Активная мощность в электроприборе

Введение

Любой электроприбор имеет свою полную мощность, которая равна мощности потребления электроэнергии прибором в единицу времени. В это понятие входят активная и реактивная мощности как составляющие.

Активной мощностью в электроприборе является мощность, полностью затрачиваемая на полезную работу. Например, в лампах и других приборах накаливания, активная мощность равняется полной мощности электроприбора, так как вся потребляемая энергия тратится на полезное действие - непосредственно на излучение света.

В сложных приборах, в которых происходят преобразования электрической энергии, часть полной мощности затрачивается на работу, связанную с этим преобразованием. В чистом виде она уходит на иногда не нужный нагрев прибора, его составляющих, или другие бесполезные, с точки зрения ожидаемой от этого прибора работы, траты энергии. Циркулируя по проводникам генераторов, трансформаторов, линий передач, двигателей, она попросту нагревает их. Такая часть полной мощности, которая, проходя через прибор, теряется, называется реактивной мощностью прибора.

Измерение активной мощности можно осуществить косвенным методом с помощью ряда приборов вольтметра, амперметра, фазометра.

Существует множество методов измерения мощности.

Метод амперметра и вольтметра пригоден и для измерения полной мощности, а также активной мощности переменного тока, если cosφ = 1.

Чаще всего измерение мощности осуществляется одним прибором — ваттметром. Ваттметр снабжен двумя измерительными элементами в виде двух катушек: последовательной и параллельной. По первой катушке течет ток, пропорциональный нагрузке, а по второй — пропорциональный напряжению в сети. Угол поворота подвижной части электродинамического ваттметра пропорционален произведению тока и напряжения в измерительных катушках (рис. 1).

[pic 1]

Рисунок 1 – Схема включения ваттметра в цепь

В трехфазных цепях для измерения мощности используют один, два и три ваттметра. Если нагрузка симметричная и включена «звездой», то достаточно одного ваттметра (рис. 2, а). Если в этой же схеме нагрузка несимметрична по фазам, то используются три ваттметра (рис. 2, б).

[pic 2]

Рисунок 2 – Схема включения ваттметра в трёхфазную цепь

В схеме соединения потребителей «треугольником» измерение мощности производится двумя ваттметрами (рис. 2, в).

Однако измерение активной мощности с помощью ваттметров довольно затруднителен, так как придётся производить расчёты для вычисления активной и реактивной составляющей полной мощности.

Актуальность темы курсовой работы связана со значительным распространением исследуемого явления и заключается в необходимости разработки устройства, измеряющего непосредственно активную часть мощности.

1. Анализ технического задания

1.  Назначение и общая характеристика устройства

Устройство предназначено для измерения активной потребляемой мощности и выполнено на микросхеме ADE7755, для питания которой достаточен простой стабилизированный однополярный блок питания. Так как устройство будет использоваться в бытовых условиях и находиться в домашних условиях, то выбираем 1 эксплуатационную группу.

Основные технические характеристики устройства:

Погрешность измерения активной мощности нагрузки, %, не более. . . . . . . . . . . . . . . . . 0,65

Допустимый интервал напряжения сети, В. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  176…264

Интервал измеряемой мощности, Вт. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22…8800

Минимальный ток нагрузки, А. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  . . . . .  0,1

Максимальный ток нагрузки, А. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

Допустимый коэффициент мощности нагрузки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  0,5…1

Интервал температуры окружающей среды, °С. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . -20…+60

Потребляемая мощность, Вт. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1.  Требования по устойчивости к внешним воздействиям

Проектируемое устройство является бытовой радиоэлектронной аппаратурой и относится к группе I (используется в закрытых помещениях в стационарных условиях) и в соответствии с ГОСТ 11478-88 должно отвечать следующим параметрам: