Виды мощности, используемые при исследовании электрических систем. Расчет мощности в цепях постоянного тока

Ответы на контрольные вопросы:

1. Виды мощности, используемые при исследовании электрических систем.

Различают мгновенную, среднюю и импульсную мощности электрического тока

Мгновенная мощность определяется выражением

p=ui,

Средняя мощность Р равна среднему значению мгновенной мощности за время, равное периоду колебаний.

р=1/Т∫pdt

Импульсная мощность определяют как среднюю мощность за время действия импульса напряжения или тока р=1/t_н∫pdt

В цепях синусоидального тока различают средне активную, реактивную и полную мощности, которые рассчитываются по формулам:

P=UIcosφ=I²R

Q=UIsinφ=I²X

S=UI=I²Z

В цепях несинусоидального тока активную и реактивную мощности рассчитывают по формуле:

P=∑P_k

Q=∑Q_k

где P и Q – мощности отдельных гармоник

2. Как рассчитывают мощности в цепях постоянного тока

В цепях постоянного тока мощность рассчитывается по формулам

P = U∙I = I²∙R = U²∙P^-1

где U и I – значения постоянного напряжения и тока; R – сопротивление цепи.

            3. Как рассчитывают мощность в цепи переменного тока?

В цепях синусоидального тока различают средние активную, реактивную и полную мощности, которые рассчитываются по формулам:

где  - действующие значения напряжения и тока в цепи; - активное, реактивное, полное сопротивление цепи соответственно;  - сдвиг фаз.

В цепях несинусоидального тока активную и реактивную мощности рассчитывают по формуле:

где  - мощности отдельных гармоник

Ферродинамические ваттметры применяются для измерения мощности в цепях переменного тока, главным образом, промышленной частоты.

4. Как определяют импульсную и среднюю мощности?

Различают мгновенную, среднюю и импульсную мощности электрических тока.  При этом средняя мощность равна среднему значению мгновенной мощности за время, равное периоду колебания:

Импульсную мощность определяют как среднюю мощность за время действия импульса напряжения или тока:

Между импульсной и средней мощностями имеется взаимосвязь, определяемая выражением:

5. Какие методы измерения мощности используют на низкой частоте?

Методы измерения мощности делятся на электрические, тепловые и механические. Электрические методы могут быть прямыми и косвенными. Тепловые и механические являются косвенными.

Косвенный электрический метод измерения мощности основан на использовании амперметра и вольтметра.

Прямой электрический метод измерения мощности основан на использовании электродинамических, ферродинамических или электронных ваттметров.

Схема измерения мощности методом амперметра и ваттметра

Схема включения электродинамических и ферродинамических ваттметров

6. Какие методы измерения мощности используют на высокой частоте?

В диапазоне СВЧ измерения этих величин затруднены, так как размеры входных цепей измерительных приборов соизмеримы с длиной волны. Любое отличие сопротивлений источника и нагрузки от характеристического сопротивления передающего тракта приводит к неоднозначности отсчета напряжения, В волноводах измерение напряжения вообще невозможно. Поэтому на высокой и сверхвысокой частотах измерение мощности производят только по эквивалентному тепловому эффекту.       Наиболее широкое распространенное получение приборы, базирующиеся на тепловых методах измерения мощности. К их числу относят системы калориметрических ваттметров, которые измеряют приращение температуры рабочего тела