Энергия временно запасается в электрическом поле, а затем возвращается к источнику при исчезновении электрического поля. PC=max при u=Um , Pc=0 при u=0.
2.1.4. Общий случай
На участке цепи при u=Umsinωt, i=Imsin(ωt-φ) мгновенная мощность
где: Uicosφ - постоянная составляющая, а UIcos(2ωt-φ) - переменная составляющая, изменяющаяся с удвоенной частотой (рис.2.4.). Средняя мощность за время Т равна активной мощности
.
Величина сosφ называется коэффициентом мощности; при φ=0, cosφ=1, Pакт = Pmax = UI, таким образом, бóльшая Pакт передаётся от источника к приёмнику.
Pакт=ΖI2cosφ=RI2=U2/R, u=Ucosφ, i=Icosφ, P=UI при 0<φ<π/2; 0<cosφ<1.
Мгновенная мощность колеблется с удвоенной частотой 2ω и отстоит от оси t на значение UIcosφ.
|
|
|
Рис. 2.4. Напряжение u(t)
ток i(t)и мощность p(t) в цепи (общий
случай)
При периодическом сигнале переменного тока произвольной формы активная мощность определяется по выражению
где к - номер гармоники сигнала.
Так как среднее значение произведения сигналов различной частоты равны нулю, то
.
При к=1 это выражение соответствует мощности синусоидального тока P=UIcosφ.
Полная мощность сигнала произвольной формы равна
.
Реактивная мощность периодического сигнала переменного тока произвольной формы определяется по выражению
,
при к=1 Q=Uisinφ. Полная S, активная P и реактивная Q мощности связаны соотношением
S2=P2 + Q2.
В трёхфазных цепях выражения для активной и реактивной мощности имеют вид:
.
При равномерной нагрузке фаз вне зависимости от вида соединения нагрузки
P=3UФIФcosφ, Q=3UфIфsinφ
В уравнениях индекс ф означает фазный ток или напряжение, φ - угол сдвига между ними.
2.2. Измерение импульсной мощности
Если в цепи имеет место импульсный режим, а мгновенное значение мощности имеет периодический характер, то среднее значение мощности за период следования Т называют средней мощностью
.
Мощность, усреднённая за время длительности импульса τ, называется импульсной мощностью
где: Um, Im - амплитуды напряжения и тока в импульсе. Значение мощности Pсри и Pи связаны следующим соотношением
,
где: К- коэффициент формы напряжения, 
скважность.
3. КЛАССИФИКАЦИЯ ИЗМЕРИТЕЛЕЙ МОЩНОСТИ
По целевому назначению, способу включения в тракт передачи мощности, различают две группы ваттметров: ваттметры проходящей мощности, измеряющие мощность, поступающую от генератора в реальную нагрузку (условное обозначение М2), и ваттметры поглощаемой мощности, измеряющие мощность, рассеиваемую в нагрузке самого измерителя (условное обозначение М3).
|
.
|
|
 |
 |
Рис. 3.1. Структурная схема ваттметра проходящей мощности
Ваттметры проходящей мощности потребляют незначительную долю мощности генератора. Структурная схема ваттметров поглощаемой мощности показана на рис.3.2.
|
|
|
 |
.
Рис. 3.2. Структурная схема ваттметра поглощаемой мощности
В состав ваттметра поглощаемой мощности входит эквивалент нагрузочного сопротивления, которое полностью поглощает мощность и используется при отключении реальной нагрузки.
На структурных схемах приняты следующие обозначения: ИП - измерительный преобразователь мощности, ИМ - измерительный механизм.
По виду используемых первичных преобразователей ваттметры бывают следующих видов: электронные, тепловые(термоэлектрические, терморезистивные, калориметрические), пондемоторные, на основе фотоэффекта и эффекта Холла.
По уровню измеряемой мощностиразличают ваттметры очень малой, P<10-6Вт, малой,P<0.1 Вт; средней, Р=0.1…10 Вт; большой, Р=10…1000 Вт; и очень большой Р>1000 Вт мощности.
По диапазону частотваттметры бывают: ваттметры постоянного тока, низкой частоты и ваттметры высокой и сверхвысокой частоты.
По типу тракта передачи мощности: двухпроводная, коаксиальная и волноводная линии. По характеру измеряемой мощности: ваттметры среднего значения непрерывного или импульсного сигнала, ваттметры активной, реактивной, полной (кажущейся) мощности.
Обобщённая структурная схема ваттметра показана на рис. 3.3.
На структурной схеме приняты следующие обозначения: ПП - первичный преобразователь; ИУ - измерительное устройство; ОУ - отсчётное устройство.
 |
|
Px
Рис. 3.3. Обобщённая структурная схема ваттметра
В первичном преобразователе происходит преобразование электрической энергии в форму, удобную для восприятия сигнала измерительным устройством. Первичный преобразователь может содержать блоки перемножения, преобразования электрической энергии в другие формы энергии: тепловую, электрический сигнал.
В измерительном устройстве энергия преобразуется в форму, удобную для индикации. Это может быть мостовая схема, усилители, модуляторы, измерительные механизмы электромеханической системы.
Отсчётное устройство индицирует значение мощности в соответствующих именованных или безразмерных единицах.
По способу выражения результатов измеренийразличают ваттметры абсолютного значения, когда результаты выражены в именованных единицах (ваттах, вольт-амперах реактивных, вольт-амперах); и ваттметры относительных значений мощности, показания которых в относительных единицах: децибелах (неперах) соответствуют относительному значению уровня мощности в цепи.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.