![]() |
Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | |
|
Основные определения. Рассмотрим методы измерения активной мощности в цепях переменного тока.
Как известно, мощностью в электрической цепи называют энергию, выделяемую на нагрузке в единицу времени. В цепях постоянного тока значения мощности Р0 определяется одним из следующих выражений:
где Iо и U0 — значения постоянного тока через нагрузочный резистор сопротивлением R и падения напряжения на нем.
В однофазных цепях переменного тока мгновенная мощность р определяется произведением мгновенных значений тока и напряжения: Обычно измеряют среднюю мощность Р периодического электрического сигнала, представляющую собой среднее значение мгновенной мощности за период Т:
Для периодического сигнала сложной формы
где
Методы измерения средней мощности разнообразны [5, 50]. Их можно разделить на две группы. К первой относятся методы преобразования электрической энергии в тепловую или в термо- ЭДС, вторую составляют методы, основанные на выполнении вычислительных операций в соответствии с математическим определением средней мощности. Преобразователи первой группы строятся по тем же принципам, что и аналогичные преобразователи электронных вольтметров (§ 5.4).
Метод перемножения. Среднюю мощность, потребляемую нагрузкой цепи переменного тока, можно найти путем перемножения мгновенных значений напряжения и тока с усреднением произведения. Эта задача решается перемножающими схемами — аналоговыми и цифровыми.
Современная микроэлектроника располагает аналоговыми перемножителями в микросхемном исполнении, осуществляющими различные методы умножения: переменной крутизны, широтной модуляции, «логарифм — антилогарифм» и др. Принципы действия
Рис. 6.1
этих перемножителей, их достоинства и недостатки, оценка погрешностей и способы испытания изложены в [89].
Многие ваттметры, построенные на основе аналоговых перемножителей, имеют цифровое отсчетное устройство (дисплей). Структурная схема подобного ваттметра приведена на рис. 6.1. Его работа не требует особых пояснений.
На рис. 6.2 изображена структурная схема цифрового ваттметра, в которой мгновенные значения напряжения и(t) и тока i(t) преобразуются в числовые эквиваленты. Перемножение полученных чисел выполняет цифровой перемножитель (такие перемножители выполняются в виде БИС; они входят в состав некоторых микропроцессорных комплектов [6, 11]). Эта схема, работающая по жесткой логике, характеризуется сравнительно высоким быстродействием (оно определяется характеристиками АЦП и цифрового перемножителя).
В [132] описан цифровой ваттметр, основой которого служит АЦП двойного интегрирования, позволяющий получать произведение значений тока и напряжения. От АЦП, применяемого в интегрирующих цифровых вольтметрах, работающих по методу двойного интегрирования (§ 5.9), этот АЦП отличается наличием второго интегратора (для тока) и второй схемы выборки и запоминания. Принцип его действия заключается в следующем. На вход первого интегратора с выхода первой схемы выборки и запоминания подается напряжение i -й выборки u(ti) (рис. 6.3), а к входу второго интегратора со второй схемы выборки — ток i-й выборки i(ti). В течение интервала времени Т1 первый интегратор
Рис. 6.2
Рис. 6.3
выполняет интегрирование «вверх» под действием напряжения и u(ti). В конце интервала Т1 к входу первого интегратора прикладывается образцовое напряжение Uобр и в течение интервала Δt1 осуществляется интегрирование «вниз». В начале интервала Δt1 на вход второго интегратора подается ток i(ti) и этот интегратор в течение интервала Δt1 интегрирует «вверх». В конце интервала Д^ь вход второго интегратора подключается к источнику образцового тока Iобр и начинается интегрирование «вниз». Несложно убедиться, что интервал времени Δt2, необходимый для возврата второго интегратора в исходное состояние, пропорционален искомому произведению. Действительно, согласно (5.23) Аналогично Δt1
Подставив в это выражение Δt1 из предыдущего выражения, получим
Число mj счетных импульсов, заполняющих интервал Δt2, подсчитывается счетчиком. Усреднение чисел mj дает значение средней мощности.
Цифровой ваттметр низкочастотных электрических сигналов строится также по схеме, содержащей микропроцессорную систему (рис. 6.4). Хотя быстродействие такой схемы ниже, чем схемы, приведенной на рис. 6.2, однако микропроцессорный ваттметр обладает многими свойствами, характерными для приборов с встроенным микропроцессором (§ 2.2). Следовательно, в пределах применимости он имеет преимущества перед ваттметром, работающим по жесткой логике.
Дата публикования: 2015-01-23; Прочитано: 698 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!