока в квартире и частном доме выражается в количестве 220 и 380 ватт. Что касается определения количественной меры силы электрической энергии, необходимо сложить электрический ток с напряжением или же измерить необходимый показатель ваттметром. При этом чтобы сделать измерения последним аппаратом, нужно использовать щупы и специальные программы.

Что такое мощность переменного тока

Мощность переменного тока определяется соотношением величины тока со временем, которая производит работу за определенное время. Обычный пользователь использует мощностный показатель, передаваемый ему поставщиком электрической энергии. Как правило, он равен 5-12 киловатт. Этих цифр хватает, чтобы обеспечить работоспособность необходимого бытового электрооборудования.

Этот показатель зависит от того, какие внешние условия поступления энергии в дом, какие поставлены ограничительные токовые устройства (автоматы или полуавтоматы), регулирующие момент поступления мощностных емкостей к потребительскому источнику. Это совершается на разных уровнях, от бытового электрощита до центрального устройства электрического распределения.

Мощностные нормы в сети переменного тока

Характеристики

Переменный ток течет по цепи и меняет свое направление с величиной. Создает магнитное поле. Поэтому его нередко называют периодическим синусоидальным переменным электротоком. Согласно закону кривой линии, величина его меняется через конкретный промежуток времени. Поэтому он называется синусоидным. Имеет свои параметры.

Из важных стоит указать период с частотой, амплитудой и мгновенным значением.

Период — это то время, на протяжении которого происходит изменение электротока, а затем оно повторяется вновь. Частота — период течение за секунду. Измеряется в герцах, килогерцах и миллигерцах.

Амплитуда — токовое максимальное значение с напряжением и эффективностью протекания на протяжении полного периода. Мгновенное значение — переменный ток или напряжение, возникающее за конкретное время.

Характеристики переменного тока

Виды мощностей

Мощностью называется измеряемая физическая величина, которая равна скорости изменения с преобразованием, передачей или потреблением системной энергии. Согласно более узкому понятию, это показатель, который равен отношению затраченного времени на работы к самому периоду, который тратится на работу. Обозначается в механике символом N. В электротехнической науке используется буква P. Нередко можно увидеть также символ W, от слова ватт.

Мощность переменного тока -это произведение силы тока с напряжением и косинусом сдвига фаз.

При этом беспрепятственно можно посчитать только активную и реактивную разновидность. Узнать полное мощностное значение можно через векторную зависимость этих показателей и площади.

Основные мощностные разновидности

Активная мощность

Активной называется полезная сила, определяющая процесс прямого преобразования электроэнергии в необходимый вид силы. В каждом электроприборе преобразовывается она по-своему. К примеру, в лампочке получается свет с теплом, в утюге — тепло, а в электрическом двигателе — механическая энергия. Соответственно, показывает КПД устройства.

Активная разновидность

Реактивная мощность

Реактивной называется та, которая определяется при помощи электромагнитного поля. Образуется при работе электроприборов. Обратите внимание! Это вредная и паразитная мощностная характеристика, которая определяется тем, каков характер нагрузки. Для лампочки она равняется нулю, а для электродвигателя она может быть равна большим значением.

Разница между величинами в том, что активно действующая мощностная характеристика показывает КПД устройств, а реактивная является передачей этого КПД. Разница также наблюдается в определении, символе, формуле и значимости.

Обратите внимание! Что касается значения, то вторая нужна лишь для того, чтобы управлять создавшимся напряжением от первой величины и преодолевать мощностные колебания. Обе измеряются в ваттах и имеют большое значение в электромагнитном излучении, механической форме генератора или акустической волне. Активно применяются в промышленности.

Реактивная разновидность

Полная мощность

Полная — это сумма активной с реактивной мощностью. Равна сетевому мощностному показателю. Это произведение напряжения с током в момент игнорирования фазы угла между ними. Вся рассеиваемая с поглощаемой и возвращаемой энергией — это полная энергия.

Это произведение напряжения и тока, единица измерения которого это ватт, перемноженный на ампер. При активности цепи, полная равняется активной. Если речь идет об индуктивной или емкостной схеме, то полная больше, чем активная.

Полная разновидность

Комплексная мощность

Это сумма всех мощностных показателей фаз источника электроэнергии. Это комплексный показатель, модуль которого равняется полному мощностному показателю электроцепи. Аргументом является фазовый сдвиг между электротоком с сетевым напряжением. Может быть выражена уравнением, где суммарный мощностный показатель, который генерируют источники электроэнергии, равен суммарному мощностному показателю, который потребляется в электроцепи.

Обратите внимание! Вычисляется посредством использования соответствующей формулы. Так, необходимо комплексное напряжение перемножить на комплексны ток или же удвоенное значение комплексного тока перемножить на импеданс. Также можно удвоенное значение комплексного напряжения поделить на удвоенное значение импеданса.

Комплексная разновидность

Как узнать какая мощность в цепи переменного тока

Стоит указать, что это величина, которая прямо связывается с иными показателями. К примеру, она находится в прямой зависимости от времени, силы, скорости, вектора силы и скорости, модуля силы и скорости, момента силы и частоты вращения. Часто в формулах во время вычисления электромощности используется также число Пи с показателем сопротивления, мгновенным током, напряжением на конкретном участке электрической сети, активной, полной и реактивной силой. Непосредственно участник вычисления это амплитуда, угловая скорость и начальная сила тока с напряжением.

Формула мощности в цепи переменного тока

В однофазной цепи

Понять, какой мощностный показатель есть в однофазной цепи переменного тока, можно при помощи применения трансформатора тока. Для этого необходимо воспользоваться ваттметром, который включен через токовый трансформатор. Показания следует перемножить на трансформаторный коэффициент тока. В момент измерения мощности в высоком напряжении трансформатор тока необходим, чтобы заизолировать ваттметр и обеспечить безопасность пользователя. Параллельна цепь включается не непосредственным способом, а благодаря трансформатору напряжения. Вторичные обмотки с корпусами измерительных трансформаторных установок необходимо заземлять во избежание случайного изоляционного повреждения и попадания высокого напряжения на приборы.

Обратите внимание! Для определения параметров в сети необходимо амперметр перемножить на трансформаторный коэффициент тока, а цифры, полученные вольтметром, перемножить на трансформаторный коэффициент напряжения.

В однофазной цепи

В трехфазной цепи

В цепи переменного тока мощностный показатель в трехфазной цепи определить можно, перемножив ток на напряжение. Поскольку это непостоянный электроток, он зависит от времени и других параметров, поэтому необходимо использовать другие проверенные схемы. Так, можно использовать ваттметр.

Измерение должно быть проведено только в одной фазе и по формуле умножено на три. Этот способ экономит приборы и уменьшает габариты измерения. Применяется для высокой точности измерения каждой фазы. В случае несимметричной нагрузки, нужно использовать соответствующую схему подключения ваттметра. Это более точный способ, но требует наличие трех ваттметров.

Обратите внимание! Если цепь не предусматривает наличие нулевого проводника, нужна также соответствующая схема.

Стоит указать, что сегодня измерить можно необходимые показатели не только аналоговым, но и цифровым прибором. Отличие второго в уменьшенных размерах и легкости. Кроме того, цифровые агрегаты способы осуществлять фиксацию тока с напряжением, косинусом сети и другим. Это позволяет на дистанции осуществлять отслеживание различных величин и передавать предупреждения, если есть отклонение. Это удобно, поскольку не нужно измерять ток с напряжением, а потом, используя формулы, все досконально просчитывать.

В трехфазной цепи

В целом, мощность — это величина, основное предназначение которой показывать силу работы конкретного прибора и во многих случаях скорость деятельности, взаимодействуя с ним. Она бывает механической, электрической, гидравлической и для постоянного с переменным током. Измеряется по международной системе в ваттах и киловаттах.

Зависимость мощности от силы тока, формула мощности, физический смысл

Первое упоминание об электричестве встречается в опытах древнегреческого философа Фалеса. Именно он первым обнаружил, что предметы при трении притягиваются. Одноименный термин был введен в начале 17-го века английским физиком Гилбертом, после опытов, проведенных с магнитами. Отцом же науки об электричестве считается французский ученый Кулон – именно после открытия закона, получившего его имя, электротехника начала свою победную поступь, которая продолжается до сих пор. Этот закон утверждает, что два точечных заряда в безвоздушной среде взаимодействуют с силой, прямо пропорциональной их модулям и обратно – расстоянию между ними, возведенному в квадрат.

Выясним, что же представляет собой понятие электричество?

Если коротко, то это – направленное движение потока заряженных частиц. Тела, через которые они проходят, называются проводниками. Каждый проводник имеет определенное сопротивление электрическому току, которое раз

И, перед тем, как перейти к основным законам, несколько слов о заряженных частицах: они бывают, условно говоря, положительными и отрицательными. Одноименные заряды отталкиваются, а разноименные – притягиваются.

А теперь, перейдем к главному.

Основа-основ науки об электричестве – закон Ома.

Эксперимент, который провел этот немецкий физик, привел его к следующему убеждению: сила тока I, проходящего через металлический проводник, пропорциональна напряжению на его концах, или I = U/R

Здесь напряжением называется разность, образно говоря, «давлений», созданных двумя точками электрической цепи. Измеряют его в вольтах. Электрический ток представляет собой число электронов, которые пропускает участок электрической цепи и измеряется в амперах. Сопротивлением считается свойство цепи помешать этому движению. В честь упомянутого физика, его измеряют в омах. Иначе говоря, проводник, через который проходит ток в 1 ампер при напряжении в 1 вольт, обладает сопротивлением в 1 ом.

Вся остальная электротехника «пляшет» от этого.

О мощности электрического тока

В физике мощностью считают скорость выполнения работы. Неважно, какой. Чем эта операция проводится быстрее, тем большей считается мощность того, кто ее исполняет, будь то человек, механическое устройство или что-то еще.

Так же и в случае с электрическим током: ее мощность представляет собой отношение работы, произведенной движущимися электрическими зарядами к промежутку времени, которое для этого понадобилось.

Проще говоря, для того, чтобы получить электрическую мощность в 1 ватт, когда источник тока имеет напряжение 1 вольт, необходимо пропустить через проводник ток в 1 ампер. Другими словами, мощность (P) можно посчитать, перемножив друг на друга электрическое напряжение и ток:

P = U*I.

Запомнив эту нехитрую формулу, на практике можно рассчитать мощность. Например, если известны значения тока и сопротивления, а о напряжении сведений нет, можем воспользоваться законом Ома, подставив в формулу вместо него I*R. Получится, что мощность равна квадрату электрического тока, помноженному на сопротивление.

Этот закон точно так же придет на помощь, если известны величины напряжения и сопротивления. В этом случае подставив вместо значения тока I = U/R, получим значение мощности, равное квадрату напряжения, поделенному на сопротивление.

Вот так – ничего сложного!

Мощность и ее единицы измерения. Определение единицы измерения мощности тока

С понятием мощность (М) связана продуктивность работы того или иного механизма, машины или двигателя. М можно определить как объём работы, выполненный в единицу времени. То есть М равна отношению работы к затраченному времени на её выполнение. В общепринятой международной системе единиц (СИ) единой единицей измерения М является ватт. Наряду с этим до сих пор альтернативным показателем М остаётся по-прежнему лошадиная сила (л.с.). Во многих странах мира принято измерять М двигателей внутреннего сгорания в л.с., а М электродвигателей – в ваттах.

Разновидности ЕИМ

По мере развития научно-технического прогресса появлялось большое количество разнообразных единиц измерения мощности (ЕИМ). 9 1

Измерение М в механике

Все тела в реальном мире приводятся в движение приложенной к ним силой. Воздействие на тело одного или нескольких векторов называют механической работой (Р). Например, сила тяги автомобиля приводит его в движение. Этим самым совершается механическая Р.

С научной точки зрения Р является физическая величина «А», определяемая произведением величины силы «F», расстояния перемещения тела «S» и косинуса угла между векторами этих двух величин.

Формула работы выглядит так:

A = F х S х cos (F, S).

М «N» в данном случае будет определяться отношением величины работы к периоду времени «t», в течение которого силы воздействовали на тело. Следовательно, формула, определяющая М, будет такой:

Механическая М двигателя

Физическая величина М в механике характеризует возможности различных двигателей. В автомобилях М двигателя определяется объёмом камер сгорания жидкого топлива. М мотора – это работа (количество вырабатываемой энергии) в единицу времени. Двигатель во время своего функционирования преобразует один вид энергии в другой потенциал. В данном случае мотор переводит тепловую энергию от сгорания топлива в кинетическую энергию крутящего движения.

Важно знать! Основным показателем М двигателя является максимальный крутящий момент.

Именно крутящий момент создаёт силу тяги мотора. Чем выше этот показатель, тем больше М агрегата.

В нашей стране М силовых агрегатов рассчитывают в лошадиных силах. Во всём мире происходит тенденция расчёта М в Вт. Сейчас уже силовую характеристику указывают в документации сразу в двух измерениях в л.с. и киловаттах. В какой единице измерять М, определяет сам производитель силовых электрических и механических установок.

М электричества

Электрическая М характеризуется скоростью преобразования электрической энергии в механическую, тепловую или световую энергию. Согласно Международной системе СИ, ватт – эта ЕИМ, в чём измеряется полная мощность электричества.

Все мы ежедневно сталкиваемся с электроприборами, кажется, без них наша жизнь останавливается. И у каждого из них в технической инструкции указана мощность. Сегодня мы разберемся что же это такое, узнаем виды и способы расчета.

Электроприборы, подключаемые к электросети работают в цепи переменного тока, поэтому мы будем рассматривать мощность именно в этих условиях. Однако, сначала, дадим общее определение понятию.

Мощность — физическая величина, отражающая скорость преобразования или передачи электрической энергии.

В более узком смысле, говорят, что электрическая мощность – это отношение работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени.

Если перефразировать данное определение менее научно, то получается, что мощность – это некое количество энергии, которое расходуется потребителем за определенный промежуток времени. Самый простой пример – это обычная лампа накаливания. Скорость, с которой лампочка превращает потребляемую электроэнергию в тепло и свет, и будет ее мощностью. Соответственно, чем выше изначально этот показатель у лампочки, тем больше она будет потреблять энергии, и тем больше отдаст света.

Поскольку в данном случае происходит не только процесс преобразования электроэнергии в некоторую другую (световую, тепловую и т.д. ), но и процесс колебания электрического и магнитного поля, появляется сдвиг фазы между силой тока и напряжением, и это следует учитывать при дальнейших расчетах.

При расчете мощности в цепи переменного тока принято выделять активную, реактивную и полную составляющие.

Понятие активной мощности

Активная “полезная” мощность — это та часть мощности, которая характеризует непосредственно процесс преобразования электрической энергии в некую другую энергию. Обозначается латинской буквой P и измеряется в (Вт ).

Рассчитывается по формуле: P = U⋅I⋅cosφ,

где U и I – среднеквадратичное значение напряжения и силы тока цепи соответственно, cos φ – косинус угла сдвига фазы между напряжением и током.

ВАЖНО! Описанная ранее формула подходит для расчета цепей с , однако, мощные агрегаты обычно используют сеть с напряжением 380В. В таком случае выражение следует умножить на корень из трех или 1.73

Понятие реактивной мощности

Реактивная “вредная” мощность — это мощность, которая образуется в процессе работы электроприборов с индуктивной или емкостной нагрузкой, и отражает происходящие электромагнитные колебания. Проще говоря, это энергия, которая переходит от источника питания к потребителю, а потом возвращается обратно в сеть.

Использовать в дело данную составляющую естественно нельзя, мало того, она во многом вредит сети питания, потому обычно его пытаются компенсировать.

Обозначается эта величина латинской буквой Q.

ЗАПОМНИТЕ! Реактивная мощность измеряется не в привычных ваттах (Вт ), а в вольт-амперах реактивных (Вар ).

Рассчитывается по формуле:

Q = U⋅I⋅sinφ ,

где U и I – среднеквадратичное значение напряжения и силы тока цепи соответственно, sinφ – синус угла сдвига фазы между напряжением и током.

ВАЖНО! При расчете данная величина может быть как положительной, так и отрицательной – в зависимости от движения фазы.

Емкостные и индуктивные нагрузки

Главным отличием реактивной (емкостной и индуктивной ) нагрузки – наличие, собственно, емкости и индуктивности, которые имеют свойство запасать энергию и позже отдавать ее в сеть.

Индуктивная нагрузка преобразует энергию электрического тока сначала в магнитное поле (в течение половины полупериода ), а далее преобразует энергию магнитного поля в электрический ток и передает в сеть. Примером могут служить асинхронные двигатели, выпрямители, трансформаторы, электромагниты.

ВАЖНО! При работе индуктивной нагрузки кривая тока всегда отстает от кривой напряжения на половину полупериода.

Емкостная нагрузка преобразует энергию электрического тока в электрическое поле, а затем преобразует энергию полученного поля обратно в электрический ток. Оба процесса опять же протекают в течение половины полупериода каждый. Примерами являются конденсаторы, батареи, синхронные двигатели.

ВАЖНО! Во время работы емкостной нагрузки кривая тока опережает кривую напряжения на половину полупериода.

Коэффициент мощности cosφ

Коэффициент мощности cosφ (читается косинус фи )– это скалярная физическая величина, отражающая эффективность потребления электрической энергии. Проще говоря, коэффициент cosφ показывает наличие реактивной части и величину получаемой активной части относительно всей мощности.

Коэффициент cosφ находится через отношение активной электрической мощности к полной электрической мощности.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! При более точном расчете следует учитывать нелинейные искажения синусоиды, однако, в обычных расчетах ими пренебрегают.

Значение данного коэффициента может изменяться от 0 до 1 (если расчет ведется в процентах, то от 0% до 100% ). Из расчетной формулы не сложно понять, что, чем больше его значение, тем больше активная составляющая, а значит лучше показатели прибора.

Понятие полной мощности. Треугольник мощностей

Полная мощность – это геометрически вычисляемая величина, равная корню из суммы квадратов активной и реактивной мощностей соответственно. Обозначается латинской буквой S.

S = U⋅I

ВАЖНО! Полная мощность измеряется в вольт-амперах (ВА ).

Треугольник мощностей – это удобное представление всех ранее описанных вычислений и соотношений между активной, реактивной и полной мощностей.

Катеты отражают реактивную и активную составляющие, гипотенуза – полную мощность. Согласно законам геометрии, косинус угла φ равен отношению активной и полной составляющих, то есть он является коэффициентом мощности.


Как найти активную, реактивную и полную мощности. Пример расчета

Все расчеты строятся на указанных ранее формулах и треугольнике мощностей. Давайте рассмотрим задачу, наиболее часто встречающуюся на практике.

Обычно на электроприборах указана активная мощность и значение коэффициента cosφ. Имея эти данные несложно рассчитать реактивную и полную составляющие.

Для этого разделим активную мощность на коэффициент cosφ и получим произведение тока и напряжения. Это и будет полной мощностью.

Как измеряют cosφ на практике

Значение коэффициента cosφ обычно указано на бирках электроприборов, однако, если необходимо измерить его на практике пользуются специализированным прибором – фазометром . Также с этой задачей легко справится цифровой ваттметр.

Если полученный коэффициент cosφ достаточно низок, то его можно компенсировать практически. Осуществляется это в основном путем включения в цепь дополнительных приборов.

  1. Если необходимо скорректировать реактивную составляющую, то следует включить в цепь реактивный элемент, действующий противоположно уже функционирующему прибору. Для компенсации работы асинхронного двигателя, для примера индуктивной нагрузки, в параллель включается конденсатор. Для компенсации синхронного двигателя подключается электромагнит.
  2. Если необходимо скорректировать проблемы нелинейности в схему вводят пассивный корректор коэффициента cosφ, к примеру, это может быть дроссель с высокой индуктивностью, подключаемый последовательно с нагрузкой.

Мощность – это один из важнейших показателей электроприборов, поэтому знать какой она бывает и как рассчитывается, полезно не только школьникам и людям, специализирующимся в области техники, но и каждому из нас.

Из письма клиента:
Подскажите, ради Бога, почему мощность ИБП указывается в Вольт-Амперах, а не в привычных для всех киловаттах. Это сильно напрягает. Ведь все уже давно привыкли к киловаттам. Да и мощность всех приборов в основном указана в кВт.
Алексей. 21 июнь 2007

В технических характеристиках любого ИБП указаны полная мощность [кВА] и активная мощность [кВт] – они характеризуют нагрузочную способность ИБП. Пример, см. фотографии ниже:

Мощность не всех приборов указана в Вт, например:

  • Мощность трансформаторов указывается в ВА:
    http://www.mstator.ru/products/sonstige/powertransf (трансформаторы ТП: см приложение)
    http://metz.by/download_files/catalog/transform/tsgl__tszgl__tszglf.pdf (трансформаторы ТСГЛ: см приложение)
  • Мощность конденсаторов указывается в Варах:
    http://www.elcod.spb.ru/catalog/k78-39.pdf (конденсаторы K78-39: см приложение)
    http://www.kvar.su/produkciya/25-nizkogo-napraygeniya-vbi (конденсаторы УК: см приложение)
  • Примеры других нагрузок — см. приложения ниже.

Мощностные характеристики нагрузки можно точно задать одним единственным параметром (активная мощность в Вт) только для случая постоянного тока, так как в цепи постоянного тока существует единственный тип сопротивления – активное сопротивление.

Мощностные характеристики нагрузки для случая переменного тока невозможно точно задать одним единственным параметром, так как в цепи переменного тока существует два разных типа сопротивления – активное и реактивное. Поэтому только два параметра: активная мощность и реактивная мощность точно характеризуют нагрузку.

Принцип действия активного и реактивного сопротивлений совершенно различный. Активное сопротивление – необратимо преобразует электрическую энергию в другие виды энергии (тепловую, световую и т.д.) – примеры: лампа накаливания, электронагреватель (параграф 39, Физика 11 класс В.А. Касьянов М.: Дрофа, 2007).

Реактивное сопротивление – попеременно накапливает энергию затем выдаёт её обратно в сеть – примеры: конденсатор, катушка индуктивности (параграф 40,41, Физика 11 класс В.А. Касьянов М.: Дрофа, 2007).

Дальше в любом учебнике по электротехнике Вы можете прочитать, что активная мощность (рассеиваемая на активном сопротивлении) измеряется в ваттах, а реактивная мощность (циркулирующая через реактивное сопротивление) измеряется в варах; так же для характеристики мощности нагрузки используют ещё два параметра: полную мощность и коэффициент мощности. Все эти 4 параметра:

  1. Активная мощность: обозначение P , единица измерения: Ватт
  2. Реактивная мощность: обозначение Q , единица измерения: ВАр (Вольт Ампер реактивный)
  3. Полная мощность: обозначение S , единица измерения: ВА (Вольт Ампер)
  4. Коэффициент мощности: обозначение k или cosФ , единица измерения: безразмерная величина

Эти параметры связаны соотношениями: S*S=P*P+Q*Q, cosФ=k=P/S

Также cosФ называется коэффициентом мощности (Power Factor PF )

Поэтому в электротехнике для характеристики мощности задаются любые два из этих параметров так как остальные могут быть найдены из этих двух.

Например, электромоторы, лампы (разрядные) — в тех. данных указаны P[кВт] и cosФ:
http://www.mez.by/dvigatel/air_table2.shtml (двигатели АИР: см. приложение)
http://www.mscom.ru/katalog.php?num=38 (лампы ДРЛ: см. приложение)
(примеры технических данных разных нагрузок см. приложение ниже)

То же самое и с источниками питания. Их мощность (нагрузочная способность) характеризуется одним параметром для источников питания постоянного тока – активная мощность (Вт), и двумя параметрами для ист. питания переменного тока. Обычно этими двумя параметрами являются полная мощность (ВА) и активная (Вт). См. например параметры ДГУ и ИБП.

Большинство офисной и бытовой техники, активные (реактивное сопротивление отсутствует или мало), поэтому их мощность указывается в Ваттах. В этом случае при расчёте нагрузки используется значение мощности ИБП в Ваттах. Если нагрузкой являются компьютеры с блоками питания (БП) без коррекции входного коэффициента мощности (APFC), лазерный принтер, холодильник, кондиционер, электромотор (например погружной насос или мотор в составе станка), люминисцентные балластные лампы и др. – при расчёте используются все вых. данные ибп: кВА, кВт, перегрузочные характеристики и др.

См. учебники по электротехнике, например:

1. Евдокимов Ф. Е. Теоретические основы электротехники. — М.: Издательский центр «Академия», 2004.

2. Немцов М. В. Электротехника и электроника. — М.: Издательский центр «Академия», 2007.

3. Частоедов Л. А. Электротехника. — М.: Высшая школа, 1989.

Так же см. AC power, Power factor, Electrical resistance, Reactance http://en.wikipedia.org
(перевод: http://electron287.narod.ru/pages/page1.html)

Приложение

Пример 1: мощность трансформаторов и автотрансформаторов указывается в ВА (Вольт·Амперах)

http://metz.by/download_files/catalog/transform/tsgl__tszgl__tszglf.pdf (трансформаторы ТСГЛ)


АОСН-2-220-82
Латр 1.25 АОСН-4-220-82
Латр 2.5 АОСН-8-220-82





АОСН-20-220



АОМН-40-220




http://www.gstransformers.com/products/voltage-regulators.html (ЛАТР / лабораторные автотрансформаторы TDGC2)

Пример 2: мощность конденсаторов указывается в Варах (Вольт·Амперах реактивных)

http://www.elcod.spb.ru/catalog/k78-39.pdf (конденсаторы K78-39)


http://www.kvar.su/produkciya/25-nizkogo-napraygeniya-vbi (конденсаторы УК)

Пример 3: технические данные электромоторов содержат активную мощность (кВт) и cosФ

Для таких нагрузок как электромоторы, лампы (разрядные), компьютерные блоки питания, комбинированные нагрузки и др. — в технических данных указаны P [кВт] и cosФ (активная мощность и коэффициент мощности) или S [кВА] и cosФ (полная мощность и коэффициент мощности) .

http://www.weiku.com/products/10359463/Stainless_Steel_cutting_machine.html
(комбинированная нагрузка – станок плазменной резки стали / Inverter Plasma cutter LGK160 (IGBT)

http://www.silverstonetek.com.tw/product.php?pid=365&area=en (блок питания ПК)

Дополнение 1

Если нагрузка имеет высокий коэффициент мощности (0.8 … 1.0), то её свойства приближаются к активной нагрузке. Такая нагрузка является идеальной как для сетевой линии, так и для источников электроэнергии, т.к. не порождает реактивных токов и мощностей в системе.

Поэтому во многих странах приняты стандарты нормирующие коэффициент мощности оборудования.

Дополнение 2

Оборудование однонагрузочное (например, БП ПК) и многосоставное комбинированное (например, фрезерный промышленный станок, имеющий в составе несколько моторов, ПК, освещение и др.) имеют низкие коэффициенты мощности (менее 0.8) внутренних агрегатов (например, выпрямитель БП ПК или электромотор имеют коэффициент мощности 0.6 .. 0.8). Поэтому в настоящее время большинство оборудования имеет входной блок корректора коэффициента мощности. В этом случае входной коэффициент мощности равен 0.9 … 1.0, что соответствует нормативным стандартам.

Дополнение 3. Важное замечание относительно коэффициента мощности ИБП и стабилизаторов напряжения

Нагрузочная способность ИБП и ДГУ нормирована на стандартную промышленную нагрузку (коэффициент мощности 0.8 с индуктивным характером). Например, ИБП 100 кВА / 80 кВт. Это означает, что устройство может питать активную нагрузку максимальной мощности 80 кВт, или смешанную (активно-реактивную) нагрузку максимальной мощности 100 кВА с индуктивным коэффициентом мощности 0.8.

В стабилизаторах напряжения дело обстоит иначе. Для стабилизатора коэффициент мощности нагрузки безразличен. Например, стабилизатор напряжения 100 кВА. Это означает, что устройство может питать активную нагрузку максимальной мощности 100 кВт, или любую другую (чисто активную, чисто реактивную, смешанную) мощностью 100 кВА или 100 кВАр с любым коэффициентом мощности емкостного или индуктивного характера. Обратите внимание, что это справедливо для линейной нагрузки (без высших гармоник тока). При больших гармонических искажениях тока нагрузки (высокий КНИ) выходная мощность стабилизатора снижается.

Дополнение 4

Наглядные примеры чистой активной и чистой реактивных нагрузок:

  • К сети переменного тока 220 VAC подключена лампа накаливания 100 Вт – везде в цепи есть ток проводимости (через проводники проводов и вольфрамовый волосок лампы). Характеристики нагрузки (лампы): мощность S=P~=100 ВА=100 Вт, PF=1 => вся электрическая мощность активная, а значит она целиком поглащается в лампе и превращается в мощность тепла и света.
  • К сети переменного тока 220 VAC подключен неполярный конденсатор 7 мкФ – в цепи проводов есть ток проводимости, внутри конденсатора идёт ток смещения (через диэлектрик). Характеристики нагрузки (конденсатора): мощность S=Q~=100 ВА=100 ВАр, PF=0 => вся электрическая мощность реактивная, а значит она постоянно циркулирует от источника к нагрузке и обратно, опять к нагрузке и т.д.
Дополнение 5

Для обозначения преобладающего реактивного сопротивления (индуктивного либо ёмкостного) коэффициенту мощности приписывается знак:

+ (плюс) – если суммарное реактивное сопротивление является индуктивным (пример: PF=+0.5). Фаза тока отстаёт от фазы напряжения на угол Ф.

— (минус) – если суммарное реактивное сопротивление является ёмкостным (пример: PF=-0,5). Фаза тока опережает фазу напряжения на угол Ф.

Дополнение 6

Дополнительные вопросы

Вопрос 1:
Почему во всех учебниках электротехники при расчете цепей переменного тока используют мнимые числа / величины (например, реактивная мощность, реактивное сопротивление и др.), которые не существуют в реальности?

Ответ:
Да, все отдельные величины в окружающем мире – действительные. В том числе температура, реактивное сопротивление, и т.д. Использование мнимых (комплексных) чисел – это только математический приём, облегчающий вычисления. В результате вычисления получается обязательно действительное число. Пример: реактивная мощность нагрузки (конденсатора) 20кВАр – это реальный поток энергии, то есть реальные Ватты, циркулирующие в цепи источник–нагрузка. Но что бы отличить эти Ватты от Ваттов, безвозвратно поглащаемых нагрузкой, эти «циркулирующие Ватты» решили называть Вольт·Амперами реактивными .

Замечание:
Раньше в физике использовались только одиночные величины и при расчете все математические величины соответствовали реальным величинам окружающего мира. Например, расстояние равно скорость умножить на время (S=v*t). Затем с развитием физики, то есть по мере изучения более сложных объектов (свет, волны, переменный электрический ток, атом, космос и др.) появилось такое большое количество физических величин, что рассчитывать каждую в отдельности стало невозможно. Это проблема не только ручного вычисления, но и проблема составления программ для ЭВМ. Для решения данное задачи близкие одиночные величины стали объединять в более сложные (включающие 2 и более одиночных величин), подчиняющиеся известным в математике законам преобразования. Так появились скалярные (одиночные) величины (температура и др.), векторные и комплексные сдвоенные (импеданс и др.), векторные строенные (вектор магнитного поля и др.), и более сложные величины – матрицы и тензоры (тензор диэлектрической проницаемости, тензор Риччи и др.). Для упрощения рассчетов в электротехнике используются следующие мнимые (комплексные) сдвоенные величины:

  1. Полное сопротивление (импеданс) Z=R+iX
  2. Полная мощность S=P+iQ
  3. Диэлектрическая проницаемость e=e»+ie»
  4. Магнитная проницаемость m=m»+im»
  5. и др.

Вопрос 2:

На странице http://en.wikipedia.org/wiki/Ac_power показаны S P Q Ф на комплексной, то есть мнимой / несуществующей плоскости. Какое отношение это все имеет к реальности?

Ответ:
Проводить расчеты с реальными синусоидами сложно, поэтому для упрощения вычислений используют векторное (комплексное) представление как на рис. выше. Но это не значит, что показанные на рисунке S P Q не имеют отношения к реальности. Реальные величины S P Q могут быть представлены в обычном виде, на основе измерений синусоидальных сигналов осциллографом. Величины S P Q Ф I U в цепи переменного тока «источник-нагрузка» зависят от нагрузки. Ниже показан пример реальных синусоидальных сигналов S P Q и Ф для случая нагрузки состоящей из последовательно соединённых активного и реактивного (индуктивного) сопротивлений.

Вопрос 3:
Обычными токовыми клещами и мультиметром измерен ток нагрузки 10 A, и напряжение на нагрузке 225 В. Перемножаем и получаем мощность нагрузки в Вт: 10 A · 225В = 2250 Вт.

Ответ:
Вы получили (рассчитали) полную мощность нагрузки 2250 ВА. Поэтому ваш ответ будет справедлив только, если ваша нагрузка чисто активная, тогда действительно Вольт·Ампер равен Ватту. Для всех других типов нагрузок (например электромотор) – нет. Для измерения всех характеристик любой произвольной нагрузки необходимо использовать анализатор сети, например APPA137:

См. дополнительную литературу, например:

Евдокимов Ф. Е. Теоретические основы электротехники. — М.: Издательский центр «Академия», 2004.

Немцов М. В. Электротехника и электроника. — М.: Издательский центр «Академия», 2007.

Частоедов Л. А. Электротехника. — М.: Высшая школа, 1989.

AC power, Power factor, Electrical resistance, Reactance
http://en.wikipedia.org (перевод: http://electron287.narod.ru/pages/page1.html)

Теория и расчёт трансформаторов малой мощности Ю.Н.Стародубцев / РадиоСофт Москва 2005 г. / rev d25d5r4feb2013

Если вам нужно единицы измерения мощности привести в одну систему, вам пригодится наш перевод мощности – конвертер онлайн. А ниже вы сможете почитать, в чем измеряется мощность.

Мощность — физическая величина , равная отношению работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени.

В чем измеряется мощность?

Единицы измерения мощности, которые известны каждому школьнику и являются принятыми в международном сообществе – ватты. Названы так в честь ученого Дж. Уатта. Обозначаются латинской W или вт.

1 Ватт – единица измерения мощности, при которой за секунду происходит работа, равная 1 джоулю. Ватт равен мощности тока, сила которого 1 ампер, а напряжение – 1 вольт. В технике, как правило, применяются мегаватты и киловатты. 1 киловатт равен 1000 ватт.
Измеряется мощность и в эрг в секунду. 1 эрг в сек. Равен 10 в минус седьмой степени ватт. Соответственно, 1 ватт равен 10 в седьмой степени эрг/сек.

А еще единицей измерения мощности считается внесистемная «лошадиная сила». Она была введена в оборот еще в восемнадцатом веке и продолжает до сих пор применяться в автомобилестроении. Обозначается она так:

  • Л.С. (в русском),
  • HP (в английском).
  • PS (в немецком),
  • CV (во французском).

При переводе мощности помните, что в рунете существует невообразимая путаница при конверте лошадиных сил в ватты. В России, странах СНГ и некоторых других государствах 1 л.с. равняется 735, 5 ватт. В Англии и Америке 1 hp равняется 745, 7 ватт.

Здравствуйте! Для вычисления физической величины, называемой мощностью, пользуются формулой, где физическую величину — работу делят на время, за которое эта работа производилась.

Выглядит она так:

P, W, N=A/t, (Вт=Дж/с).

В зависимости от учебников и разделов физики, мощность в формуле может обозначаться буквами P, W или N.

Чаще всего мощность применяется, в таких разделах физики и науки, как механика, электродинамика и электротехника. В каждом случае, мощность имеет свою формулу для вычисления. Для переменного и постоянного тока она тоже различна. Для измерения мощности используют ваттметры.

Теперь вы знаете, что мощность измеряется в ваттах. По-английски ватт — watt, международное обозначение — W, русское сокращение — Вт. Это важно запомнить, потому что во всех бытовых приборах есть такой параметр.

Мощность — скалярная величина, она не вектор, в отличие от силы, которая может иметь направление. В механике, общий вид формулы мощности можно записать так:

P=F*s/t, где F=А*s,

Из формул видно, как мы вместо А подставляем силу F умноженную на путь s. В итоге мощность в механике, можно записать, как силу умноженную на скорость. К примеру, автомобиль имея определенную мощность, вынужден снижать скорость при движении в гору, так как это требует большей силы.

Средняя мощность человека принята за 70-80 Вт. Мощность автомобилей, самолетов, кораблей, ракет и промышленных установок, часто, измеряют в лошадиных силах . Лошадиные силы применяли еще задолго до внедрения ватт. Одна лошадиная сила равна 745,7Вт. Причем в России принято что л. с. равна 735,5 Вт.

Если вас вдруг случайно спросят через 20 лет в интервью среди прохожих о мощности, а вы запомнили, что мощность — это отношение работы А, совершенной в единицу времени t. Если сможете так сказать, приятно удивите толпу. Ведь в этом определении, главное запомнить, что делитель здесь работа А, а делимое время t. В итоге, имея работу и время, и разделив первое на второе, мы получим долгожданную мощность.

При выборе в магазинах, важно обращать внимание на мощность прибора. Чем мощнее чайник, тем быстрее он погреет воду. Мощность кондиционера определяет, какой величины пространство он сможет охлаждать без экстремальной нагрузки на двигатель. Чем больше мощность электроприбора, тем больше тока он потребляет, тем больше электроэнергии потратит, тем больше будет плата за электричество.

В общем случае электрическая мощность определяется формулой:

где I — сила тока, U-напряжение

Иногда даже ее так и измеряют в вольт-амперах, записывая, как В*А. В вольт-амперах меряют полную мощность, а чтобы вычислить активную мощность нужно полную мощность умножить на коэффициент полезного действия(КПД) прибора, тогда получим активную мощность в ваттах.

Часто такие приборы, как кондиционер, холодильник, утюг работают циклически, включаясь и отключаясь от термостата, и их средняя мощность за общее время работы может быть небольшой.

В цепях переменного тока, помимо понятия мгновенной мощности, совпадающей с общефизической, существуют активная, реактивная и полная мощности. Полная мощность равна сумме активной и реактивной мощностей.

Для измерения мощности используют электронные приборы — Ваттметры. Единица измерения Ватт, получила свое название в честь изобретателя усовершенствованной паровой машины , которая произвела революцию среди энергетических установок того времени. Благодаря этому изобретению развитие индустриального общества ускорилось, появились поезда, пароходы, заводы, использующие силу паровой машины для передвижения и производства изделий.

Все мы много раз сталкивались с понятием мощности. Например, разные автомобили характеризуются разной мощностью двигателя. Также, электроприборы могут иметь различную мощность, даже если они имеют одинаковое предназначение.

Мощность — это физическая величина, характеризующая скорость работы.

Соответственно, механическая мощность — это физическая величина, характеризующая скорость механической работы:

Т. е. мощность — это работа в единицу времени.

Мощность в системе СИ измеряется в ваттах: [N ] = [Вт].

1 Вт — это работа в 1 Дж, совершенная за 1 с.

Существуют и другие единицы измерения мощности, например, такие, как лошадиная сила:

Именно в лошадиных силах чаще всего измеряется мощность двигателя автомобилей.

Давайте вернемся к формуле для мощности: Формула, по которой вычисляется работа, нам известна: Поэтому мы можем преобразовать выражение для мощности:

Тогда в формуле у нас образуется отношение модуля перемещения к промежутку времени. Это, как вы знаете, скорость:

Только обратите внимание, что в получившейся формуле мы используем модуль скорости, поскольку на время мы поделили не само перемещение, а его модуль. Итак, мощность равна произведению модуля силы, модуля скорости и косинуса угла между их направлениями.

Это вполне логично: скажем, мощность поршня можно повысить за счет увеличения силы его действия. Прикладывая бо́льшую силу, он будет совершать больше работы за то же время, то есть увеличит мощность. Но даже если оставить силу постоянной, и заставить поршень двигаться быстрее, он, несомненно, увеличит работу, совершаемую в единицу времени. Следовательно, увеличится мощность.

Примеры решения задач.

Задача 1. Мощность мотоцикла равна 80 л.с. Двигаясь по горизонтальному участку, мотоциклист развивает скорость равную 150 км\ч. При этом, двигатель работает на 75% от своей максимальной мощности . Определите силу трения, действующую на мотоцикл.


Задача 2. Истребитель, под действием постоянной силы тяги, направленной под углом 45° к горизонту, разгоняется от 150 м/с до 570 м/с. При этом, вертикальная и горизонтальная скорость истребителя увеличиваются на одинаковое значение в каждый момент времени. Масса истребителя равна 20 т. Если истребитель разгонялся в течение одной минуты, то какова мощность его двигателя?



напряжение, сопротивление, ток и мощность

Основные электрические величины: напряжение, сопротивление, ток и мощность

В этой статье рассмотрим основные электрические величины: напряжение, сопротивление, ток и мощность.

В электротехнике не имеет смысла говорить просто «электричество». Здесь всегда необходимо конкретизировать, о чем именно идет речь. Мы можем иметь ввиду электрический заряд конденсатора, напряжение в розетке, ток текущий по проводам, либо например мощность, которую намотал за месяц электросчетчик в нашей квартире.

В любом случае, нет такой величины как электричество, есть величина «количество электричества», правильно называемая электрическим зарядом, который измеряется в кулонах. Это электрический заряд — движется по проводам, накапливается на пластинах конденсатора, периодически присутствует на клеммах (минимум — на фазном проводе) розетки, движется в форме тока при совершении электрической сетью работы. Основные электрические величины так или иначе связаны с зарядом. Об этих величинах мы сегодня и поговорим.

Напряжение

Электрическое напряжение U измеряется между двумя точками цепи. Чтобы в замкнутой цепи начало присутствовать устойчивое переменное или постоянное напряжение, необходим источник тока, который смог бы обеспечить поддержание этого напряжения на концах цепи. Данный источник будет служить источником ЭДС — электродвижущей силы, которая так же как и напряжение измеряется в вольтах.

Если к замкнутой цепи присоединен такой источник, то, во-первых, напряжение будет присутствовать между клеммами источника, то есть на концах цепи, а во-вторых, на концах всех участков данной цепи, если ее условно поделить на части.

В каждый момент времени электрическое напряжение, действующее на том или ином участке цепи, может иметь другую величину, нежели в предыдущий момент, если цепь питается от источника переменной ЭДС, либо ту же величину, если это — источник постоянной ЭДС, а цепь, соответственно, является цепью постоянного тока.

Напряжение на концах цепи постоянного тока подобно разности высот на склоне горы, а заряд в данных условиях — словно поднятая на высоту вода, только применительно к электрическому полю эта разность называется разностью (электрических) потенциалов, поскольку здесь не идет речи о гравитационном поле.

Разность потенциалов между двумя точками равна 1 вольту, если для перемещения заряда величиной 1 кулон из одной точки в другую над ним надо совершить работу величиной 1 джоуль. Вольт также равен электрическому напряжению, вызывающему в электрической цепи постоянный ток величиной в 1 ампер при мощности в 1 ватт, но об этом далее.

Ток

Когда на концах участка цепи (проводника) присутствует электрическое напряжение, то есть когда имеет место разность электрических потенциалов, — это значит, что в проводнике (по длине рассматриваемого участка) действует электрическое поле. Электрическое поле действует силовым образом на заряженные частицы.

В металлах, например, свободные электроны являются носителями отрицательного заряда, и могут приходить в поступательное движение, если вдруг оказываются во внешнем электрическом поле, источником которого служит в данном случае источник ЭДС. Когда электроны приходят в движение под действием электрического поля, они становятся движущимся зарядом, то есть электрическим током I.

Количество заряда измеряется в кулонах, а ток характеризует скорость перемещения заряда через поперечное сечение проводника (за единицу времени). Когда через поперечное сечение проводника за одну секунду проходит электрический заряд в один кулон, ток в проводнике равен 1 амперу. В аналогии с водой — чем больше воды проходит через сечение трубы за секунду — тем больше ток.

Сопротивление

Под действием электрического напряжения, заряд движется через поперечное сечение проводника, образуя ток, но движется он не беспрепятственно. Поскольку мы начали рассматривать металлический проводник, то с ним и продолжим.

Электроны в проводнике, двигаясь под действием электрического поля, натыкаются на препятствия внутри проводника — на атомы кристаллической решетки, а также друг на друга, из-за хаотической составляющей (тепловой) движения электронов и колебаний атомов.

Эти препятствия оказывают своего рода сопротивление, замедляют электроны, уменьшают ток по сравнению с тем, до какой величины он мог бы развиться если бы этих препятствий не было. Но такого рода сопротивление R в реальных проводниках (цепях) всегда есть.

Данная величина называется в электротехнике электрическим сопротивлением. Электрическое сопротивление измеряется в омах. Один Ом равен электрическому сопротивлению участка электрической цепи, между концами которого протекает постоянный электрический ток величиной в 1 ампер при напряжении на концах 1 вольт.

Чем больше сопротивление, характеризующее данный проводник, тем меньшим будет ток при одном и том же напряжении на концах этого проводника. Данная зависимость называется законом Ома для участка электрической цепи: величина тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению данного участка цепи.

Мощность

Говоря об электрической цепи, напряжении, сопротивлении и токе, нельзя не завершить тему основных электрических величин рассказом об электрической мощности P. Когда под действием напряжения в цепи устанавливается и продолжает течь ток, источник ЭДС совершает работу A над цепью.

По сути, работа совершается электрическим полем над электрическим зарядом, который в этом поле перемещается. Количество совершенной работы зависит от разности потенциалов, которую преодолел заряд и от величины этого заряда. Чем быстрее выполнялась работа — тем выше мощность процесса.

В случае с током мы говорим обычно о мощности источника, выполнившего работу, а также о мощности потребителя (цепи). Электрическая мощность, потраченная на совершение полезной работы, измеряется в ваттах. Для любого вида энергии, не только для электрической, 1 ватт определяется как мощность, при которой за 1 секунду времени совершается работа в 1 джоуль.

Ранее ЭлектроВести писали, что количество энергетического угля, сжигаемого в Индии для производства электроэнергии, резко сократилось в сентябре и октябре.

По материалам: electrik.info.

Все способы измерения силы электрического тока.

Многие помнят из школьной физики закон Ома: сила тока в цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению.

СИЛА ТОКА является количественной характеристикой электрического тока- это физическая величина, равная количеству электричества, протекающего через сечение проводника за единицу времени. Измеряется в амперах.

Для электропроводки в квартире сила тока  играет огромную роль, потому что исходя из максимально возможного значения для отдельной линии, идущей от электрощита зависит сечение проводника и величина максимального тока автоматического выключателя, защищающего электрический кабель от повреждений в случае возникновения короткого замыкания или токов перегрузки.


Поэтому, если не правильно выбрано сечение и автоматический выключатель- его будет просто выбивать, а заменить его на более мощный просто не получится.

Например, самые распространенные провода и кабеля в электропроводке сечением 1.5 квадратных миллиметра- из меди или 2.5- из алюминия. Они рассчитаны на максимальный ток 16 Ампер или подключение  мощности не более 3 с половиной киловатт. Если Вы подключите мощные электропотребители превышающие эти пределы, то просто заменить автомат на 25 А нельзя- не выдержит электропроводка и придется от щита перекладывать медный кабель сечением 2. 5 кв. мм, который рассчитан на максимальный ток 25 А.

Единицы измерения мощности электрического тока.

Кроме Амперов, Мы часто сталкиваемся с понятием мощности электрического тока. Эта величина показывает работу тока, совершенную в единицу времени.

Мощность равняется отношению совершенной работы ко времени, в течение которого она была совершена. Мощность измеряется в Ваттах и обозначается буквой Р. Высчитывается по формуле  P  =  А х B, т. е. для того что бы узнать мощность- необходимо величину напряжения электросети умножить на потребляемый ток, подключенными к ней электроприборами, бытовой техникой, освещением и т. д.

На электропотребителях часто на табличках или в паспорте только указывается потребляемая мощность, зная которую легко можно высчитать ток. Например, потребляемая мощность телевизором 110 Ватт. Что бы узнать величину потребляемого тока- делим мощность на напряжение 220 Вольт и получаем 0. 5 А.
Но учтите, что это максимальная величина, в реальности она может быть меньше т. к. телевизор на низкой яркости и при других условиях будет меньше расходовать электроэнергии.

Приборы для измерения электрического тока.

Для того что бы узнать реальный расход электроэнергии с учетом работы в разных режимах для электроприборов, бытовой техники и т. п. — нам понадобятся электроизмерительные приборы:

  1. Амперметр— хорошо всем знакомый с практических уроков физики в школе (рисунок 1). Но в быту и профессионалами они не используются из-за непрактичности.
  2. Мультиметр— это электронное устройство выполняет многоразличных замеров, в том числе и силы тока (рисунок 2). Очень широко распространен, как среди электриков так и в быту. Как с его помощью измерять силу тока Я уже рассказывал в этой статье.
  3. Тестер— то же самое практически, что и мультиметр, но без использования электронники со стрелкой, которая указывает величину измерения по делениям на экране. Сегодня редко можно встретить, но они широко использовались в советское время.
  4. Измерительные клещи электрика (рисунок 3), именно ими Я пользуюсь в своей работе, потому что они не требуют разрыва проводника для измерения, нет необходимости лезть под напряжение и отключать нагрузку. Ими измерять одно удовольствие- быстро и легко.

Как правильно измерять силу тока.

Для того что бы измерить силу  для потребителей постоянного тока, необходимо  один зажим от амперметра, тестера или мультиметра присоединить к плюсовой клемме  аккумулятора или  проводу от блока питания или трансформатора, а второй зажим- к проводу идущему к потребителю и после включения режима измерения постоянного тока с запасом по верхнему максимальному пределу- делать замеры.

Будьте аккуратны при размыкании работающей цепи возникает дуга, величина которой возрастает вместе с силой тока.

Для того что бы измерить ток для потребителей подключаемых напрямую в розетку или к электрическому кабелю от домашней электросети,  измерительное устройство переводится в режим измерения переменного тока  с запасом по верхнему пределу. Далее тестер или мультиметр включаются в разрыв фазного провода. Что такое фаза читаем в этой статье.

Все работы необходимо проводить только после снятия напряжения.

После того как все готово, включаем и проверяем силу тока. Только следите, что бы Вы не касались оголенных контактов или проводов.

Согласитесь, что выше описанные методы очень не удобны и да же опасны!

Я уже давно в своей профессиональной деятельности электрика пользуюсь для измерения силы тока токоизмерительными клещами (на картинке справа). Они не редко идут в одном корпусе с мультиметром.

Мерить ими просто- включаем и переводим в режим измерения переменного тока, затем разводим находящиеся сверху усы и пропускаем во внутрь фазный провод, после этого следим что бы они плотно прилегли к друг другу и производим измерения.

Как видите- быстро, просто и можно измерять силу тока под напряжением данным способом, только будьте аккуратны не закоротите в электрощите случайно соседние провода.

Только помните, что для правильного замера- нужно делать обхват только одного фазного провода, а если обхватить цельный кабель, в котором вместе идут фаза и ноль- измерения провести будет не возможно!

Как измерить электрическую мощность

Основы измерения мощности

Измерение мощности постоянного тока относительно просто, поскольку уравнение просто ватт = вольт x ампер. Для измерения мощности переменного тока коэффициент мощности (PF) представляет сложность, поскольку ватт = вольт x ампер x коэффициент мощности. Это измерение мощности переменного тока называется активной мощностью, истинной мощностью или реальной мощностью. В системах переменного тока умножение вольт на ампер = вольт-ампер, также называемый полной мощностью.

Потребляемая мощность измеряется путем расчета ее во времени с использованием как минимум одного полного цикла.Используя методы оцифровки, мгновенное напряжение умножается на мгновенный ток, затем накапливается и интегрируется за определенный период времени, чтобы обеспечить измерение. Этот метод обеспечивает точное измерение мощности и истинное среднеквадратичное значение для любой формы сигнала, синусоидального или искаженного, включая содержание гармоник вплоть до полосы пропускания прибора.

Измерение однофазной и трехфазной мощности

Преобразование Блонделя утверждает, что общая мощность измеряется на один ваттметр меньше, чем количество проводов в системе.Таким образом, для однофазной двухпроводной системы потребуется один ваттметр, для однофазной трехпроводной системы потребуется два ваттметра (Рисунок 1), для трехфазной трехпроводной системы потребуется два ваттметра и один трехфазная, четырехпроводная система потребует три ваттметра.

Рис. 1. Метод двух ваттметров позволяет измерять мощность при прямом подключении к системе 3P3W. Pt = P1 + P2

В этом контексте ваттметр — это устройство, которое измеряет мощность с использованием одного входа тока и одного входа напряжения.Многие анализаторы мощности и DSO имеют несколько входных пар ток / напряжение, способных измерять ватт, фактически действуя как несколько ваттметров в одном приборе. Таким образом, можно измерить трехфазную 4-проводную мощность с помощью одного правильно подобранного анализатора мощности.

В однофазной двухпроводной системе (рис. 2) напряжение и ток, измеренные ваттметром, равны полной мощности, рассеиваемой нагрузкой. Напряжение измеряется между двумя проводами, а ток измеряется в проводе, подающем питание на нагрузку, часто называемом горячим проводом.Напряжение обычно можно измерить непосредственно анализатором мощности до 1000 В RMS. Более высокие напряжения потребуют использования ТН (трансформатора напряжения) в системе переменного тока для понижения напряжения до уровня, который может быть измерен прибором. Как правило, токи могут быть измерены непосредственно анализатором мощности до 50 А, в зависимости от прибора. Более высокие токи потребуют использования трансформатора тока (трансформатор тока) в системе переменного тока. Существуют разные типы CT. Некоторые размещаются прямо в линию. В других есть окно, через которое проходит токоведущий кабель.Третий вид — зажимной. Для постоянного тока обычно используется шунт. Шунт помещается в линию, и прибор измеряет низкий уровень сигнала в милливольтах.

Рис. 2. Однофазная двухпроводная система использует трансформатор тока и трансформатор напряжения.

В однофазной трехпроводной системе (рис. 3) полная мощность представляет собой алгебраическую сумму двух показаний ваттметра. Каждый ваттметр подключен от одного из проводов под напряжением к нейтрали, и ток измеряется в каждом проводе под напряжением.Общая мощность рассчитывается как Pt = P1 + P2.

Рисунок 3. Два ваттметра подключаются к однофазной трехпроводной системе (1P3W).

В трехфазной четырехпроводной системе (рис. 4) каждый из трех ваттметров измеряет напряжение от горячего провода до нейтрали, а каждый ваттметр измеряет ток в одном из трех горячих проводов. Полная мощность для трех фаз — это алгебраическая сумма трех измерений ваттметра, поскольку каждый измеритель, по сути, измеряет одну фазу трехфазной системы.Pt = P1 + P2 + P3

Рис. 4. В этой трехфазной четырехпроводной системе используются три ваттметра.

В трехфазной трехпроводной системе (рис. 5) два ваттметра измеряют фазный ток в любых двух из трех проводов. Каждый ваттметр измеряет линейное напряжение между двумя из трех линий электропитания. В этой конфигурации общая мощность в ваттах точно измеряется алгебраической суммой двух значений ваттметра.Pt = P1 + P2. Это верно, если система сбалансирована или несбалансирована.

Если нагрузка несимметрична, то есть фазные токи разные, общая мощность будет правильной, но общая ВА и коэффициент мощности могут быть ошибочными. Однако анализаторы мощности могут иметь специальную схему подключения 3V3A для обеспечения точных измерений в трехфазных, трехпроводных системах со сбалансированной или несимметричной нагрузкой. Этот метод использует три ваттметра для контроля всех трех фаз. Один ваттметр измеряет напряжение между фазами R и T, второй ваттметр измеряет напряжение между фазами S и T, а третий ваттметр измеряет напряжение между фазами R и S.Фазные токи измеряются каждым ваттметром. Метод двух ваттметров все еще используется для расчета полной мощности. Pt = P1 + P2. Однако общая VA рассчитывается как (√3 / 3) (VA1 + VA2 + VA3). Все три напряжения и тока используются для точных измерений и расчетов несимметричной нагрузки.

Рис. 5. Трехфазная трехпроводная система использует метод трех ваттметров для достижения точных измерений при несимметричной нагрузке.

Измерение коэффициента мощности

Часто необходимо измерять коэффициент мощности, и это значение должно поддерживаться как можно ближе к единице (1,0)
В системе электроснабжения нагрузка с низким коэффициентом мощности потребляет больше тока, чем нагрузка с высоким коэффициентом мощности для такое же количество передаваемой полезной мощности. Более высокие токи увеличивают потери энергии в системе распределения и требуют более крупных проводов и другого оборудования. Из-за затрат на более крупное оборудование и потери энергии электрические компании обычно взимают более высокую плату с промышленных или коммерческих потребителей, демонстрирующих низкий коэффициент мощности.

На рис. 6 показано напряжение запаздывания по току на 44,77 °, что дает коэффициент мощности 0,70995. Полная мощность S1 составляла 120,223 ВА. Однако реальная мощность, или реальная мощность, P1 составляла всего 85,352 Вт.

Рис. 6. Экран анализатора мощности показывает разность фаз между напряжением и током.

Если энергопотребляющие устройства имеют хорошие коэффициенты мощности, то и вся энергосистема будет такой же, и наоборот. Когда коэффициент мощности падает, часто приходится использовать устройства коррекции коэффициента мощности, что требует значительных затрат.Эти устройства обычно представляют собой конденсаторы, поскольку большая часть потребляющих мощность нагрузок является индуктивной.

Ток отстает от напряжения в катушке индуктивности; это известно как запаздывающий коэффициент мощности. Ток приводит к напряжению в конденсаторе; это известно как ведущий коэффициент мощности. Двигатель переменного тока является примером индуктивной нагрузки, а компактная люминесцентная лампа — примером емкостной нагрузки.

Для определения общего коэффициента мощности в трехфазной 4-проводной системе требуются три ваттметра.Каждый счетчик измеряет ватты, а также измерения в вольтах и ​​амперах. Коэффициент мощности рассчитывается путем деления общей мощности каждого счетчика на общее количество вольт-ампер.

В трехфазной трехпроводной системе коэффициент мощности следует измерять с использованием метода трех ваттметров вместо метода двух ваттметров, если нагрузка несимметрична, то есть если фазные токи разные. Поскольку метод двух ваттметров позволяет выполнять измерения только для двух ампер, любые различия в показаниях усилителя на третьей фазе вызовут неточности.

Измерение мощности бытовой техники

Типичным приложением для измерения мощности является резервное питание для бытовых приборов, основанных на стандартах Energy Star или IEC62301. Оба стандарта определяют требуемую точность мощности, разрешение и другие параметры измерения мощности, такие как гармоники. В стандарте IEC62301 есть еще 25 стандартов, которые определяют конкретные параметры испытаний для различных устройств. Например, IEC60436 определяет методы измерения производительности электрических посудомоечных машин.

Режим ожидания определяется как режим с наименьшим энергопотреблением, который не может быть отключен пользователем и который может сохраняться неопределенное время, когда приложение подключено к основному источнику электроэнергии и используется в соответствии с инструкциями производителя. Мощность в режиме ожидания — это средняя мощность в режиме ожидания, измеренная в соответствии со стандартом.

Существует три основных метода измерения энергопотребления в режиме ожидания или других подобных приложениях.Если значение мощности стабильно, можно использовать мгновенные показания прибора в любой момент времени. Если значение мощности нестабильно, возьмите среднее значение показаний прибора с течением времени или измерьте общее потребление энергии. Ватт-часы можно измерить за определенный период времени, а затем разделить на это время.

Измерение общего энергопотребления и деление на время дает наиболее точные значения как при постоянной, так и при колеблющейся мощности, и это метод, обычно используемый при использовании анализаторов мощности нашей компании.Но для измерения общего энергопотребления требуется более сложный инструмент, потому что мощность должна постоянно измеряться и суммироваться.

Инструменты для измерения мощности

Мощность обычно измеряется с помощью цифрового анализатора мощности или цифрового запоминающего осциллографа с микропрограммным обеспечением для анализа мощности. Большинство современных анализаторов мощности полностью электронные и используют дигитайзеры для преобразования аналоговых сигналов в цифровую форму. Анализаторы более высокого уровня используют методы цифровой обработки сигналов для выполнения вычислений, необходимых для определения значений.

DSO с анализом мощности используют специальное микропрограммное обеспечение для выполнения точных измерений мощности. Однако они несколько ограничены, поскольку основаны на выборочных данных из оцифрованных форм волн. Их датчики тока и напряжения делают их хорошо подходящими для работы на уровне плат и компонентов, где абсолютная точность не является обязательной, а частота сети относительно высока.

Анализаторы мощности обычно могут измерять среднеквадратичное значение до 50 А непосредственно при уровнях напряжения до 1000 В среднеквадратичное значение, поэтому большинство тестируемых продуктов можно подключать напрямую.С другой стороны, DSO потребует использования пробников напряжения и тока для измерения мощности.

ТТ

рассчитываются по соотношению входного и выходного тока, например 20: 5. Другими важными параметрами ТТ являются точность, фазовый сдвиг и частотный диапазон для измерения мощности переменного тока. ТН используются для понижения фактического напряжения до уровня, приемлемого для прибора измерения мощности. Например, если тестируемый продукт рассчитан на 480 В переменного тока, а прибор ограничен до 120 В переменного тока, то требуется от 4 до 1 ТН.

DSO обычно не обеспечивает точность анализатора мощности и не может напрямую принимать входные сигналы высокого тока и напряжения, но может измерять мощность на гораздо более высоких частотах до 500 МГц с помощью соответствующих пробников. Он также обеспечивает другие преимущества перед анализаторами мощности в определенных приложениях, включая специальные пробники для простоты подключения, фазовую компенсацию пробника и до восьми многоканальных входов.

Типичным приложением для DSO может быть любой тип измерения на уровне платы, например, при разработке печатных плат для импульсного источника питания.Параметры, которые обычно измеряются и анализируются с помощью DSO или анализатора мощности, включают, помимо прочего, потери мощности переключения, потребляемую мощность устройства, уровень шума переключения, гармоники, выходную мощность и стабильность выхода.

При использовании DSO необходимое оборудование будет включать датчики дифференциального напряжения и датчик тока (рисунок 7). Токовый пробник подключается к одному из основных токоведущих проводов, как показано на рисунке. Часто напряжения компонентов не относятся к уровню земли.Поэтому для изоляции заземления DSO от заземления компонентов требуется датчик дифференциального напряжения. В дополнение к анализатору мощности или DSO, трансформаторам тока и трансформатору тока, если необходимо, другими вспомогательными компонентами для измерения мощности являются зонды, зажимы и провода. Когда все необходимые инструменты и компоненты будут под рукой, следующим шагом будет определение того, какие именно инструменты необходимы и как эти инструменты должны быть подключены к нагрузке.

Рис. 7. Используйте пробники напряжения и токовый пробник с осциллографом для измерения напряжения и тока.

Анализаторы мощности

обычно являются предпочтительным инструментом для измерения мощности бытовых приборов и других измерений мощности с относительно высокими уровнями напряжения, низкими частотами и высокими требованиями к точности. Однако для измерений на уровне платы обычно используется DSO.

Используя информацию, представленную выше, можно выбрать и подключить правильные инструменты и инструменты для различных приложений измерения мощности. Информация, полученная с помощью этих инструментов, затем может быть использована для оптимизации конструкции, соответствия стандартам и предоставления информации на паспортной табличке.

Что такое анализ мощности и измерения мощности

Автор: Грант Малой Смит, эксперт по сбору данных

В этой статье мы рассмотрим, что такое анализ мощности и какие инструменты используются для его выполнения. В этой статье вы:

  • См. , что такое электрическая мощность на самом деле
  • Узнайте , зачем нам нужен анализ мощности и как он рассчитывается
  • Изучите , как выполняется анализ мощности и что такое анализатор мощности.

Готовы начать? Пойдем!

Что такое анализ мощности?

Мощность — это частота выполнения работы, то есть количество энергии, потребляемой в единицу времени. Мощность электрической системы — это умножение напряжения на ток, интегрированное и затем разделенное на периодическое время. Периодическое время (равное частоте) должно быть известно, чтобы рассчитать мощность электрической системы. «Анализ мощности» — это просто метод проверки и изучения мощности, обычно с использованием анализатора мощности.

Что такое анализатор мощности?

Анализатор мощности — это прибор, который измеряет и количественно определяет скорость потока мощности в электрических системах. Поток мощности выражается в Джоулях в секунду (Дж / с) или в киловатт-часах (кВт / ч). Электрическая мощность — это скорость передачи электрической энергии в электрической системе между двумя точками в единицу времени.

Анализатор мощности SIRIUS XHS с 4-мя высоковольтными и 3-мя низковольтными усилителями для подключения датчика тока

Что такое электроэнергия

Вы можете посмотреть на электрическую цепь, но вы не можете увидеть, присутствует ли напряжение или течет ли ток.Вы не должны протягивать руку, чтобы узнать, потому что это чрезвычайно опасно и, возможно, даже смертельно. Поэтому мы должны использовать правильный инструмент для измерения электричества.

Итак, как мы можем визуализировать электричество, движущееся по цепи? Что ж, мы можем видеть движение воды, поэтому давайте воспользуемся этим в качестве аналогии, чтобы объяснить, как работают электрические цепи. Хорошо известно, что если вода должна вытекать из трубы, вода должна иметь силу или «давление», толкающее ее, будь то сила тяжести или механический насос.

Электрическая схема в сравнении с водяным насосом

По нашей аналогии:

  • Напряжение — это давление, при котором вода протекает по трубе. Чем выше давление, тем быстрее будет течь вода. Измеряется в вольтах (В).
  • Ток — это доступный объем воды, в который может втекать вода. Чем больше объем, тем больше воды может течь. Измеряется в амперах (А).
  • Сопротивление — это уменьшение объема внутри трубы, которое ограничивает поток воды.Измеряется в омах (R или Ω).

Если ток движется только в одном направлении, это очень похоже на воду, текущую по трубе или шлангу. В нашей аналогии это DC (постоянный ток). Однако, если ток движется вперед и назад, то он аналогичен переменному току.

Электропитание переменного тока — это то, что мы используем для транспортировки электроэнергии на большие расстояния, например, от электростанции до наших домов и предприятий.

Питание постоянного тока используется для современной электроники, а также для аккумуляторов.

Офисный компьютер, на котором вы, возможно, читаете это, например, подключается к источнику переменного тока, но внутри него есть типовой трансформатор, известный как импульсный источник питания (SMPS), который преобразует переменный ток в постоянный ток и преобразует постоянное напряжение в желаемый уровень. Если вы используете ноутбук, SMPS, скорее всего, находится во внешнем «кирпичике», который соединяет розетку переменного тока на стене и систему питания постоянного тока внутри ноутбука. Если вы читаете это на телефоне или планшете, это также устройство постоянного тока, которое использует внешний SMPS для зарядки своей внутренней батареи.

Количественная оценка электроэнергии

В физике электроэнергия — это скорость выполнения работы. Это эквивалентно количеству энергии, потребляемой в единицу времени. Единица измерения мощности — джоуль в секунду (Дж / с), также известный как ватт (Вт).

Что такое электроэнергия

Электрическая мощность — это скорость передачи электрической энергии в электрической системе между двумя точками в единицу времени. Первый закон термодинамики гласит, что энергия не может быть создана или уничтожена.Его можно просто преобразовать из одного вида энергии в другой или передать .

Поскольку не существует идеальной электрической системы, всегда будут некоторые потери при передаче энергии. Самая распространенная форма потерь в электрической системе — это тепло. Если цепь физически нагрета, это означает, что часть энергии, которую она несет, преобразуется в тепло и, следовательно, не может использоваться для выполнения полезной работы.

Это снижает эффективность всей электрической системы.Не случайно, что механические системы также выделяют тепло — не кладите руку на зажженную лампу накаливания, иначе вы напрямую испытаете преобразование энергии в тепло. Электроэнергия — это просто расширение основной физики мощности в целом.

Условно электрическая мощность выражается в киловатт (кВт) .

Как рассчитать электрическую мощность?

Количество мощности в цепи рассчитывается путем умножения Напряжение (В) на Ток (А) , что дает Вт (Вт) , используя следующее уравнение:

\ [P (t) = I (t) \ cdot V (t) \]

Это основное уравнение можно преобразовать с помощью закона Ома, который гласит, что ток, протекающий через линейное сопротивление, прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению электрической цепи при постоянной температуре.T u (t) \ cdot i (t) \; dt \]

Где:

  • P — мощность в ваттах (Вт)
  • i — ток в амперах (А)
  • u — напряжение в вольтах (В)
  • T — периодическое время в секундах (с)

Изобразим это уравнение на графике:


Уравнение для расчета мощности, отображаемое на декартовой плоскости, показывающее напряжение и ток, а также полученную кривую мощности после интегрирования.

Глядя на кривизну форм сигналов в визуализации, мы можем видеть, что мощность в системе переменного тока не просто умножение напряжения на ток, как в системе постоянного тока. Он определяется средним по времени мгновенной мощностью за один цикл. Это означает, что мы должны знать частоту, чтобы рассчитать мощность электрической системы.

Общие сведения об измерении мощности

В основном, в электрических системах переменного тока (AC) есть три типа мощности, которые необходимо измерить.Это:

  1. Активная мощность (P)
  2. Реактивная мощность (Q)
  3. Полная мощность (S)

Чтобы проиллюстрировать взаимосвязь между ними, есть удобный инструмент, который мы можем использовать, известный как треугольник власти, основанный на теореме Пифагора:

Треугольник мощности, иллюстрирующий соотношение между активной, реактивной и полной мощностью, включая угол фи и коэффициент мощности, также известный как косинус фи (cos phi)

Давайте подробнее рассмотрим эти термины и то, что они на самом деле означают:

Что такое активная мощность (P)

Активная мощность (P), также известная как «активная мощность» или «активная мощность», — это полезная мощность, которая используется в цепи переменного тока.

Что такое реактивная мощность (Q)

Реактивная мощность (Q) не используется, но передается между источником, таким как электростанция, и нагрузкой, в основном она используется для передачи активной мощности через электрическую систему.

Какая полная мощность (S)

Полная мощность (S) — это векторная сумма активной и реактивной мощности в системе переменного тока.

Какой коэффициент мощности (PF)

Коэффициент мощности (PF) — это соотношение между активной и полной мощностью, которое может принимать значения от 1 до -1.

Коэффициент мощности — это показатель количества активной мощности, присутствующей в линии передачи, по сравнению с полной мощностью, которая объединяет активную и реактивную мощность. Другими словами, это фактор, на который полезная мощность в линии передачи меньше теоретически возможной максимальной мощности. Уменьшение теоретически идеального коэффициента мощности вызвано не совпадением по фазе напряжения и тока.

Коэффициент мощности часто обозначается как «косинус фи», «косинус фи» или «косинус».”

Реактивная мощность может быть положительной или отрицательной, на что указывает положительный или отрицательный знак угла фи (𝜑). Это говорит нам, опережает ли ток напряжение, или он отстает от напряжения в линии передачи.

Если значение реактивной мощности равно положительному значению , оно отстает, указывая на индуктивную нагрузку, потребляющую реактивную мощность.

Когда значение реактивной мощности равно отрицательному значению , оно опережает, указывая на емкостную нагрузку, которая передает реактивную мощность.

Чисто омические нагрузки, как и традиционные лампы накаливания, имеют коэффициент мощности, очень близкий к 1. Это означает, что напряжение и ток синфазны, поэтому в линии передачи присутствует очень небольшая реактивная мощность.

При положительных коэффициентах мощности, чем ближе они к нулю, тем больше разность фаз между напряжением и током и тем больше реактивной мощности присутствует в линии передачи. Это похоже на отрицательный коэффициент мощности, только в противоположном направлении: при PF = -1 разность фаз между напряжением и током составляет 180 °.

Сила против энергии — в чем разница?

Термины «электрическая энергия» и «электроэнергия» не взаимозаменяемы, потому что это не одно и то же. Используя приведенную ранее аналогию с водой, легко проиллюстрировать эту разницу:

Мощность означает мощность , в то время как энергия представляет собой передачу с течением времени .

Мощность — это, по сути, скорость потока воды в шланге, основанная на ее давлении и объеме.Электрическая мощность измеряется в ваттах (Вт), киловаттах (кВт) и мегаваттах (МВт).

Энергия — это количество воды, которое проходит через шланг за определенный период времени. Поэтому счет за электроэнергию будет указан в киловаттах — часа (кВтч).

Почему мы измеряем мощность?

По словам всемирно известного консультанта по вопросам управления Питера Друкера: « Если вы не можете измерить это, вы не можете управлять этим» .

Измерение напряжения и тока — это только начальный шаг к анализу электрической системы, и его легко можно сделать с помощью любого анализатора мощности или измерителя мощности, представленных на рынке.

Но для того, чтобы что-то успешно управлять, нужно как можно больше информации. Именно для этого и предназначен анализатор мощности. Анализаторы мощности позволяют пользователю выполнять комплексный анализ любой электрической системы с помощью всего лишь нескольких операций.

По мере того, как электричество и мощность становятся все более и более важными, критически важно, чтобы их можно было измерять и регулировать в соответствии с самыми высокими стандартами, чтобы обеспечить бесперебойное снабжение и чтобы оборудование, которое работает с ними, было надежным, безопасным и эффективным.Анализаторы мощности критически важны для проведения точных и всесторонних измерений, от самого производства энергии до фазы передачи, которая доставляет ее в наши дома и на предприятия.

Измерение мощности с максимально возможным уровнем точности важно по разным причинам:

  • На НИОКР с целью повышения производительности продуктов и услуг
  • Для повышения энергоэффективности
  • Снижение затрат и времени
  • Соответствие национальным и международным стандартам
  • Обеспечение безопасности продукции и операторов

Для чего нужны анализаторы мощности?

Анализаторы мощности

проводят широкий спектр испытаний и измерений электрических компонентов, цепей и систем.Некоторые из наиболее часто выполняемых анализов включают:

Анализ потока нагрузки используется для определения компонентов энергосистемы, которые включают величину напряжения, величину тока, фазовый угол phi системы, активную мощность, реактивную мощность, полную мощность и коэффициент мощности в установившемся режиме. операция.

Кроме того, для нелинейных нагрузок необходимо измерить и проанализировать реактивную мощность искажения, а также реактивную мощность гармоник. Теоретически напряжение и ток имеют идеальную синусоидальную волну 50 Гц в Европе (и 60 Гц в основном в Северной и Южной Америке).Это так, если к сети подключены только чисто омические линейные нагрузки (например, лампы накаливания, электрические нагреватели, электродвигатели переменного тока и т. Д.).

Треугольник мощности, показанный ранее, справедлив только для омических нагрузок, но в настоящее время к сети подключается все больше и больше нелинейных нагрузок, а также нелинейных производственных единиц. Это ввело новое измерение в треугольник мощности, а именно искажение и реактивную мощность гармоник. Эти явления рассматриваются в отдельной статье «Что такое качество электроэнергии» [* СКОРО].

Давайте посмотрим на новый треугольник власти:

Новый треугольник мощности иллюстрирует взаимосвязь между активной, реактивной и полной мощностью, включая новое измерение искажений и гармонической реактивной мощности

В приведенном ниже примере линейное напряжение подает мощность переменного тока в систему, а переключающий выпрямитель преобразует ее в мощность постоянного тока, необходимую для светодиода. Взгляните на принципиальную схему измерительной установки:

Принципиальная схема испытательной установки для измерения мощности светодиодов с измерениями напряжения и тока как переменного, так и постоянного тока с помощью модуля питания от Dewesoft

В настоящее время появляется все больше нелинейных нагрузок (балластные блоки, выпрямители, инверторы, персональные компьютеры и т. Д.)), подключенных к сети, а также единиц нелинейной генерации (ветровая, солнечная и другие формы производства энергии). Следовательно, формы сигналов напряжения и тока искажены и не являются идеальными синусоидальными формами сигналов. Следовательно, гармонический анализ необходим для определения влияния этих нелинейных нагрузок на ток и напряжение в электрической системе.

Анализ короткого замыкания выполняется для получения информации обо всех возможных сценариях работы электрической системы и для определения способности отдельных компонентов системы влиять на силу тока в цепи или выдерживать ее.

Анализ координации используется для поддержки разработки защиты от сверхтоков. Он принимает во внимание характеристики защитного устройства, включая его размеры и настройки, чтобы установить идеальный рабочий диапазон.

Анализаторы мощности Dewesoft

Анализаторы мощности Dewesoft — это не только самые маленькие анализаторы мощности в мире, но и самые мощные. Гибкая аппаратная платформа в сочетании с мощным программным обеспечением дает уникальные возможности тестирования для любых электрических измерений .Анализатор мощности Dewesoft может рассчитать более 100 параметров мощности , таких как P, Q, S, PF, cos phi и многие другие.

Он также предлагает несколько функций других инструментов:

  • Возможность записи необработанных данных
  • Осциллограф
  • Анализ БПФ
  • Гармоники
  • и т. Д.

Все эти расчеты можно производить в режиме онлайн, в режиме реального времени, при постобработке или и то, и другое.

Анализатор мощности Dewesoft сочетает в себе несколько инструментов и функций в одном устройстве — анализатор мощности, анализатор БПФ, регистратор данных RAW, осциллограф, анализатор гармоник, регистратор температуры, регистратор вибрации и многое другое.

Анализаторы мощности Dewesoft R8 могут быть оснащены до 64 высокоскоростных аналоговых входов ( до 1 Мвыб / с при 16 битах и ​​полосе пропускания 2 МГц на канал ) для измерения напряжения и тока в одном корпусе.

Анализатор мощности Dewesoft R8DB может быть сконфигурирован с использованием 64 каналов, которые можно выбрать в соответствии с измерительным приложением для универсального измерительного устройства

Входы полностью изолированы как со стороны датчика (канал на землю), так и между каналами, и даже изолированное возбуждение датчика.Настоящая гальваническая развязка означает на меньше шума, , избегание контура заземления , и , превосходное качество сигнала .

Высокое напряжение можно напрямую измерить с помощью наших высоковольтных входов с 1600 В постоянного тока / CAT II 1000 В / CAT III 600 В защиты . Ток можно измерять с помощью высокоточных датчиков тока, таких как преобразователи тока с нулевым потоком, токовые клещи переменного / постоянного тока, катушки Роговского и шунты.

Dewesoft предлагает широкий выбор преобразователей тока и датчиков тока для любого диапазона и точности измерения тока

И хотя это в основном анализатор мощности, он также может измерять различные дополнительные типы сигналов, включая акселерометры, тензодатчики, датчики силы и нагрузки, термопары, RTD, счетчики и энкодеры, GPS, CAN BUS, XCP, FlexRay и даже видео.Все каналы синхронизированы между собой.

Типичный экран измерения трехфазного дельта с помощью программного обеспечения для анализа мощности DewesoftX

SIRIUS XHS — анализатор мощности нового поколения

Анализатор мощности SIRIUS XHS — последняя версия линейки продуктов SIRIUS. Это высокоскоростная система сбора данных, способная записывать со скоростью 15 Мвыб / с / канал и полосой пропускания до 5 МГц на всех аналоговых входах.

Показан новый SIRIUS XHS с четырьмя усилителями высокого напряжения и четырьмя усилителями низкого напряжения

Он оснащен совершенно новой технологией HybridADC , которая обеспечивает широкополосную запись переходных процессов и очень высокодинамичный сбор данных без псевдонимов.Фильтрация без псевдонимов позволяет регистрировать сигналы с динамическим диапазоном до 160 дБ. Высокая изоляция между каналами и землей предотвращает повреждение систем из-за чрезмерного напряжения и позволяет избежать контуров заземления.

Новая технология HybridADC в анализаторе мощности SIRIUS XHS

В большинстве систем питания SIRIUS XHS оснащен четырьмя усилителями высокого напряжения (HV) и четырьмя усилителями низкого напряжения (LV):

  • SIRIUS XHS HV : Высоковольтный аналоговый вход высокого напряжения категории II, 1000 В, , .Этот усилитель может напрямую измерять пиковое напряжение в диапазоне от 20 В до 2000 В с полосой пропускания 5 МГц и точностью 0,03%. Этот усилитель идеально подходит для прямого подключения сигналов высокого напряжения. Разъемы этого усилителя всегда представляют собой изолированные безопасные банановые гнезда (красный / черный).
  • SIRIUS XHS LV : Сильно изолированный аналоговый вход низкого напряжения . Этот усилитель может измерять диапазоны от 0,05 В до 100 В с полосой пропускания 5 МГц, точностью 0,03% и возбуждением для выбранных датчиков (требуется разъем DSUB9 для возбуждения датчика).Этот усилитель идеально подходит для прямого подключения низковольтных сигналов и датчиков тока. Разъемы этого усилителя доступны в DSUB9 или BNC. Обратите внимание, что разъем DSUB9 также предлагает возбуждение датчика, а также TEDS для настройки интеллектуального датчика.

Когда используется разъем DSUB9, усилитель также поддерживает адаптеры интеллектуального интерфейса серии DSI, что позволяет подключать различные типы датчиков к каждому каналу низкого напряжения. К ним относятся:

  • DSI-ACC для акселерометров и микрофонов IEPE
  • DSI-CHG для акселерометров зарядного типа
  • DSI-RTD для датчиков температуры RTD
  • DSI-TH для термопар (J, K, T и т. Д.)
  • DSI-LVDT для датчиков перемещения / расстояния LVDT

Когда любая модель DSI подключена к низковольтному каналу, программа сбора данных Dewesoft X автоматически обнаруживает ее (используя стандарт датчика TEDS) и настраивает для нее этот канал, устанавливая соответствующий тип входа, усиление, диапазон и масштабирование. Пользователь может выполнить дополнительные настройки и сохранить их в базе данных бортовых датчиков.

Минимальный уровень шума, подавление синфазного сигнала, дрейф усиления и смещения обоих усилителей при более низкой полосе пропускания сопоставимы со стандартной линейкой приборов DualCoreADC SIRIUS.

Эти усилители идеально подходят для измерений электромобильности, где высочайшая точность, такая как анализ мощности, является абсолютной необходимостью.

Анализатор мощности со встроенным анализатором БПФ

Обычные анализаторы мощности используют обнаружение нулевой точки для определения периодического времени. Это означает, что они оценивают, когда напряжение или ток пересекает эту ось x, и используют это значение для вычисления периодического времени.

Dewesoft, с другой стороны, использует специальный алгоритм БПФ (быстрое преобразование Фурье) для определения периодического времени (частоты).

На основе этого заранее определенного периода времени анализ напряжения и тока с помощью БПФ может быть выполнен для определенного количества периодов (обычно 10, если базовая частота системы составляет 50 Гц) и с выбираемой частотой дискретизации. Анализ БПФ дает амплитуду напряжения, тока и cos phi для каждой гармоники.

Модуль питания Dewesoft имеет встроенный анализатор БПФ в дополнение к другим типам визуальных дисплеев

Многофазные анализаторы мощности

В силовом модуле Dewesoft X есть несколько предустановленных системных конфигураций, доступных на выбор.Самые распространенные из них:

  • Постоянный ток,
  • 1 фаза
  • 2-фазный — используется, например, со специальными типами двигателей
  • 3-фазная звезда
  • 3-фазный треугольник
  • Конфигурация
  • Aron и V — это в основном конфигурации звезды и треугольника, но для измерения только двух токов вместо трех. Обычно это делается для экономии места или сокращения затрат.

Специальные конфигурации, такие как измерение 6-, 7-, 9- или 12-фазного двигателя, могут выполняться с несколькими однофазными или 3-фазными системами и суммированием значений мощности в библиотеке Math.Это означает, что мощность может быть измерена в нескольких точках полностью синхронно.

В математической библиотеке силовые модули могут быть дополнительно усовершенствованы, например, эффективность может быть рассчитана автоматически. Это также очень полезно при измерении многофазных двигателей (от 6 до 12 фаз).

Силовой модуль Dewesoft можно настроить для одно-, двух- и трехфазных систем. Их можно комбинировать для создания 6, 7, 9 или даже 12-фазных систем

Инженеры могут просто выбрать одну или несколько систем, которые они измеряют, из этого списка:

  • 1-фазный
  • 2 фазы
  • 3-фазная звезда
  • 3-фазный треугольник
  • 3 фазы Aron
  • 3 фазы V
  • 3-фазный 2-х метровый

Кроме того, доступен широкий диапазон других вариантов, включая частоту линии, единицы вывода, источник частоты (канал, который необходимо оценить для определения точной частоты), фазу и многое другое.

Благодаря модульной конструкции измерительных устройств Dewesoft пользователь никогда не ограничивается только измерением значений мощности. Системы Dewesoft DAQ могут подключаться практически ко всем датчикам в мире , что означает, что инженер может также измерять температуру, силу, вибрацию, звук, GPS, видео, скорость, число оборотов, крутящий момент и т. Д.

Схема подключения анализатора мощности Dewesoft для проверки инвертора и электродвигателей

Инженеры, выполняющие тестов на электрических или гибридных транспортных средствах. также могут захотеть измерить скорость автомобиля, температуру аккумулятора, данные шины CAN, положение GPS и даже нанести точное местоположение на испытательный трек.

Вместо использования двух, трех или даже более разных измерительных приборов, Dewesoft предлагает одновременную регистрацию всех измерений в одном приборе. Это дает несколько ключевых преимуществ:

  • Нет необходимости объединять данные вручную после измерения.
  • Данные полностью синхронизированы до одной выборки.
  • Все данные можно просмотреть на одном экране и записать в один файл данных.
  • Настройка и использование только одной системы сбора данных и программного обеспечения позволяет сэкономить время на подготовку к тесту.

Анализатор мощности Dewesoft объяснил вживую на выставке Battery Show Expo

База данных датчиков повышает точность измерения тока и напряжения

Следует отметить, что каждый усилитель, датчик тока и напряжения имеет некоторую неточность или нелинейность. Однако с помощью анализаторов мощности Dewesoft эти ошибки можно измерить заранее и внести в базу данных датчиков XML. Программа Dewesoft X применяет поправочные коэффициенты в режиме реального времени , что приводит к более точным показаниям и результатам.

База данных аналоговых датчиков Dewesoft

Встроенная база данных датчиков также исключает ошибки, вызванные ошибками ручного ввода данных. Выбор датчика из списка вместо того, чтобы вводить параметры вручную, не только экономит время, но и предотвращает типографические ошибки, которые могут привести к неправильному масштабированию или выбору усиления.

Внутри базы данных датчиков масштабирование можно настроить с помощью формул y = mx + b, справочных таблиц, полиномов и даже кривых преобразования.Для большинства датчиков это нужно сделать только один раз. Инженеры могут добавлять, редактировать и удалять датчики, а также обновлять информацию о калибровке в любое время, включая сроки выполнения клиентских лицензий и т. Д.

Единицы измерения базы данных датчиков основаны на семи международных единицах СИ, определяющих константы:

.
  • Длина — метр (м)
  • Время — секунды
  • Количество вещества — моль (моль)
  • Электрический ток — Ампер (А)
  • Температура — кельвин (К)
  • Сила света — кандела (кд)
  • Масса — килограмм (кг)

Таким образом, хотя они являются метрическими по своей сути, например, м / с2, в этом случае пользователь может выбрать G или g.Таким образом, устройства вывода могут быть удобны для всех пользователей во всем мире.

Программное обеспечение Dewesoft также включает базы данных датчиков для счетчиков / энкодеров / датчиков частоты вращения.

Измерение тока с помощью Dewesoft

Измерение тока обычно делится на две основные группы:

« Direct » — это когда провод необходимо отключить, а датчик подключить последовательно к цепи. Этот метод работает без дополнительных схем.

Наиболее распространенным устройством измерения постоянного тока является шунтирующий резистор, который затем подключается последовательно со схемой.Шунтирующий резистор имеет очень низкое сопротивление, которое очень точно определено производителем. Шунтирующий резистор работает по принципу, согласно которому при прохождении тока через резистор будет очень небольшое падение напряжения, которое мы можем измерить и преобразовать в ток по закону Ома.


Типовое устройство для измерения тока шунта

Мы можем измерить это падение и применить закон Ома для расчета тока.


Графическое представление закона Ома

Кроме того, важным фактором является точность резистора, так как это напрямую влияет на точность самого измерения.

Dewesoft DSIi-10A Токовый шунт

Dewesoft предлагает несколько токовых шунтов компактного размера, каждый из которых оснащен отдельным нагрузочным резистором, предназначенным для измерения различных диапазонов тока. Эти шунты были спроектированы таким образом, чтобы оказывать наименьшее влияние на саму цепь.

Адаптеры

DSI можно подключить практически ко всем устройствам сбора данных Dewesoft. Изолированные аналоговые входы усилителей Dewesoft являются решающим фактором в обеспечении точных измерений, поскольку шунт подключается непосредственно к измеряемой цепи, а изоляция между цепью и измерительной системой всегда важна.Изолированные входы означают, что вы можете разместить свой шунт на стороне низкого или высокого уровня цепи и не беспокоиться о контуре заземления или об ошибках измерения синфазного сигнала .

Снова принимая во внимание закон Ома и взаимосвязанный характер напряжения, тока и сопротивления, становится абсолютно ясно, что система сбора данных должна иметь возможность выполнять очень точное измерение напряжения и сопротивления, чтобы производить точное измерение тока.

« Indirect » — это когда датчик тока не контактирует напрямую с цепью.Вместо этого он измеряет магнитное поле, которое индуцируется при протекании тока через проводник, а затем преобразует его в показания тока (электрические заряды создают электрические поля).

Преимуществом косвенного измерения тока является гальваническая изоляция датчика от проводника и тот факт, что саму цепь не нужно нарушать или отключать. Он также позволяет измерять очень высокие токи.

Dewesoft поддерживает почти все преобразователи тока, доступные сегодня на рынке.Некоторые преобразователи тока могут получать питание непосредственно от измерительного устройства, а для некоторых преобразователей тока требуется внешний источник питания, поскольку измерительное устройство не может передать необходимую им мощность возбуждения.

У Dewesoft есть решение для этого: SIRIUS PWR-MCTS2 представляет собой блок питания для питания этих преобразователей тока напрямую от приборов Dewesoft без каких-либо внешних источников питания сторонних производителей. SIRIUS PWR-MCTS2 предлагается в совместимом модульном шасси SIRIUS или SIRIUS XHS или непосредственно в стоечном шасси на базе SIRIUS, таком как система сбора данных R2DB, R3, R4 или R8.

SIRIUS R8 с несколькими измерительными срезами, включая совместимый со стойкой SIRIUS-PWR-MCTS2, а также модульное шасси SIRIUS-PWR-MCTS2 и SIRIUS 4xHV 4XLV

SIRIUS XHS-PWR для тестирования гибридных автомобилей и электромобилей

Еще одна инновация — это новый SIRIUS XHS-PWR, совершенно новый продукт от Dewesoft, разработанный специально для рынка электромобилей. Он оснащен запатентованным преобразователем тока DC-CT, который позволяет проводить очень точные измерения тока даже в самых сложных условиях, таких как очень высокие пики тока, а также тестирование тока утечки.

SIRIUS XHS-PWR со встроенным преобразователем тока DC-CT

Этот новый прибор идеально подходит для измерения электромобильности, где высочайшая точность, такая как анализ мощности, является абсолютной необходимостью. В преобразователе тока используется запатентованная технология DC-CT® , основанная на датчике потока Platiše. Он предлагает диапазоны 100A, 500A и 1000A, упакованные в очень маленькое шасси, полосу пропускания 1 МГц, устойчивость к внешним магнитным полям, низкие смещения и отличную линейность.

Типичный тест мощности в автомобиле, показывающий дополнительные входы, такие как шина CAN, видеокамера и положение GPS в реальном времени, наложенное на карту

Усилители также могут измерять пиковое напряжение 2000 В (CAT II 1000 В) с полосой пропускания до 5 МГц

SIRIUS XHS-PWR

Этот прибор имеет два входа:

Эти входы подключаются непосредственно к силовой линии автомобиля, обеспечивая максимальное удобство, пропускную способность и точность тестирования электронной мобильности.Он предлагает степень защиты IP65, что позволяет использовать его в суровых условиях и во время жестких поездок.

Таблица сравнения преобразователя тока DC-CT с датчиками тока других типов:

Тип Изолированный Диапазон Пропускная способность Линейность Точность Темп. дрифт Расход
DC-CT постоянного / переменного тока Есть Высокая Высокая Отлично Очень высокий Очень низкий Средний
Магнитный клапан постоянного / переменного тока Есть Высокая Высокая Отлично Отлично Низкая Высокая
Холл постоянного / переменного тока Есть Высокая Средний Средний Средний Высокая Низкое-Среднее
Шунт постоянного / переменного тока Средний Средний Хорошо Высокая Средний Высокая
Роговский AC Есть Высокая Высокая Хорошо Средний Низкая Низкая
КТ AC Есть Высокая Средний Средний Средний Низкая Низкая

Совместимые трансформаторы тока

Ниже приведена таблица, в которой дается краткий обзор имеющихся преобразователей тока и характеристик этих преобразователей, а также того, для каких приложений они лучше всего подходят.

Обзор преобразователей тока и областей их применения

Недвижимость Приложения
Тип AC DC Диапазон Точность Пропускная способность Плюсы Минусы Анализатор мощности Электронная мобильность Мониторинг сети
Токовые клещи с сердечником ДА НЕТ 5 кА 0,5 — 4% 10 кГц дешевые Тяжелый
Негибкий
Низкая пропускная способность
НЕТ НЕТ ДА
Дешевые катушки Роговского ДА НЕТ 10 кА 1% 20 кГц Прочный
Гибкий
Линейный
Нет магнитного воздействия
Выдерживает перегрузку
Нет измерения постоянного тока
Ошибки высокого положения
НЕТ НЕТ ДА
Катушка Good Rogowsky ДА НЕТ 50 кА 0,3% до 20 МГц Прочный
Гибкий
Линейный
Нет магнитного воздействия
Выдерживает перегрузку
Нет измерения постоянного тока
Ошибки высокого положения
ЧАСТИЧНО ЧАСТИЧНО ДА
Токовые клещи постоянного / переменного тока с компенсацией Холла ДА ДА 300 А 1,5% 100 кГц Измерение переменного / постоянного тока
Высокая точность
Широкая полоса пропускания
Зажим может открываться
Низкий диапазон измерения ДА ДА ДА
Токовые клещи постоянного / переменного тока с магнитным потоком ДА ДА 700 А 0,3% 500 кГц Измерение переменного / постоянного тока
Высокая точность
Широкая полоса пропускания
Зажим может открываться
Требуется внешний источник питания ДА ДА ДА
Датчик тока нулевого потока ДА ДА 2000 А 0,002% до 300 кГц Измерение переменного / постоянного тока
Высокая точность
Высокая полоса пропускания
Низкая фазовая ошибка
Низкое смещение
Не открывается
Требуется внешний источник питания
ДА ДА ДА

Dewesoft разрабатывает и производит всемирно известное оборудование для измерения и сбора данных для широкого спектра отраслей и приложений.С начала 2000-х годов основное внимание уделялось анализу мощности и анализу качества электроэнергии.

Тогда мы еще не знали, что автомобили станут электрическими такими быстрыми темпами, как сегодня. И это всего лишь одно приложение, в котором необходимы портативные высокопроизводительные анализаторы мощности и измерительные приборы для анализаторов качества электроэнергии.

Дополнительная информация

Продукты и решения

Статьи и база знаний

Примеры из практики и заметки по применению

Использование энергомера для измерения мощности в электрических цепях

Полная энергия системы

Энергия и теплофизика

Использование энергомера для измерения мощности в электрических цепях

Практическая деятельность для 14-16

Класс практический

Учащиеся производят прямые измерения мощности в различных электрических цепях с помощью измерителя энергии и используют значения напряжения и тока для расчета мощности.

Аппаратура и материалы

На каждую студенческую группу

  • SEP Energymeter и сетевой адаптер
  • 2 батарейки в держателе (1,5 В, размер AA или D)
  • 2 лампы в патронах (2,5 В, 0,2 А)
  • 3 штекерных провода, красный
  • 3 штекерных провода, черный
  • Запасные лампы

Примечания по охране труда и технике безопасности

Имейте в виду, что некоторые типы батарей (например,грамм. NiMH, никель-металлогидрид) могут давать высокие токи при случайном коротком замыкании.

Прочтите наше стандартное руководство по охране труда

Процедура

  1. Для измерения мощности в цепи с двумя батареями и лампой в схему необходимо включить измеритель энергии, как показано ниже. Подключите сетевой адаптер к счетчику энергии. Установите ручку на измерителе энергии, чтобы измерить мощность.
  2. Измеритель энергии может использоваться для измерения мощности в других схемах батарей и ламп.Постарайтесь сделать прогнозы относительно мощности, прежде чем проводить измерения. Например, будет ли измерение в (b) с двумя последовательно включенными лампами больше или меньше, чем в (а)? Будет ли измерение в (c) с двумя параллельными лампами больше или меньше, чем в (a)?
  3. Попробуйте сделать прогнозы о поведении цепей, если используется только одна батарея, а затем измерьте мощность.
  4. Энергометр может измерять мощность, поскольку он действует как вольтметр (измеряет напряжение на источнике) и как амперметр (измеряет ток в цепи).Затем он использует это уравнение для вычисления мощности:
  5. мощность (Вт) = напряжение (В) x ток (A)
  6. Поверните ручку на измерителе энергии, чтобы измерить «V, I и P». Обратите внимание, как мощность рассчитывается исходя из напряжения и тока. Используйте значения напряжения и тока, чтобы объяснить разницу в мощности в каждой из цепей.
  7. Предскажите, сколько энергии будет передано в каждой из этих цепей за период 20 секунд, используя формулу ниже. Поверните ручку на измерителе энергии, чтобы измерить энергию и проверить свои прогнозы.
  8. переданная энергия (Дж) = мощность (Вт) x время (с)

Учебные заметки

  • Ключевые идеи, которым можно научить с помощью этого упражнения:
    • мощность в простых электрических цепях зависит от количества и расположения ламп
    • Мощность
    • можно рассчитать по измерениям напряжения и тока
    • Энергия
    • может быть рассчитана на основе измерений мощности и времени.
  • Хотя энергометр может измерять напряжение и ток, он, конечно, не заменяет традиционные вольтметр и амперметр.Важной идеей, необходимой для понимания электрических цепей, является различие между напряжением и током. Использование двух отдельных приборов подчеркивает, что, например, в цепи, содержащей батарею и лампочку, вольтметр измеряет напряжение на батарее, а амперметр измеряет ток в цепи. Если измеритель энергии ввести до того, как будет проведено это различие, он просто станет «волшебным ящиком», который измеряет все. Однако, как только концепции различаются, возможность простого поворота ручки на измерителе энергии для перемещения между дисплеями с разными значениями может быть очень эффективным способом для учащихся увидеть, как понятия напряжения, тока, мощности и энергии соотносятся с каждым из них. Другие.
  • Для указанного выше устройства типичное значение мощности с двумя батареями и лампой составляет около 600 мВт. Мощность будет ниже для двух последовательно включенных ламп (большее сопротивление, меньший ток) и выше для двух ламп, включенных параллельно (меньшее сопротивление, больший ток). Для расчета значений мощности по напряжению и амперметру можно было бы использовать отдельные вольтметр и амперметр вместо использования измерителя энергии для получения значений, но согласие может быть меньше из-за различий в точности приборов.

Набор данных измерения напряжения и тока для идентификации устройств со штепсельной нагрузкой в ​​домашних условиях

Сначала описывается аппаратное обеспечение, используемое для мониторинга устройств. Далее мы описываем выбранные приборы и их использование в разных домах. В следующих двух подразделах объясняется, как приборы распределяются по счетчику и объединяются. Наконец, в последних подразделах приведены известные проблемы и подробности о доступности данных и кода.

Установка для мониторинга

Все электрические измерения были собраны с использованием карты сбора данных National Instruments (NI-9215) (https: // www.ni.com/data-acquisition/). NI-9215 включает четыре канала аналогового ввода с одновременной дискретизацией и 16-битный аналого-цифровой преобразователь (АЦП), который мы используем для сбора измерений напряжения и тока. Они сохраняются в компьютере через USB-соединение, как показано на рис. 1.

Рис. 1

Измерительная установка для сбора данных.

Для измерения различных приборов они были подключены к удлинителю. Этот удлинитель потребляет незначительную мощность, так как горела небольшая лампа, что указывало на активность удлинителя.Как следствие, эта небольшая нагрузка измеряется во время сбора данных. С этого удлинителя измеряются ток и напряжение.

Ток измеряется токовыми клещами переменного тока Fluke i200 (https://en-us.fluke.com/products/all-accessories/Fluke-i200s.html) с частотой отсечки 10 кГц, что позволяет нам для дискретизации сигналов с частотным составом до 5 кГц в соответствии с теоремой Найквиста-Шеннона 23 . Эти токовые клещи имеют диапазон измерения от 0,5 до 240 А, с менее чем 3.Точность 5% + 0,5 А в диапазоне 48–65 Гц и фазовый сдвиг менее 6 ° для амплитуд, представляющих интерес в данном исследовании. Важно отметить, что если ток измеряется с высокой частотой, необходимо иметь зажим с высокой частотой среза. Некоторые из существующих наборов данных с высокой частотой дискретизации не учитывали это (например, BLUED 24 использовал трансформатор тока с частотой отсечки ~ 300 Гц). Fluke i200 подключается к NI-9215, см. Рис. 1.

Напряжение измеряется с помощью пробника осциллографа Pico-TA041 (https: // www.picotech.com/accessories/high-voltage-active-differential-probes/25-mhz-700-v-differential-probe). TA041 — это активный дифференциальный пробник, подходящий для измерений высокого синфазного напряжения до ± 700 В (постоянный ток + пиковый переменный ток). Его можно использовать с частотами сигнала до 25 МГц. Поскольку активные пробники значительно снижают емкостную нагрузку, они могут выполнять быстрые измерения сигнала с гораздо более высокой точностью воспроизведения, что делает их хорошо подходящими для высокочастотных измерений. Как и токовые клещи, Pico-TA041 подключается к NI-9215, см. Рис.1.

NI-9215 преобразует аналоговые сигналы напряжения и тока в цифровые и отправляет их через USB-соединение на компьютер. Цифровые сигналы имеют эффективное разрешение приблизительно 0,03 А по току и 0,03 В по напряжению. Библиотеки для разных языков программирования (например, Python, C ++, MATLAB и LabVIEW) могут использоваться для связи с NI-9215 при условии, что установлены правильные драйверы. Мы использовали MATLAB и LabVIEW и сохранили данные в файлах со значениями, разделенными запятыми (CSV).Справочные сценарии для воспроизведения этого процесса также доступны как часть набора данных.

Хотя конкретное оборудование, используемое в нашей контрольно-измерительной установке, может быть дорогостоящим, в последние годы стали доступны недорогие альтернативы с аналогичными или лучшими характеристиками (например, 25,26,27,28,29,30,31,32 ) .

Выбранные дома и бытовая техника

Всего было измерено 17 типов бытовой техники в 65 местах. К ним относятся одна лабораторная среда и 64 домохозяйства. Эти домохозяйства были набраны с помощью кампании по электронной почте и в основном состоят из домов аспирантов.Все домохозяйства расположены в Питтсбурге, штат Пенсильвания, США.

В таблице 2 дается обзор 17 типов устройств, их встречаемости в 65 местах (количество устройств) и количество раз, когда они отслеживались / активировались (количество экземпляров), как для субмеренных, так и для агрегированных случаев. Например, для типа холодильника 28 физически различных холодильников контролируются отдельно несколько раз, что приводит к 100 экземплярам этого типа прибора. Один из этих холодильников проверяется 79 раз, когда другие приборы были активны или были включены.Для шести типов устройств, которые находились в лабораторной среде, отслеживается только одно устройство. Эти приборы также использовались для генерации совокупных измерений. Обратите внимание, что данных о типе блендера меньше по сравнению с другими типами устройств, так как он сломался в середине эксперимента.

Таблица 2 Обзор различных устройств PLAID. R = резистивный, I = индуктивный, NL = нелинейный.

Все устройства были активированы путем подключения их к удлинителю и включения переключателя, если он есть.Однако необходимо сделать следующие замечания относительно предположений об активации:

  • Во время экспериментов блендер оставался пустым.

  • Холодильник был активирован после того, как он прогрелся путем открытия дверцы. Это обеспечило активацию двигателя.

  • Неизвестный режим работы холодильника был активирован двойным включением холодильника вскоре после одного.Второй раз активируется неизвестный режим.

  • Паяльник имеет двухфазный процесс активации: примерно через 6 секунд после активации наблюдается увеличение энергопотребления. Эти два события хранятся в двух отдельных файлах с меткой «паяльник».

Устройства с подсчетом

Каждый раз, когда устройство активируется, происходит переход состояния (событие) 10 .Когда приборы контролируются индивидуально, то есть погружаются в воду, активация измеряется вместе с несколькими секундами устойчивого состояния после этой активации. Это измерение фиксирует переходный пуск, содержащий информацию о существующих электрических компонентах и ​​возможной имеющейся инерции. Деактивация приборов не измеряется, потому что тогда электрическая цепь отключается, и информация о приборе больше не присутствует. Записанная продолжительность устойчивого состояния колеблется от 1 до 20 секунд.

Помимо мониторинга активации устройств, сохраняются следующие метаданные, если они доступны:

  • Производственные данные устройства: марка, год выпуска, номер модели, тип устройства (первый столбец таблицы 2), тип нагрузки, а также значения номинального тока, напряжения и потребляемой мощности.

  • Информация, касающаяся процесса сбора данных: время сбора данных, выраженное в месяце и году, частота выборки, общая продолжительность измерения и конкретный рабочий режим, который был измерен.

  • Идентификатор местоположения, который представляет собой строку (например, «house5» или «CMU lab»).

Сами измерения тока и напряжения хранятся в отдельных файлах CSV. Измерение сохраняется в двух столбцах: один для тока, выраженного в амперах, а другой для напряжения, выраженного в вольтах. Точность чисел — три десятичных знака. Поскольку частота дискретизации оставалась постоянной, не было необходимости связывать каждое измерение с меткой времени.Время, прошедшее относительно начала файла, может быть вычислено с использованием частоты дискретизации (например, для частоты 30 кГц точка 30000 появляется через одну секунду после начала).

Метаданные хранятся в одном файле JavaScript Object Notation (json), который содержит для каждого измерения пару атрибут-значение с именем файла CSV файла измерения в качестве атрибута и метаданные рассматриваемого измерения в виде Значение. Сами метаданные также структурированы как пары атрибут-значение, как описано во вставке 1.

Агрегированные устройства

Для измерения агрегированных сигналов несколько устройств активируются одно за другим. В отличие от случая с подводным счетчиком, также отслеживается деактивация. Это сделано потому, что другие устройства могут все еще работать после деактивации. 13 устройств, которые присутствовали в лабораторной среде, были использованы для создания агрегированных данных (см. Таблицу 2). Цель этого набора данных — собрать характеристики сигнала для комбинированной работы бытовых приборов.Полный охват всех комбинаторных возможностей был бы непрактичным. Действительно, существует 312 комбинаций 2 приборов, которые могут быть составлены из 13 приборов. Это составляет \ (4 \ cdot \ left (\ begin {array} {c} 13 \\ 2 \ end {array} \ right) \) комбинаций. Коэффициент умножения 4 относится к разному порядку, в котором 2 устройства могут быть активированы и деактивированы при условии, что сначала должны быть активированы 2 устройства, прежде чем можно будет деактивировать одно. Активация более двух устройств по очереди становится неразрешимой задачей, поскольку количество комбинаций растет экспоненциально с увеличением количества устройств.

Чтобы сделать количество комбинаций более управляемым, используется следующее разделение: типы устройств могут быть с линейной (L) или нелинейной (NL) нагрузкой. Нагрузка является линейной, если существует линейная зависимость между потребляемым ею током и подаваемым напряжением. Некоторые нагрузки, например, содержащие транзисторы и другую электронику, не ведут себя подобным образом и называются нелинейными нагрузками. Линейные нагрузки могут быть резистивными (R), емкостными (C) или индуктивными (I). Примерами резистивных, емкостных и индуктивных нагрузок являются, соответственно, лампочка, аккумулятор и двигатель.Пример нелинейной нагрузки — компьютер. Группировка приборов, присутствующих в лаборатории, дана в первом столбце Таблицы 2 в скобках. Как видно, нет доступных чисто емкостных нагрузок, оставив следующие группы: R, I и NL. Измеряются следующие комбинации внутри и между группами:

  • Выбираются два разных устройства из одной группы (например, A и B ) и объединяются всеми возможными способами при условии, что сначала необходимо активировать два устройства, а затем можно будет отключить одно.Измеряются все возможные варианты выбора приборов A, и B для каждой группы. Например, для резистивной группы, состоящей из 4 приборов, есть 6 различных вариантов выбора из двух приборов A и B , и каждый из них объединяется 4 способами, что приводит к 24 (= 6 · 4) измерениям.

  • Два разных устройства, каждое из отдельной группы , выбираются и комбинируются всеми возможными способами при условии, что сначала необходимо активировать два устройства, а затем можно будет отключить одно (см. Выше).Измеряются все возможные варианты выбора двух разных приборов, каждый из отдельной группы. Поскольку резистивная, индуктивная и нелинейная группа состоит из 4, 5 и 4 приборов соответственно, это приводит к 56 (= 4 · 5 + 4 · 4 + 5 · 4) выборам двух разных приборов. Поскольку каждый выбор комбинируется четырьмя возможными способами, всего получается 224 (= 56 · 4) измерения. Обратите внимание, что некоторые комбинации с блендером отсутствуют, потому что он сломался до окончания экспериментов.

  • Три разных устройства, каждое из одной группы , выбираются и комбинируются случайным образом при условиях, что все три устройства должны быть активированы, прежде чем одно будет деактивировано, и порядок активации такой же, как и деактивация.Поскольку количество возможных вариантов выбора и комбинаций устройств слишком велико, чтобы охватить их исчерпывающим образом, для выбора трех устройств и их порядка используется генератор случайных чисел. Это повторяется 60 раз.

Объединение приборов таким образом позволяет нам исследовать влияние, которое приборы одной и той же или разных групп оказывают друг на друга. Исследование этих данных укажет на необходимость дальнейшей разработки этого набора данных.Каждое из этих измерений выполняется только один раз.

Особый случай агрегирования устройств — это когда устройство (деактивируется) активируется во время переходного режима другого устройства. На рис. 2а приведен пример переходного режима работы кондиционера. Когда устройство активируется (деактивируется) во время переходной фазы, видно, что его поведение до / после события отличается. AC — единственный прибор в PLAID с достаточно большим и медленным переходным режимом, который позволяет одновременно (де) активировать приборы.Другие устройства (за исключением блендера, зарядного устройства для ноутбука, холодильника и обогревателя холодильника) были либо активированы, либо отключены в 5 различных случайных моментах времени во время переходного процесса переменного тока. Иллюстрация представлена ​​на рис. 2б, в. В конце концов, для этого особого случая фиксируются 80 (= 8 · 5 + 8 · 5) измерений. Это не было сделано для блендера, так как он уже сломался, а также для зарядного устройства ноутбука, холодильника и обогревателя холодильника, поскольку эти приборы активируются путем подключения вилки к линии электропитания, и было невозможно выполнить это в течение периода времени, в течение которого временное поведение имеет место.

Рис. 2

Пример агрегированных данных, где приборы активируются (деактивируются) во время переходного режима работы кондиционера (AC). ( a ) Показан переходный процесс потребления тока переменного тока (submetered / 1825.csv). ( b ) CFL активируется во время переходного процесса AC (агрегированный / 484.csv). ( c ) CFL деактивирован в переходном режиме AC (агрегированный / 485.csv).

Другой частный случай — использование паяльника с двухфазным процессом активации (см. Рис.3а). В ранее описанных измерениях другие приборы активируются (отключаются) только тогда, когда паяльник достигает второй стадии своего включения. Чтобы завершить набор данных, мы также собрали данные о том, где устройства активируются (деактивируются) на первом этапе активации паяльника. В частности, для прибора A два измерения фиксируются следующим образом:

  • Устройство A активируется между первым и вторым этапами активации паяльника.Как только активация обоих приборов завершена, паяльник и паяльник деактивируются по очереди, как показано на рис. 3b.

  • Устройство A и паяльник активируются по очереди. Затем прибор A деактивируется между первым и вторым этапами активации паяльника, как показано на рис. 3c.

Рис. 3

Пример агрегированных данных, где устройства активируются (деактивируются) во время первого этапа активации паяльника (SI).( a ) Отображается переходный процесс потребления тока CFL (submetered / 1745.csv). ( b ) CFL активируется во время первой фазы активации паяльника (SI) (агрегированный / 558.csv). ( c ) CFL деактивируется во время первой фазы активации паяльника (SI) (агрегированный / 559.csv).

Для каждого типа устройства указанные выше измерения выполняются только один раз, поскольку повторение экспериментов приведет к почти идентичным событиям, поскольку время и потребление тока между двумя этапами активации всегда одинаковы.Это делается для всех остальных устройств, в результате получается 24 (= 2 · 12) измерений.

Измерения хранятся в файлах CSV. В таблице 3 представлен обзор файлов, соответствующих каждому эксперименту. Мета-данные имеют ту же структуру, что и вложенные данные, и расширяют ее, добавляя массив устройств, отслеживаемых в файле. Каждое устройство характеризуется своими производственными данными (см. Метаданные скрытых данных) и временными метками активации и деактивации. Метки времени выражаются с помощью индексов, по которым можно рассчитать время, прошедшее с начала файла, с использованием известной частоты дискретизации 30 кГц.Индекс представляет момент включения прибора, а не момент, когда прибор переходит в устойчивое состояние. Обратите внимание, что паяльник вызывает два события при его активации, по одному для каждой фазы активации, и оба отмечены. Так же, как и для метаданных вложенных данных, метаданные агрегированных данных структурированы как пары атрибут-значение, как описано во вставке 1, где добавления выделены курсивом.

Таблица 3 Обзор соответствия между номером файла и экспериментом для агрегированных данных.

Известные проблемы

Некоторые проблемы присутствуют в PLAID. При индивидуальном мониторинге приборов в версии 2014 (вложенные файлы с идентификаторами от 1 до 1027) калибровка не проверялась каждый раз, когда установка менялась местами. В качестве примера, гистограмма на рис. 4 показывает распределение максимальных значений тока и напряжения для типа вакуумного прибора, указывая на большой разброс значений, поскольку максимальные значения тока находятся в диапазоне от 5,4 А до 70.7 А, а максимальное значение напряжения находится в диапазоне от 159,02 В до 383,7 В. Некоторая разница в значениях может быть объяснена тем фактом, что существует 15 различных пылесосов, но самые маленькие значения предполагают ошибку калибровки. Как следствие, для дальнейшей обработки необходим этап нормализации данных. Это должен сделать пользователь.

Рис. 4

Гистограммы максимальных значений тока и напряжения в установившемся режиме для измеренных пылесосов.

Таблица 2 также показывает, что данные очень несбалансированы (например,g., 85 экземпляров для типа прибора с обогревателем по сравнению с 230 экземплярами для типа прибора с компактной люминесцентной лампой). Этот дисбаланс необходимо учитывать при оценке, например, автоматической классификации 3 .

Дополнительная незначительная проблема заключается в том, что метаданные, касающиеся производства устройств, довольно часто остаются пустыми для замерщика, как видно в таблице 4. Наличие этой информации может быть полезно для сравнения энергопотребления между различными поколениями устройств. бытовой техники или разных марок.

Таблица 4 Количество экземпляров, для которых заполнены поля метаданных.

Блок 1. Формат файлов метаданных для субмеренных данных

‘устройство’: {

‘бренд’: »,

‘текущий’: » ,,

‘загрузка’: »,

‘год изготовления’: »,

‘номер_модели’: »,

‘примечания’: »,

‘тип’: »

‘напряжение’: »},

‘мощность’ : »},

‘header’: {

‘collection_time’: »,

‘notes’: »,

‘sampling_frequency’: »},

‘instance’: ‘length’: »,

‘status’: »},

‘location’: »}

Ампер, ватт и вольт: руководство по измерению мощности

Вы, вероятно, читаете эту статью с электронного устройства.По определению это означает, что вы используете электричество для просмотра. Это может быть электроэнергия от сети или просто аккумулятор, подключенный к вашему компьютеру или телефону. Если вы используете питание от сети, электричество поступает на ваше устройство переменным током, обычно называемым переменным током. Однако, если оно поступает от аккумуляторной батареи, ваше устройство получает питание в виде постоянного или постоянного тока. Хотя вы, вероятно, встречали эти термины в повседневном использовании энергии, большинство людей не понимают, что они означают.

Вы используете энергию для разных целей в повседневной жизни. Эти виды использования включают освещение, запуск промышленных машин, развлечения, обучение и т. Д. Периодически ваша энергетическая компания отправляет вам счета за потребленную электроэнергию. Вот когда пригодится лучшее понимание измерения энергии.

В этой статье мы рассмотрим различные единицы измерения выходной энергии и энергопотребления. Мы включим очень базовую разбивку значений единиц, используемых в этом процессе.Основные единицы измерения — амперы, ватты и вольт. Вы можете встретить эти термины на этикетках аккумуляторов, источников питания, схемах устройств, описаниях продуктов и в других местах. Ниже приводится базовое, но подробное объяснение этих различных измерений.

Вт

Возможно, вы слышали, что энергетическая компания указывает мощность в единицах, называемых ваттами. Итак, что такое ватт? Это обозначение, используемое для измерения энергии. Проще говоря, это устройство, которое расскажет вам о количестве энергии, которое устройство использует при работе от электричества.Большинство производителей электроприборов наносят эту цифру на упаковку прибора. Если его нет на упаковке, вы можете поискать его в инструкции по эксплуатации оборудования.

Например, лампочка с маркировкой 25 Вт потребляет 25 Вт из вашей линии электропередачи, когда вы ее включаете. Количество используемой энергии также измеряется с учетом других факторов, таких как время. Например, у нас могут быть ватт-часы и киловатт-часы. Ватт-час — это мера того, сколько электроэнергии потребляет электроприбор за определенный период времени.Обозначение таймфрейма обычно час.

Например, вы можете ожидать, что прибор с маркировкой 300 Вт будет потреблять примерно такое количество электроэнергии, если оставить его включенным на час. Точно так же киловатт-час (кВтч) — это знакомый вам символ. Это цифра, которую ваша энергетическая компания использует для выставления счетов. В вашем счете эта единица будет использоваться для указания общего количества энергии, потребляемой всеми вашими приборами. Киловатт представляет 1000 ватт. Следовательно, киловатт-час — это составная единица, равная 1000 ватт мощности, выдерживаемой в течение часа.Такие устройства, как посудомоечные машины, потребляют в среднем 500 кВтч в год. С другой стороны, мегаватт эквивалентен 1000 киловатт или миллиону ватт. Вы используете такую ​​мощность для питания крупных предприятий, таких как фабрики или города.

Ампер

Термин «сила тока» используется для определения силы электрического тока. Чтобы лучше понять, как все это работает, нужно также знать о напряжении. Мы обсудим напряжение как давление в колодце электричества, которое проходит в вашем доме.Следовательно, мы можем рассматривать ампер как единицу электрического тока, необходимую для работы прибора. С общей точки зрения, более крупные приборы потребляют большую силу тока.

Следовательно, как указано выше, ампер — это просто измерение тока, используемого конкретным устройством. Устройства с большей мощностью работают быстрее и лучше. Однако это будет стоить вам больше с точки зрения электричества. Чтобы уменьшить свои счета за электричество, вам нужно будет пересмотреть свои приборы и выяснить, какие из них вы можете отказаться.Для достижения аналогичного результата вы также можете рассмотреть возможность использования приборов с более низким номинальным током.

При физическом поражении электрическим током сила тока является фактором, определяющим, насколько опасно событие. Поскольку вы точно не знаете, какой ток проходит через них, вам непременно следует стараться держаться подальше от открытых источников питания. В худшем случае — поражение электрическим током.

Вольт

Мы только что обсудили ампер как единицу измерения силы тока, необходимой конкретному устройству для работы.Чтобы ток мог добраться до нужного места, ему нужна транспортная единица. Следовательно, напряжение — это мера силы, необходимой для передачи тока в ампер против сопротивления используемого материала. Проще говоря, напряжение — это мера давления электричества.

Как показывает практика, напряжение всегда должно быть постоянным. Слишком высокое напряжение приведет к перегрузке ваших устройств при подключении. Если вы видите, что свет в вашем доме тускнеет, это обычно связано с недостаточным напряжением, чтобы протолкнуть ток в лампочки.

В большинстве электроустановок есть автоматический выключатель. Они позволяют определенному количеству тока проникать в ваш дом для питания ваших бытовых устройств. Если сила тока превышает номинальную для автоматического выключателя, он отключает ток. Это жизненно важно для защиты ваших устройств и домашней проводки.

Как электричество попадает в ваш дом

Электроснабжение приходит к вам домой от электросети через два 120-вольтовых провода, которые обеспечивают общую мощность 240 вольт.Электроэнергия поступает в ваш дом через мачту и главные служебные кабели (или, в некоторых случаях, подземные кабели). По пути он проходит через счетчик электроэнергии, который записывает ваше общее использование. Как только он входит в ваш дом, начальная остановка подачи электроэнергии — это ваша сервисная панель.

Как определяется сила тока в вашем доме?

Размер блока питания в вашем доме определяет количество устройств, которые вы можете использовать одновременно. Блок питания на 200 ампер позволит вам использовать несколько устройств одновременно.Однако 60 ампер может быть недостаточно для одновременной работы электрического водонагревателя, плиты и фена. Чтобы измерить вашу электрическую сеть, исследуйте основные компоненты системы электроснабжения вашего дома — кабель, кабелепровод, счетчик, панель и главный автоматический выключатель — чтобы определить, какой из них имеет наименьшую силу тока. Самый низкий рейтинг — это общий рейтинг источника питания вашего дома.

Дополнительная информация об измерениях

Как вы уже прочитали, важно понимать, сколько энергии потребляют ваши устройства.Если у вас есть дом или коммерческая недвижимость в Фредерике, штат Мэриленд, вы можете связаться с Wenbrooke Services для получения дополнительной информации. Мы предлагаем отличные услуги по электричеству, охлаждению и отоплению на всей территории округа Грейтер-Фредерик. У нас есть опыт и подготовка, чтобы понять, как ватты, амперы и вольт работают вместе, чтобы дать вашему дому достаточно энергии.

В Wenbrooke Services мы также предлагаем услуги, связанные с заменой электропроводки, генераторами, планами технического обслуживания и аварийными поломками. Фактически, мы предоставляем полный спектр электрических и солнечных услуг.Вы даже можете связаться с нами, если вам нужны услуги по отоплению или охлаждению, такие как ремонт, техническое обслуживание или установка. Наши специалисты обладают высокой квалификацией, чтобы дать надежный совет и помощь. Чтобы узнать больше обо всех способах, которыми мы можем вам помочь, позвоните нам сегодня.

Что такое основная мера электроэнергии?

Все, что стоит измерить, связано с единицей измерения. В США мы используем дюймы и футы для измерения высоты объекта, фунты и унции для измерения веса объекта и градусы Фаренгейта для измерения температуры объекта.А как насчет электричества? Какие единицы измерения или используются, чтобы говорить об электричестве?

Прежде чем мы поговорим о том, как измерить электричество, нам сначала нужно понять, что это такое. На базовом уровне электричество — это движение электронов. Ваш компьютер, ваш свет, ваш телевизор, ваш холодильник и т. Д. — все работают с использованием одного и того же основного источника энергии — движения электронов.

Когда мы говорим о силе электричества, на самом деле мы говорим о заряде, создаваемом движущимися электронами.

Основными единицами измерения электричества являются ток, напряжение и сопротивление.

Ток (I)

Ток, измеряемый в амперах, — это скорость протекания заряда — скорость движения электронов. Амперы, или амперы, являются основной единицей измерения электричества и измеряют, сколько электронов проходит через точку каждую секунду. Один ампер равен 6,25 х 1018 электронов в секунду.

Напряжение (В)

Напряжение, измеряемое в вольтах, — это разница зарядов между двумя точками.Проще говоря, это разница в концентрации электронов между двумя точками.

Сопротивление (R)

Сопротивление — это способность материала сопротивляться прохождению заряда (тока). Измеряется в омах.

Аналогия с водопроводной трубой

Теперь давайте применим эти идеи. Наиболее распространенная аналогия, используемая для понимания этих идей, — это вода в трубе. Когда вы думаете о том, как быстро вода может двигаться по трубе, необходимо учитывать три основных компонента: давление воды, скорость потока и размер трубы.Чтобы объединить эти две идеи, напряжение эквивалентно давлению воды, ток — это скорость потока, а сопротивление — это размер трубы.

Итак, когда мы говорим об этих величинах, мы на самом деле описываем движение заряда и, следовательно, поведение электронов. Цепь — это замкнутая петля, которая позволяет заряду перемещаться из одного места в другое. Компоненты схемы позволяют нам контролировать этот заряд и использовать его для работы.

Закон Ома

Закон Ома — это основное и очень важное уравнение, которое используется для определения взаимодействия тока, напряжения и сопротивления.В нем говорится, что ток равен напряжению, деленному на сопротивление, или I = V / R. Закон Ома можно использовать для точного описания проводимости большинства электропроводящих материалов. Если вы знаете два значения, можно определить третье. Три варианта этого уравнения: I = V / R, V = IR, R = V / I

Ватт

Есть еще один термин, который вы, возможно, слышали применительно к электричеству: ватты. Ватты измеряют скорость использования или передачи энергии, а не только для электроники.Ватт — это основная единица измерения электрической, механической или тепловой мощности. Один ватт равен одному амперу при давлении в один вольт. (Ватт = Ампер x Вольт)

Для более подробного изучения напряжения, тока, сопротивления и закона Ома прочтите этот пост.

Глоссарий общих терминов измерения электроэнергии и мощности

Термин Определение
AC Сокращение для переменного тока, это электрический ток, который периодически меняет направление 60 раз в секунду (60 Гц ), тогда как постоянный ток течет только в одном направлении.Измерители мощности DENT предназначены для измерения переменного тока с помощью трансформаторов тока.
Ампер-час Ампер-час (Ач) — это единица электрического заряда, имеющая размерность электрического тока, умноженного на время, равная заряду, переносимому постоянным током в один ампер, протекающим в течение одного часа.
Ампер (ампер) Ампер — это единица измерения электрического тока; количество тока, протекающего в цепи при электродвижущей силе в один вольт и при сопротивлении в один Ом.Сокращенно amp. Измерители мощности DENT предназначены для измерения многих параметров, в том числе силы тока.
Усилитель / интегратор Схема усилителя / интегратора встроена в несколько продуктов DENT, включая мВ трансформаторы тока RōCoil (снятые с производства), серию PowerScout и измеритель ELITEpro XC. Эта схема, подключенная к выходу пояса Роговского, выдает выходной сигнал, пропорциональный току. В случае RōCoil мВ эта схема должна получать внешнее питание с помощью настенного трансформатора (PX-XFMR).
Каналы аналогового ввода Каналы аналогового ввода полезны при использовании в сочетании с измерениями мощности для корреляции потребления электроэнергии с окружающей средой, производительностью оборудования HVAC или другими условиями процесса. Типичное использование может включать регистрацию температуры окружающей среды, температуры в здании, солнечной инсоляции, давления в резервуаре, расхода в воздуховоде и т. Д. Например, ELITEpro XC принимает токовую петлю с внешним питанием 0 / 4-20 мА или несимметричные датчики 0-30 В пост. .
ANSI Сокращенное обозначение Американского национального института стандартов, который является частной некоммерческой организацией, которая наблюдает за разработкой добровольных согласованных стандартов для продуктов, услуг, процессов и систем в США. Некоторые продукты DENT соответствуют требованиям ANSI по точности (например, PowerScout 3037 соответствует стандарту точности ANSI C12.20-2010 для производительности класса 0,2 для коммерческих предприятий).
Полная мощность (кВА) Произведение напряжения и тока цепи без привязки к фазовому углу.Измерители мощности DENT предназначены для измерения многих параметров, включая полную мощность.
ASHRAE Аббревиатура Американского общества инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха. ASHRAE проводит исследования, пишет стандарты и проводит конференции для повышения квалификации. DENT участвует в одном мероприятии ASHRAE, AHR Expo, которое проводится ежегодно в январе или феврале.
AWG AWG — это сокращение от American Wire Gauge; стандарт для измерения сечения проводов (электрических проводников).Площадь поперечного сечения каждого датчика является важным фактором для определения его допустимой нагрузки по току.
BACnet BACnet — это протокол связи для сети автоматизации и управления зданиями (BAC), использующий стандарты ASHRAE, ANSI и ISO 16484-5. BACnet был разработан для обеспечения связи между системами автоматизации и управления зданиями для таких приложений, как системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC) и связанное с ними оборудование.Приборы серии DENT PowerScout поддерживают связь через BACnet. Посетите веб-сайт BACnet для получения дополнительной информации.
Двунаправленное измерение Счетчик, способный измерять как поставленную / импортируемую (+ кВт) мощность, так и полученную / экспортируемую (-кВт) мощность. Термин «двунаправленный учет» широко используется в приложениях с возобновляемыми источниками энергии.
Знак CE Знак CE является обязательным для определенных продуктов, продаваемых в Европейской экономической зоне.Он аналогичен Декларации соответствия FCC, используемой на некоторых электронных устройствах, продаваемых в США. Знак CE означает, что продукт соответствует высоким требованиям безопасности, здоровья и защиты окружающей среды.
Накладные трансформаторы тока Накладные трансформаторы тока предназначены для работы одной рукой во время временных энергоаудитов. Они разработаны для широкого применения в компактной форме. Накладные трансформаторы тока чаще всего продаются с приборами ELITEpro XC, поскольку их простая в использовании конструкция делает их идеальными для временных измерительных проектов.
Проводник Материал, через который передается электричество, например, электрический провод, линия передачи или шина. Трансформаторы тока размещаются вокруг проводника для измерения потока электричества.
Трубопровод Трубчатый материал, используемый для изоляции и защиты одного или нескольких электрических проводников. Кабелепровод чаще всего используется в стационарных установках с измерителями PowerScout.
Подключенная нагрузка Устройство, потребляющее электроэнергию, подключенное к генерирующей системе.Пример: электродвигатель.
CONTACTlogger ™ CONTACTlogger, одна из моделей из серии DENT SMARTlogger, предназначен для мониторинга замыканий реле, переключателей и цифровых сигналов включения / выключения. Он поставляется с парой проводов длиной 3 фута, которые подключаются к переключателю или реле. CONTACTlogger можно использовать только на обесточенных устройствах с «сухим контактом».
Зажимы «Крокодил» Также называются «зажимами из кожи аллигатора». Зажимы Croc подключаются к концам выводов напряжения на приборах ELITEpro XC.Они используются для подключения счетчика к напряжению внутри электрического щита. Доступны пять цветов: синий, черный, красный, белый и желтый (обычно используются только в установках за пределами США).
CT Также называется «трансформатор тока» или «датчик тока». ТТ — это тип трансформатора, который используется для измерения переменного тока. Они производят переменный ток во вторичной обмотке, который пропорционален переменному току в первичной обмотке. ТТ DENT подключаются непосредственно к измерителям мощности ELITEpro XC или PowerScout и доступны в различных диапазонах и стилях тока.Они выбираются в зависимости от того, сколько ампер необходимо измерить, и ограничений физического размера.
CTlogger ™ CTlogger, одна из моделей из серии DENT SMARTlogger (снята с производства в 2019 г.), предназначен для контроля состояния электрической нагрузки с помощью клещевого трансформатора тока. ТТ подключается к любому проводнику переменного тока 0,25 А или более. Регистратор активируется, когда через провод к контролируемому устройству протекает ток более 0,25 А.
Датчик тока Также называется «трансформатор тока» или «CT». Датчики тока — это тип трансформатора, который используется для измерения переменного тока. Они производят переменное напряжение, пропорциональное переменному току в первичной обмотке. ТТ DENT подключаются непосредственно к измерителям мощности ELITEpro XC или PowerScout и доступны в различных диапазонах и стилях тока, в том числе с разъемным сердечником, зажимом, сплошным сердечником (пончик или тороид) или катушкой Роговского. Они выбираются в зависимости от того, сколько ампер необходимо измерить, и ограничений физического размера.
Трансформатор тока Также называется «датчик тока» или «CT». Трансформаторы тока — это трансформаторы, которые используются для измерения переменного тока. Они производят переменный ток во вторичной обмотке, который пропорционален переменному току в первичной обмотке. ТТ DENT имеют встроенный нагрузочный резистор для преобразования токового выхода трансформатора в выход 333 мВ и подключаются непосредственно к измерителям мощности ELITEpro XC или PowerScout и доступны в различных диапазонах тока и стилях.Они выбираются в зависимости от того, сколько ампер необходимо измерить, и ограничений физического размера.
Окно трансформатора тока Окно трансформатора тока иногда называют его «открытием». Проводник, который вы хотите измерить, помещается внутри окна ТТ. Вы должны убедиться, что окно ТТ достаточно велико, чтобы в нем мог поместиться ваш проводник. Проводники могут иметь размер от небольшого провода до большой шины.
DATApro ™ Снятый с производства в 2011 году, DATApro был разработан для измерения, хранения и анализа до 100 000 записей данных со всех типов датчиков, таких как газовые, водяные, электрические, паровые, HVAC, сжатый воздух. , твердые или жидкие отходы, безопасность, погодные условия или производственные технологические линии.ELITEpro XC с четырьмя аналоговыми входными каналами является продуктом замены.
DC Постоянный ток или постоянный ток — это однонаправленный поток электрической карты. Постоянный ток вырабатывается такими источниками, как батареи, источники питания, термопары, солнечные элементы или динамо-машины. Электрический ток течет в постоянном направлении, что отличает его от переменного тока. «Датчики на эффекте Холла» — это датчики, которые могут измерять постоянный ток. DENT не имеет датчика этого типа.
Дельта Схема треугольника — это трехфазная электрическая конфигурация, в которой для передачи требуются три провода. Системы Delta обычно используются для любых больших двигателей или нагревателей, которым не нужна нейтраль. Дельта также используется при передаче электроэнергии, потому что прокладывать четвертый нейтральный провод на большие расстояния дорого.
Плата до востребования Плата за максимальную скорость использования электроэнергии в часы пик расчетного периода.Плата за потребление взимается на основе возможного спроса на энергию, а не на основе фактически потребленной энергии.
ELITEpro ™ Записывающий многофазный измеритель мощности ELITEpro, снятый с производства в 2011 году, был разработан для точного определения потребления электроэнергии и количественной оценки потребления путем измерения, хранения и анализа вольт, ампер, ватт, вольт-ампер (ВА), реактивные вольт-амперы (ВАР), киловатты (кВт), киловатт-часы (кВтч), кВАч, кВАч и коэффициент мощности. Он был прекращен с выпуском измерителя мощности ELITEpro SP.
ELITEpro SP ™ Измеритель мощности ELITEpro SP, снятый с производства в 2013 году, был разработан для замены записывающего многофазного измерителя мощности ELITEpro. В качестве прямой замены он предлагал многие из тех же измерительных возможностей, но с увеличенным объемом памяти. Кроме того, ELITEpro SP имел сетевое питание, 8 МБ памяти и стандартный порт USB. Как и ELITEpro до него, этот счетчик был разработан для точного определения потребления электроэнергии и количественной оценки потребления путем измерения, хранения и анализа вольт, ампер, ватт, вольт-ампер (ВА), вольт-ампер реактивных (VAR), киловатт (кВт), киловатт-часы (кВтч), кВАч, кВАрч и коэффициент мощности.Эта модель также была первой ELITEpro, которая позволила использовать трансформаторы тока RōCoil (Роговского) без внешнего усилителя / интегратора. Впоследствии ELITEpro SP был заменен на ELITEpro XC.
ELITEpro XC ™ Представленный в 2013 году, ELITEpro XC представляет собой текущее поколение измерителей серии ELITEpro, представленных на рынке. Он был разработан для замены ELITEpro SP. Как и ELITEpro SP, он предназначен для точного определения использования электроэнергии и количественной оценки потребления путем измерения, хранения и анализа вольт, ампер, ватт, вольт-ампер (ВА), реактивных вольт-ампер (VAR), киловатт (кВт), киловатт-часов. (кВтч), кВАч, кВАрч и коэффициент мощности.Он имеет 16 МБ памяти, стандартный Ethernet, стандартный USB и ряд коммуникационных опций, включая Wi-Fi и Bluetooth.
Программное обеспечение ELOG Программное обеспечение ELOG — это программа на базе Windows, предназначенная для настройки счетчиков серии ELITEpro, отображения измеренных значений, а также извлечения и анализа собранных данных. ELOG графически отображает записанные данные, выполняет анализ и упрощает автоматический удаленный сбор данных. ELOG предоставляется бесплатно при покупке ELITEpro XC, а также его можно бесплатно загрузить на веб-сайте DENT.
Энергоаудит Процесс определения энергопотребления здания или объекта с помощью различных методов. Цель аудита — выявить возможности снижения энергопотребления с целью экономии денег с течением времени. ELITEpro XC обычно используется для проведения энергоаудита в коммерческих и промышленных приложениях.
ETL ETL признан NRTL в Соединенных Штатах и, в аналогичном качестве, как испытательная организация и сертификационный орган в Канаде Советом по стандартам Канады.Продукт, отмеченный знаком ETL, соответствует минимальным требованиям установленных стандартов безопасности и обычно считается эквивалентом знака UL. Трансформаторы тока с разъемным сердечником DENT внесены в список ETL (cETLus).
Частота Число циклов, через которые переменный ток проходит в секунду; в США стандарт выработки электроэнергии составляет 60 циклов в секунду (60 Гц). Измерители серий DENT ELITEpro XC и PowerScout могут выполнять измерения на частоте 60 Гц или 50 Гц (как настроено в программном обеспечении).
Плавленые зажимы для крокодилов Иногда также именуются «Плавленые зажимы-крокодилы». Как и стандартные зажимы типа «крокодил», плавкие зажимы «крокодил» подключаются к концам выводов напряжения на приборах ELITEpro XC. Они отличаются от обычных зажимов типа «крокодил», поскольку в них есть предохранитель на 500 мА. Они используются для подключения счетчика к напряжению внутри электрического щита. Доступны пять цветов: синий, черный, красный, белый и желтый (обычно используются только в установках за пределами США).
Заземление Заземление — это защитный проводник с низким сопротивлением на пути к земле. Его часто называют «заземляющим проводом» или «защитным заземлением». Он либо голый, либо с зеленой изоляцией.
Горячий Горячий — это любой проводник (провод или иным образом), подключенный к электрической системе, имеющий электрический потенциал относительно электрического заземления или нейтрали.
Инвертор Устройство, которое преобразует электричество постоянного тока (например, от солнечного фотоэлектрического модуля или массива) в переменный ток для использования непосредственно для управления приборами или для подачи энергии в электрическую сеть.
Киловатт (кВт) Стандартная единица электрической мощности, равная одной тысяче ватт или потребляемой энергии со скоростью 1000 Джоулей в секунду.
Киловатт-час (кВтч) Единица или мера электрической энергии или потребления в 1000 Вт в течение одного часа; эквивалент 3 412 британских тепловых единиц.
Ветвь Ветвь обычно означает «горячую ветвь» и является одним из нескольких горячих проводников в электрической системе.Наиболее распространенные системы с одной расщепленной фазой, 240 В, имеют нейтраль и две горячие ветви. Наиболее распространенные трехфазные системы будут иметь три горячих вывода, по 208 В друг к другу и по 120 В к нейтрали.
LIGHTINGlogger ™ LIGHTINGlogger, одна из моделей серии DENT SMARTlogger, предназначен для отслеживания состояния включения / выключения освещения. Внутренний фотодатчик обнаруживает ближайший источник света и записывает его состояние с отметкой времени и даты.
Линейное питание Линейное питание является стандартной функцией приборов серий ELITEpro XC и PowerScout.Это позволяет питать счетчик от измеряемой службы напряжения. Инструменты с питанием от сети не нужно подключать к розетке или использовать батарею для работы.
Нагрузка Нагрузка — это устройство, цепь или система, потребляющая электроэнергию (например, холодильник или здание), подключенная к генерирующей системе.
MAGlogger ™ MAGlogger, одна из моделей серии DENT SMARTlogger (снята с производства в 2019 г.), предназначен для крепления к корпусу двигателя.Он содержит датчик магнитного поля, который может определить, работает ли двигатель. Он записывает свой рабочий график с отметкой времени и даты.
Измерение и проверка Также называется «M&V». Это термин, применяемый к процессу количественной оценки экономии, обеспечиваемой мерой по энергосбережению, а также к подсектору энергетической отрасли, задействованному в этой практике. ELITEpro XC обычно используется для проектов M&V.
Modbus Modbus — это протокол последовательной связи, первоначально опубликованный компанией Modicon (ныне Schneider Electric) в 1979 году для использования с ее программируемыми логическими контроллерами (ПЛК).Простой и надежный, с тех пор он стал де-факто стандартным протоколом связи и теперь является общедоступным средством подключения промышленных электронных устройств. Приборы серии DENT PowerScout могут обмениваться данными по протоколу Modbus.
Многоконтурная Счетчики PowerScout серии HD являются многоконтурными или многоканальными, что означает, что они могут одновременно контролировать комбинацию трехфазных и / или однофазных цепей. Например, их можно использовать для контроля сети и нескольких цепей освещения в одной электрической панели.
NEC Национальный электротехнический кодекс, или NEC, представляет собой набор правил, которые способствовали тому, что электрические системы в Соединенных Штатах стали одними из самых безопасных в мире. Цель NEC — обеспечить проектирование и установку безопасных электрических систем. Национальная ассоциация противопожарной защиты (NFPA) спонсирует NEC с 1911 года. NEC меняется по мере развития технологий и совершенствования компонентов. NEC обновляется каждые три года.Следование NEC требуется в большинстве мест.
NEMA Национальная ассоциация производителей электрооборудования, или NEMA, является крупнейшей торговой ассоциацией производителей электрического оборудования в США. Помимо лоббирования, NEMA публикует более 600 стандартов, руководств по применению, официальных и технических документов. Клиенты часто спрашивают о корпусах с определенными «рейтингами NEMA», такими как 4X. DENT Instruments является членом NEMA.
Чистое измерение Чистая энергия = потребленная энергия — произведенная энергия . Чистое измерение — это практика использования одного счетчика для измерения потребления и выработки электроэнергии небольшим генерирующим объектом (например, дом с ветровой или солнечной фотоэлектрической системой). Произведенная или потребляемая чистая энергия продается или покупается у поставщика электроэнергии, соответственно. Многоконтурные счетчики PowerScout обычно используются в приложениях Net Metering.
Нейтраль Нейтральный провод является обратным проводником цепи. Электротехнические нормы США требуют, чтобы нейтраль не была переключена и не снабжена предохранителями и чтобы она была заземлена только на сервисной панели и ни в какой другой точке системы электропроводки здания.
PhaseChek ™ PhaseChek ™ — это запатентованная технология (патент № 7,612,552), которая позволяет пользователю видеть, когда датчики тока на измерителе были неправильно подключены или подключены.Это значительно сокращает время настройки и помогает устранить ошибки при установке. PhaseChek доступен на приборах серий ELITEpro XC и PowerScout.
Перенаправление портов Перенаправление портов позволяет удаленным компьютерам (например, компьютерам в Интернете) подключаться к определенному компьютеру или службе в частной локальной сети (LAN). В случае ELITEpro XC с Ethernet переадресация портов позволяет удаленное соединение между ELITEpro XC и компьютером в другой сети через межсетевой экран через программное обеспечение ELOG.
Коэффициент мощности В электротехнике коэффициент мощности системы электроснабжения переменного тока определяется как отношение реальной мощности, протекающей к нагрузке, к полной мощности в цепи и является безразмерным числом в замкнутый интервал от -1 до 1. Коэффициент мощности меньше единицы означает, что формы сигналов напряжения и тока не совпадают по фазе, что снижает мощность нагрузки. Коэффициент мощности (aPF и dPF) измеряется приборами серий ELITEpro XC и PowerScout.
PowerScout Series PowerScout — это торговое наименование, данное линейке измерительных приборов DENT Instruments. PowerScout, как правило, постоянно устанавливаются на электрических панелях, чтобы постоянно получать информацию о потреблении энергии. Они доступны в одноконтурном (PowerScout 3037) и многоконтурном (PowerScout HD Series) версиях.
Импульсный вход Импульсные входы доступны на PowerScout 24 и используются для подсчета, накопления и масштабирования импульсов, полученных от внешних счетчиков, инициирующих импульс, таких как счетчики газа, воды или других электрических счетчиков, не принадлежащих компании DENT.
Импульсный выход Импульсные выходы доступны на счетчиках PowerScout Series и используются для отправки кВтч или других импульсов на устройство счета импульсов, такое как регистратор данных.
Уровень дохода Измерители уровня дохода и трансформаторы тока соответствуют строгим требованиям к испытаниям и точности. Как правило, они соответствуют требованиям класса ANSI C12.20-2010 с точностью выше 1% (см. Серии PowerScout). Термин «уровень дохода» в общем случае может означать разные вещи для разных организаций.Возможно, измеритель соответствует требованиям к точности класса 0,2, но, если он не будет использоваться в паре с таким же точным или лучшим CT, конечный результат может считаться или не считаться «доходной оценкой».
RMS (среднеквадратичное значение) Для циклически переменного электрического тока RMS равно значению постоянного тока, которое могло бы вызвать такое же среднее рассеивание мощности в резистивной нагрузке. Измерители DENT ELITEpro XC и PowerScout обеспечивают точное измерение среднеквадратичных значений с использованием высокоскоростной цифровой обработки сигналов (DSP).
RoCoil ™ RōCoil — это торговая марка DENT для нашей линейки датчиков тока с катушкой Роговского. RōCoils известны своими удобными для установщика функциями, такими как большой размер окна, малый вес, широкий диапазон тока и механическая гибкость для установки в тесных помещениях. RōCoils можно использовать как с приборами ELITEpro XC, так и с PowerScout.
RoCoil ™ мВ RōCoil мВ, производство прекращено в 2019 году, это торговое название DENT для нашей линейки датчиков тока с катушкой Роговского, которые включают схему усилителя / интегратора на подводящем проводе.Эта схема позволяет использовать эти трансформаторы тока в измерителях, не имеющих встроенной схемы усилителя / интегратора (например, в унаследованном измерителе ELITEpro). Эта схема означает, что RōCoil mV требует внешнего источника питания, обычно обеспечиваемого сетевым адаптером (PX-XFMR).
RoCoil ™ TCA-5 RōCoil TCA-5, снятый с производства в 2019 году, представляет собой трехканальный интегрирующий трансдуктивный усилитель (TCA), который преобразует электрический выходной сигнал 131 мВ / 1000 A от датчика RōCoil в 5-амперный Переменный ток, имитирующий традиционный измерительный трансформатор тока.RōCoil TCA-5 разработан для обеспечения совместимости трансформаторов тока RōCoil с измерителями входной мощности тока 5 А.
Датчик тока катушки Роговского Катушка Роговского, названная в честь Вальтера Роговского, представляет собой электрическое устройство для измерения переменного тока или высокоскоростных импульсов тока. Он состоит из спиральной катушки с проводом, вывод которого от одного конца возвращается через центр катушки к другому концу, так что оба вывода находятся на одном конце катушки. Затем катушка наматывается на проводник, ток которого необходимо измерить.RōCoil — это торговое название линии трансформаторов тока Роговского типа DENT.
RS-485 RS-485 — это стандарт, определяющий электрические характеристики драйверов и приемников для использования в системах последовательной связи. Приборы PowerScout могут обмениваться данными через Modbus или BACnet по сетям RS-485.
Таблица настроек Приборы серии ELITEpro требуют, чтобы они были настроены для использования, сначала создав файл таблицы настроек в программном обеспечении ELOG, а затем загрузив файл в измеритель.Файл таблицы настроек сообщит измерителю, какие датчики тока, интервал записи и тип обслуживания он будет контролировать.
Зажимы «Акулы» Зажимы «Акулы» для серии ELITEpro можно использовать вместо стандартных зажимов для крокодилов в тех случаях, когда зажимы для крокодилов физически не подходят. Они предназначены для узких установок и рассчитаны на 600 В.
Однофазный Однофазный источник питания — это распределение электроэнергии переменного тока (AC) с использованием системы, в которой все напряжения источника питания совпадают по фазе или не совпадают по фазе на половину цикла (180 ˚).Однофазное распределение используется, когда нагрузки в основном связаны с освещением и обогревом, а электродвигатели имеют небольшие размеры (5 л.с. и ниже) (например, в большинстве жилых домов в США). Серии DENT ELITEpro и PowerScout предназначены для измерения как в однофазных, так и в трехфазных системах.
SMARTlogger ™ Регистраторы времени использования SMARTlogger предназначены для отслеживания состояния включения / выключения и общего времени использования энергопотребляющих устройств, таких как фонари, двигатели, переключатели и т. Д. электрическая нагрузка, генерирующая не менее 0.25 ампер. Доступны четыре модели SMARTlogger’ов: LIGHTINGlogger, MAGlogger, CTlogger и CONTACTlogger. SMARTloggers питаются от батареи и записывают до 32 000 записей (переходов включения / выключения) во внутреннюю память. Программное обеспечение SMARTware используется для настройки регистратора, загрузки и анализа данных.
Программное обеспечение SMARTware ™ SMARTware — это простое в использовании программное обеспечение на базе Windows для использования с регистраторами времени использования DENT SMARTlogger. Его можно использовать для загрузки и анализа данных с инструментов SMARTlogger, настройки часов регистратора и экспорта записанных данных в виде файла CSV в Excel.
Трансформатор тока с разъемным сердечником Трансформаторы тока с разъемным сердечником — это экономичный выбор трансформаторов тока. Как и другие трансформаторы тока, они обеспечивают линейное выходное напряжение, прямо пропорциональное входному току. Они безопасно и легко устанавливаются над существующими линиями электропередачи без отключения линий. Они производят 333 мВ на полную мощность и доступны для нагрузок до 1200 А. Они совместимы с приборами серий ELITEpro и PowerScout.
Субметр Подсчетчик относится к мониторингу потребления электроэнергии отдельным оборудованием в здании, таким как HVAC, освещение, охлаждение, кухонное оборудование и т. Д. В дополнение к счетчику «основной нагрузки», используемому коммунальными предприятиями Для определения общего потребления в здании при подсчетах используются отдельные «субсчетчики», которые позволяют руководителям зданий и объектов иметь представление об использовании энергии и производительности своего оборудования, создавая возможности для экономии энергии и капитальных затрат.Приборы серии PowerScout обычно используются для строительных проектов.
Испытания и измерения В DENT термин «испытания и измерения» относится к категории продуктов, предназначенных для исследований в области измерений и верификации (M&V), профилирования электрических нагрузок, энергетических аудитов и оценки новых технологий. Продукция DENT Test & Measurement включает измерители серии ELITEpro и инструменты SMARTlogger.
Трехфазные системы Трехфазные системы электроснабжения имеют как минимум три проводника, по которым проходят напряжения переменного тока, которые смещены во времени на одну треть периода (120 °).Трехфазная система может располагаться по схеме треугольника (Δ) или звезды. Приборы серий DENT ELITEpro и PowerScout предназначены для контроля как однофазных, так и трехфазных систем питания.
Время использования (TOU) Время использования — это время включения определенной нагрузки. Например, как долго и в какое время был включен свет в той или иной комнате. Данные о времени использования можно собирать с помощью регистраторов DENT SMART (иногда называемых регистраторами DENT TOU).
Тороидальные ТТ с твердым сердечником Тороидальные ТТ с твердым сердечником — это трансформаторы, в которых используются магнитные сердечники тороидальной (кольцевой или кольцевой) формы.Они состоят из круглого кольца или магнитного сердечника в форме пончика из ферромагнитного материала, такого как ламинированное железо или феррит, вокруг которого наматывается провод. Поскольку сердечник сплошной (в отличие от разделенного сердечника), они требуют удаления существующих линий электропередач для установки. Поэтому они обычно используются в установках новых зданий, чтобы свести к минимуму сбои. Серия DENT RGT — это тороидальные трансформаторы тока, разработанные для измерительных приложений уровня доходов IEEE Class.Они совместимы с измерителями серий ELITEpro и PowerScout.
Витая пара Витая пара — это тип проводки, в котором два проводника одной цепи скручены вместе с целью подавления электромагнитных помех (EMI) от внешних источников. Этот тип проводки используется в некоторых трансформаторах тока DENT, включая трансформаторы тока с разъемным сердечником.
UL UL (Underwriters Laboratory) — американская консалтинговая и сертификационная компания по безопасности.Они предоставляют услуги по сертификации, валидации, тестированию, инспектированию, аудиту, консультированию и обучению, связанным с безопасностью, широкому кругу клиентов, включая производителей. UL — это национально признанная испытательная лаборатория (NRTL). Некоторые инструменты и трансформаторы тока DENT внесены в списки UL (cULus), включая ELITEpro XC и PowerScout 3037, или признаны (cRUus), включая версии измерителей PowerScout HD только для платы.
VFD Аббревиатура от Variable Frequency Drive.ЧРП — это тип привода с регулируемой скоростью, который используется в системах электромеханического привода для управления скоростью и крутящим моментом двигателя переменного тока путем изменения входной частоты и напряжения двигателя. Измерители мощности DENT могут измерять входную сторону частотно-регулируемого привода, но не выходную, поскольку частота не установлена ​​ни на 60, ни на 50 Гц, а напряжение может не иметь синусоидальной формы.
Программное обеспечение ViewPoint ™ ViewPoint — это служебная программа, которая позволяет легко настраивать расходомер PowerScout.Он позволяет пользователю переключаться между протоколами связи (Modbus или BACnet), проверять измеренные значения в реальном времени, читать и записывать регистры, обновлять скалярные значения и выбирать трансформаторы тока. Он предоставляется без дополнительной оплаты при покупке измерителя PowerScout, а также доступен для бесплатной загрузки на веб-сайте DENT.
Звезда Звезда — это трехфазная система напряжения с тремя фазами, подключенными к одной нейтральной точке (звезда).

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *