Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Электр қуатын өлшейтін құрылғы
Device that measures electric power
Ваттметр – кез келген тізбектегі электрлік белсенді қуатты (немесе электр энергиясы ағынының жылдамдығының орташа мәнін) ватттармен өлшейтін құрал. Электромагниттік ваттметрлер желілік және аудио жиілік қуатты өлшеу үшін қолданылады; радиожиілік өлшемдері үшін басқа түрлері қажет. Ваттметр v(t)i(t) = p(t) көбейтіндісінің орташа мәнін көрсетеді, мұнда v(t) – потенциалдық орамның ± терминалындағы, екінші терминалға шаққандағы оң полярлылығы бар кернеу, ал i(t) – ток орамының ± терминалына ағып кіретін ток. Ваттметр P = (1/T) ∫0T v(t)i(t) dt шамасын көрсетеді, бұл синусоидалық тұрақты күйде Vrms Irms cos(φ) түріне дейін қысқартылады, мұнда T – p(t) периоды, ал φ – ток кернеуден кейін қалатын бұрыш.
The wattmeter is an instrument for measuring the electric active power (or the average of the rate of flow of electrical energy) in watts of any given circuit. Electromagnetic wattmeters are used for measurement of utility frequency and audio frequency power; other types are required for radio frequency measurements. A wattmeter reads the average value of the product v(t)i(t) = p(t), where v(t) is the voltage with positive reference polarity at the ± terminal with respect to the other terminal of the potential coil, and i(t) is the current with reference direction flowing into the ± terminal of the current coil. The wattmeter reads P = (1/T) ∫0T v(t)i(t) dt, which in sinusoidal steady state reduces to Vrms Irms cos(φ), where T is the period of p(t) and φ is the angle by which the current lags the voltage.
Тарих
Венгр Отто Блати кезектегі айнымалы ток ватметрін патенттеді. 1974 жылы Магар С. Чана, Рамонд Л. Крейли, Эрик А. Хауптман Барри және М. Прессман алғашқы электронды ватметрді патенттеді. Бұл құрылғы қуат, ток және кернеу трансформаторларынан құралған, олар орташа қуатты өлшейді.
The Hungarian Ottó Bláthy patented his AC wattmeter. In 1974 Maghar S. Chana, Ramond L. Kraley, Eric A. Hauptmann Barry, and M. Pressman patented an early electronic wattmeter. This device is made up of power, current and voltage transformers, which measure the average power.
Электродинамикалық
Дәстүрлі аналогты ватметр – электродинамикалық құрал. Құрылғы ток катушкалары деп аталатын екі бекітілген катушкадан және потенциал катушкасы деп аталатын қозғалмалы катушкадан тұрады. Ток катушкалары тізбекпен тізбектес жалғанады, ал потенциал катушкасы параллель жалғанады. Сонымен қатар, аналогты ватметрлерде потенциал катушкасында өлшеуді көрсету үшін шкала бойынша қозғалатын ине болады. Ток катушкасы арқылы өтетін ток катушканың айналасында электромагниттік өріс тудырады. Бұл өрістің күші желілік токқа пропорционалды және онымен фазада болады. Потенциал катушкасында, әдетте, онымен тізбектес ағып жатқан токты азайту үшін жоғары кедергі жалғанады. Бұл құрылымның нәтижесінде, тұрақты ток (DC) тізбегінде ине бұрылысы токқа (I) және кернеуге (V) пропорционалды болады, осылайша P=VI теңдеуіне сәйкес келеді. Көкейкес ток (AC) үшін ток пен кернеу тізбектің индуктивтілігі немесе сыйымдылығының кешіктіру әсерінен фазада болмауы мүмкін. Көкейкес ток тізбегінде бұрылыс кернеу мен токтың орташа сәттік көбейтіндісіне пропорционалды, осылайша активтік қуатты өлшейді, P = VI cos φ. Мұнда cos φ – қуат коэффициенті, ол қуаттың берілуі сол тізбектегі вольтметр мен амперметр көрсеткіштерін көбейту арқылы алынған көрінетін қуаттан кем болуын көрсетеді.
The traditional analog wattmeter is an electrodynamic instrument. The device consists of a pair of fixed coils, known as current coils, and a movable coil known as the potential coil. The current coils are connected in series with the circuit, while the potential coil is connected in parallel. Also, on analog wattmeters, the potential coil carries a needle that moves over a scale to indicate the measurement. A current flowing through the current coil generates an electromagnetic field around the coil. The strength of this field is proportional to the line current and in phase with it. The potential coil has, as a general rule, a high value resistor connected in series with it to reduce the current that flows through it. The result of this arrangement is that on a direct current (DC) circuit, the deflection of the needle is proportional to both the current (I) and the voltage (V), thus conforming to the equation P=VI. For AC power, current and voltage may not be in phase, owing to the delaying effects of circuit inductance or capacitance. On an AC circuit the deflection is proportional to the average instantaneous product of voltage and current, thus measuring active power, P=VI cos φ. Here, cos φ represents the power factor which shows that the power transmitted may be less than the apparent power obtained by multiplying the readings of a voltmeter and ammeter in the same circuit.
Электрондық
Электрондық ватметрлер тікелей, аз қуатты өлшеулер үшін немесе электрдинамикалық типтегі аспаптардың мүмкіндіктерінен тыс жиіліктерде қуатты өлшеу үшін қолданылады.
Electronic wattmeters are used for direct, small power measurements or for power measurements at frequencies beyond the range of electrodynamometer type instruments.
Цифрлық
Қазіргі заманғы цифрлық ватметр кернеу мен токты секундына мыңдаған рет сынап көрсетеді. Әрбір сынама үшін кернеу сол мезеттегі токқа көбейтіледі; кем дегенде бір цикл бойындағы орташа мән – нақты қуат. Нақты қуатты көзге көрінетін вольт-амперге (ВА) бөлгенде қуат коэффициенті шығады. Компьютерлік тізбек сынамаланған мәндерді пайдаланып, RMS кернеуін, RMS тогын, ВА, қуатты (Ватт), қуат коэффициентін және киловатт сағатты есептейді. Көрсеткіштер құрылғыда көрсетілуі мүмкін, журналды сақтау және орташа мәндерді есептеу үшін сақталуы немесе одан әрі пайдалану үшін басқа жабдыққа жіберілуі мүмкін. Ватметрлер энергия тұтынуды дұрыс есептеуде үлкен айырмашылықтарға ие, әсіресе нақты қуат ВА-дан (мысалы, электр моторлары сияқты реактивті жүктемелер) әлдеқайда төмен болған кезде. Қарапайым өлшегіштер тек синусоидтық толқын формалары үшін белгіленген дәлдікке калибрленуі мүмкін. Көптеген электрондық құрылымдарда қолданылатын импульстіқ қуат көздерінің толқын формалары синусоидтан өте қашық болуы мүмкін, бұл кез келген қуатта белгісіз және ықтимал үлкен қателерге әкелуі мүмкін. Бұл ақпарат метрдің нұсқаулығында көрсетілмеуі мүмкін.
A modern digital wattmeter samples the voltage and current thousands of times a second. For each sample, the voltage is multiplied by the current at the same instant; the average over at least one cycle is the real power. The real power divided by the apparent volt amperes (VA) is the power factor. A computer circuit uses the sampled values to calculate RMS voltage, RMS current, VA, power (watts), power factor, and kilowatt hours. The readings may be displayed on the device, retained to provide a log and calculate averages, or transmitted to other equipment for further use. Wattmeters vary considerably in correctly calculating energy consumption, especially when real power is much lower than VA (highly reactive loads, e. g. electric motors). Simple meters may be calibrated to meet specified accuracy only for sinusoidal waveforms. Waveforms for switched mode power supplies as used for much electronic equipment may be very far from sinusoidal, leading to unknown and possibly large errors at any power. This may not be specified in the meter's manual.
Дәлдік пен дәлдік
Арзан ваттметрлермен немесе төмен қуатты өлшеуге арналған кез келген метрлермен қуатты өлшеуде шектеулер бар. Бұл әсіресе күту режимінде қолданылатын төмен қуаттылыққа (мысалы, 10 Вт-тан төмен) қатысты маңызды, себебі оқулардың дәлдігі нашар болуы мүмкін (бірақ олар күту режимінде қуаттың жоғары емес, төмен екенін растайды). Мұның басты себебі – кернеуге қарағанда ауыспалы токтың дәл өлшенуінің қиындығы және төмен қуатты өлшеуге салыстырмалы түрде аз қажеттілік. Метрдің техникалық сипаттамасында әртүрлі жағдайлардағы оқу қатесі көрсетілуі керек. Типикалық розеткаға қосылатын метр үшін ватттық қате өлшенген мәннің ±5% ±10 Вт құрайды (мысалы, 100 Вт өлшенген мән 100 Вт-тың 5% + 10 Вт-қа дейін, яғни ±15 Вт немесе 85–115 Вт қатемен көрсетілуі мүмкін); ал кВт·сағат бойынша қате өлшенген мәннің ±5% ±0,1 кВт·сағат құрайды. Егер ноутбук ұйқы режимінде 5 Вт тұтынатын болса, метр 0-ден 15,25 Вт-қа дейінгі кез келген мәнді көрсетуі мүмкін, бұл синусоида емес толқын пішініне байланысты қателерді ескермейді. Іс жүзінде, тұрақты жүктеме (мысалы, шам) қосылып, одан кейін күту режиміндегі құрылғы қосылып, қуат тұтыну арасындағы айырмашылықты пайдалану арқылы дәлдікті арттыруға болады. Болометрлік қуат сенсоры түсетін радиожиілікті қуатты жылуға айналдырады. Сенсорлық элементті тұрақты температурада ұстау үшін кішкентай тұрақты ток қолданылады. Температураны сақтау үшін қажетті токтың азаюы түскен радиожиілікті қуатқа пропорционалды. Осындай құралдар радиожиілік спектрінің барлық диапазонында қолданылады және тіпті көрінетін жарықтың қуатын өлшеуге де жарамды. Жоғары қуатты өлшеу үшін калориметр радиожиілікті қуаттан бөлінетін жылуды тікелей өлшейді.
There are limitations to measuring power with inexpensive wattmeters, or indeed with any meters not designed for low power measurements. This particularly affects low power (e. g. under 10 watts), as used in standby; readings may be so inaccurate as to be useless (although they do confirm that standby power is low, rather than high). The difficulty is largely due to difficulty in accurate measurement of the alternating current, rather than voltage, and the relatively little need for low power measurements. The specification for the meter should specify the reading error for different situations. For a typical plug in meter the error in wattage is stated as ±5% of measured value ±10 W (e. g. a measured value of 100 W may be wrong by 5% of 100 W plus 10 W, i. e., ±15 W, or 85–115 W); and the error in kW·h is stated as ±5% of measured value ±0.1 kW·h. If a laptop computer in sleep mode consumes 5 W, the meter may read anything from 0 to 15.25 W, without taking into account errors due to non sinusoidal waveform. In practice accuracy can be improved by connecting a fixed load such as an incandescent light bulb, adding the device in standby, and using the difference in power consumption. A bolometer power sensor converts incident radio frequency power to heat. The sensor element is maintained at a constant temperature by a small direct current. The reduction in current required to maintain temperature is related to the incident RF power. Instruments of this type are used throughout the RF spectrum and can even measure visible light power. For high power measurements, a calorimeter directly measures heat produced by RF power.
Уатт-сағаттық метрлер
Электр энергиясын ватт-сағаттармен өлшейтін құрал, негізінен, уақыт өте қуатты интегралдайтын (қуатты өткен уақытқа көбейту) ваттметр болып табылады. Цифрлық электрондық құралдар көптеген параметрлерді өлшей алады және ваттметрдің қажеттілігі туғанда қолданылуы мүмкін: вольт, ампермен ток, белгілі бір сәттегі көрінетін қуат, нақты қуат, қуат коэффициенті, белгілі бір уақыт аралығындағы [к]Ватт-сағаттармен энергия және тұтынылған электр энергиясының құны.
An instrument which measures electrical energy in watt hours is essentially a wattmeter which integrates the power over time (essentially multiplies the power by elapsed time). Digital electronic instruments measure many parameters and can be used where a wattmeter is needed: volts, current in amperes, apparent instantaneous power, actual power, power factor, energy in [k]W·h over a period of time, and cost of electricity consumed.