- •4. Измерение мощности
- •4.1. Общие сведения и классификация методов и приборов для измерения мощности
- •4.2. Измерение мощности в цепях постоянного и переменного тока
- •4.3. Измерение поглощаемой мощности на высоких и сверхвысоких частотах
- •4.3.1. Тепловые методы
- •4.3.2. Электронные методы
- •4.4. Измерение проходящей мощности
- •4.4.1. Метод с использованием направленных ответвителей и зондов
- •4.4.3. Метод с использованием эффекта холла
- •4.4.2. Метод поглощающей стенки
- •4.4.4. Пондеромоторный метод
- •5. Измерение частоты и интервалов времени
- •5.1. Общие сведения и классификация приборов для измерения частоты и интервалов времени
- •5.2. Резонансные частотомеры
- •5.3. Цифровые частотомеры
- •5.3.1. Типовая структурная схема и основные параметры цифрового частотомера
- •5.3.2. Цифровые частотомеры низких и высоких частот
- •5.4. Измерители интервалов времени
4.2. Измерение мощности в цепях постоянного и переменного тока
Из выражений (4.1) и (4.3) следует, что мощность в цепях постоянного и переменного тока низкой частоты можно измерять как прямо, так и косвенно. При прямых измерениях используются ваттметры, а при косвенных — амперметры и вольтметры, с помощью которых измеряются ток и напряжение, а затем рассчитывается искомое значение мощности. К косвенным измерениям необходимо обращаться только в крайних случаях (при отсутствии ваттметров). Действительно, погрешности измерения тока и напряжения с помощью различных приборов суммируются, снижая, таким образом, точность измерений мощности. Кроме того, при косвенных измерениях активной мощности необходимо иметь еще один прибор — измеритель коэффициента мощности. Прямые измерения, наоборот, легко реализуются в цепях постоянного и переменного тока, причем в последнем случае результаты измерений в принципе учитывают активные мощности всех гармоник сигнала. На практике прямые измерения осуществляются с помощью электродинамических и электростатических ваттметров. Наибольшее распространение получили электродинамические 0 ваттметры.
Рис. 4.2. Схемы включения электродинамического ваттметра.
При измерении мощности Рх неподвижная катушка электродинамического ИМ (см. рис. 3.6) включается последовательно с нагрузкой, а подвижная катушка вместе с добавочным резистором образует параллельную цепь, которая может быть подключена либо параллельно источнику, либо параллельно нагрузке. Таким образом, могут применяться две схемы включения ваттметра, отмеченные на рис. 4.2 буквами А и Б.
Для
обеих схем включения значение RД
выбирается
таким, что общее сопротивление
параллельной цепи Rυ
>
|ZH|.
Поэтому можно считать, что в формуле
(3.23)
, а
.
Следовательно,
(4.10)
где
-чувствительность
ваттметра по мощности. При
=
const
ваттметр будет иметь равномерную шкалу.
Уравнение шкалы (4.10) не учитывает инструментальную погрешность ваттметра. Среди ее составляющих есть погрешности, характерные только для постоянного тока (например, из-за влияния внешних постоянных магнитных полей), только для переменного тока (например, из-за влияния индуктивностей катушек ИМ) и практически одинаковые для постоянного и переменного тока (например, из-за непостоянства ). В совокупности они и определяют класс точности ваттметра.
Кроме
того, обеим схемам включения ваттметра
присуща методическая погрешность
за счет потребления ваттметром
определенной мощности. Ваттметр всегда
измеряет мощность Ри
> Рх.
Поэтому
методическая погрешность в отличие от
методических погрешностей измерения
тока (3.14) и напряжения (3.19) имеет
положительный знак. При этом для схемы
А
при
активной нагрузке (Zн
= = Rн)
Ри
=
Рх
+
по
аналогии с выводом формулы (3.14)
(4.11)
Для
схемы Б
соответственно
и
(4.12)
Из
формул (4.11) и (4.12) видно, что значения
и
существенно
зависят от
,
причем
существует определенное значение
при котором
=
.
Таким образом, при
<
следует
пользоваться схемой Б,
а
при
>
—
схемой А.
