4. Расчет электрической мощности | 2. Закон Ома | Часть1

4. Расчет электрической мощности

Расчет электрической мощности

В прошлой статье мы с вами вывели формулу для определения мощности в электрической цепи: умножая напряжение в «вольтах» на силу тока в «амперах», мы получаем мощность в «ваттах». Давайте применим ее к следующей схеме:  

В этой схеме есть две известные нам величины: напряжение батареи составляет 18 вольт, а сопротивление лампы — 3 ома. Используя Закон Ома мы определим третью величину — силу тока:

Теперь, зная силу тока, мы можем умножить ее значение на напряжение и получить мощность:

Это означает что лампа рассеивает 108 ватт энергии в форме сета и тепла.

Давайте в этой же схеме увеличим напряжение батареи и посмотрим что произойдет. Интуиция подсказывает нам, что при увеличении напряжения и неизменном сопротивлении, сила тока в цепи также увеличится. А это значит, что увеличится и мощность:

В этой схеме напряжение батареи изменено и составляет 36 вольт вместо прежних 18. Сопротивление лампы не изменилось, и равно 3 омам. Сила тока теперь будет равна:

Давайте обсудим полученное значение. Если I=U/R, и мы удваиваем значение напряжения (U), оставляя неизменным сопротивление, то по логике вещей сила тока у нас тоже должна удвоиться. Действительно, сила тока в данной схеме имеет значение 12 ампер вместо прежних 6. А сейчас давайте вычислим мощность:

Обратите внимание, что мощность у нас также увеличилась по сравнению  с предыдущим примером, и увеличилась она значительнее, чем увеличилась сила тока. Почему так получилось? Ответ на этот вопрос прост. Мощность является функцией напряжения умноженного на силу тока, а так как обе эти величины удвоились по сравнению с предыдущими значениями, то мощность увеличилась в 2х2 или в 4 раза. Вы можете проверить эту цифру разделив 432 ватта на 108 ватт и увидев, что соотношение между ними равно 4.

Используя математику мы можем преобразовать формулу мощности применительно к тем случаям, когда нам не известно значение напряжения или силы тока:

Историческая справка: первым математическую связь между рассеиваемой мощностью и силой тока через сопротивление открыл не Георг Симон Ом, а Джеймс Прескотт Джоуль. Это открытие, опубликованное в 1841 году и содержащее формулу P=I²R, стало известно как Закон Джоуля. Однако очень часто эти уравнения причисляются к Закону Ома.

Краткий обзор:

Вы спрашивали: Как рассчитать мощность зная силу тока и напряжение?

Мощность численно равна произведению тока, протекающего через нагрузку, и приложенного к ней напряжения. Чтобы перевести Ватты в Амперы, понадобится формула: I = P / U, где I – это сила тока в амперах; P – мощность в ваттах; U – напряжение у вольтах.

Как рассчитать мощность 3 фазной сети?

Мощность трехфазного тока равна тройной мощности одной фазы. При соединении в звезду PY=3·Uф·Iф·cosфи =3·Uф·I·cosфи. При соединении в треугольник P=3·Uф·Iф·cosфи=3·U·Iф·cosфи. На практике применяется формула, в которой ток и напряжение обозначают линейные величины и для соединения в звезду и в треугольник.

Как рассчитать мощность сети?

P = I*U*cosφ ,

1. P— мощность потребителя, Вт;
2. I— cила тока, А;
3. U— напряжение в сети, В;
4. cosφ -безразмерная величина, которая равна отношению активной мощности к полной (коэффициент мощности). По умолчанию значение cosφ равно 0,95 для бытовых электросетей и от 0,95 до 0,65 для промышленных.

Как рассчитать мощность тока в лампе?

Для вычисления мощности постоянного тока в ваттах нужно силу тока в амперах умножить на напряжение в вольтах. Определим мощность электрического тока, поглощаемую нитью лампы: Р= 0,075 А*4 В = 0,3 Вт. Мощность электрического тока можно вычислить и другим путем.

Как определить мощность двигателя формула?

Таким образом, формула мощности двигателя выглядит так: P=S×сosφ×(η÷100), где P – мощность двигателя на валу; S – полная мощность двигателя; сosφ – коэффициент мощности асинхронного электродвигателя; η – КПД двигателя. Таким образом, мы определили мощность электродвигателя, которая равна 4 кВт.

Как найти сопротивление Имея мощность?

Р = UxI. При расчетах можно учитывать зависимость мощности от сопротивления нагрузки «R». По законам Ома для участка цепи с постоянным током мощность выражается как: Р = I2xR или P = U2|R.

Как определить мощность в трехфазной цепи?

Активная мощность трехфазной цепи равна сумме активных мощностей ее фаз: Реактивная мощность трехфазной цепи равна сумме реактивных мощностей ее фаз: Очевидно, что в симметричной трехфазной цени Тогда Мощность одной фазы определяется по формулам для однофазной цепи….

Как рассчитать мощность по силе тока?

Мощность численно равна произведению тока, протекающего через нагрузку, и приложенного к ней напряжения. Чтобы перевести Ватты в Амперы, понадобится формула: I = P / U, где I – это сила тока в амперах; P – мощность в ваттах; U – напряжение у вольтах.

Как рассчитать мощность 220?

Q = U*I* cosφ (для сети 220 В) и Q = √3*U*I* cosφ (для линии 380 В).

Напряжение, сила тока и мощность, последовательно параллельные соединения

Напряжение, сила тока и мощность, последовательно-параллельные соединения

Большинство солнечных батарей производят постоянный ток напряженностью примерно в 0,5 вольт, если к ним не подключена нагрузка. Если потребление электричества невелико, даже при достаточно сумрачном освещении можно получить максимальное выходное напряжение (Vв). С ростом потребления электричества для получения полного V_вых требуется более яркий свет.

Существует верхний предел силы тока, который может обеспечить солнечная батарея, и он не зависит от интенсивности освещения. Максимально достижимая сила тока обозначается I_max . Значение I_max для солнечной батареи зависит от размера площади p-n-перехода и от технологии, использованной при ее производстве.

Максимальная мощность Р_max кремниевого фотогальванического элемента в ваттах эквивалентна произведению V_вых в вольтах на I_max в амперах. Таким образом,

Р_max =0,5 I_max

Последовательно-параллельные соединения

Фотоэлектрические ячейки часто объединяют в последовательно-параллельные соединения, повышая таким образом выходную мощность. Когда несколько фотоэлементов (или параллельных соединений нескольких фотоэлементов) соединяются в цепь последовательно, их выходное напряжение (V_вых) увеличивается. Когда несколько фотоэлементов (или последовательных соединений нескольких фотоэлементов) подсоединяются параллельно, максимальная сила тока (V_вых) всех соединенных в цепь ячеек эквивалентна произведению I

max одной ячейки или их комбинации на количество ячеек или их комбинаций. При этом максимальная мощность (Р_max) последовательно-параллельного соединения одинаковых ячеек эквивалентна произведению Р_max каждой ячейки на количество ячеек. Иными словами, максимальная мощность (Р_max) такого соединения эквивалентна произведению V_вых и I_max всего соединения.

Для примера рассмотрим десять параллельно соединенных комбинаций из 36 последовательно соединенных фотоэлектрических ячеек каждая. Предположим, максимально достижимая сила тока для каждой ячейки составляет I_max = 2,2 ампера. Тогда

V_вых

= 36 х 0,5 В = 18 В;
I_max = 10 х 2,2 А = 22 А;
Р_max = 18 В х 22 А = 396 Вт.

Это значение можно округлить до 400 ватт. Однако это лишь теоретический результат. На деле при подключенной к системе гротоэлектрических ячеек нагрузке ее выходная мощность будет ниже расчетной. Это происходит потому, что напряжение всей системы последовательно соединенных ячеек при подключении нагрузки падает на несколько процентов из-за возникающего внутреннего сопротивления в самой системе. В описанном выше случае реальное выходное напряжение (V_вых) системы при потреблении электричества, близком к I_max, составит только 14 вольт.

Таким образом, реальная выходная мощность составит:

Р_max = 14 В х 22 А = 308 Вт, что можно округлить до 300 ватт.

Voltage, Current, Power, and Energy — Tutorials

Если вы впервые начинаете изучать основные схемы или основную электронику, лучше всего потратить несколько минут, чтобы понять основы электричества и некоторые фундаментальные термины. Мы создали несколько руководств, в которых рассказывается об основных физических принципах их работы, но в этом нет необходимости для начала работы со схемами. Конечно, если у вас есть время, мы рекомендуем вам просмотреть и эти учебные пособия, чтобы дать вам лучшее интуитивное понимание.

Но обо всем по порядку, нам нужно понять, что такое напряжение и сила тока. На протяжении всех курсов по схемам, которые вы изучаете, большая часть ваших усилий будет сосредоточена на поиске напряжения, тока или того и другого в схемах. Иногда вас также попросят найти силу, и мы коснемся энергии, просто чтобы прояснить ее роль. Давайте разберем их на высоком уровне:

Краткое изложение терминов

• Напряжение — электрический потенциал между одним местом и другим.Насколько электричество хочет переместиться из одной точки в другую. Измеряется в вольтах.
  
• Ток — ток, протекающий из одной точки в другую, буквально зависит от того, сколько электронов движется в секунду. Измеряется в амперах.
  
• Мощность — работа, которая выполняется посекундно. В цепях это обычно означает количество тепла, отдаваемого цепью. Измеряется в ваттах или джоулях в секунду.
• Энергетика — общий объем выполненных работ.Для этого нет временной составляющей, которая является различием между мощностью и энергией. Измеряется в джоулях. Они будут разъяснены позже в этом руководстве.

Напряжение и ток

На протяжении десятилетий наиболее распространенными примерами, иллюстрирующими, как работает электричество, и разница между напряжением и током, является использование воды в качестве примера. Это потому, что, хотя и не идеальный, он на удивление похож и довольно эффективен.

Представьте себе, что напряжение похоже на воду в озере на вершине холма.Он хочет плыть под гору, и если у него будет возможность, он это сделает. Это желание воды течь вниз похоже на напряжение, оно не представляет движения и само по себе статично. Если вода действительно начинает течь, этот поток воды и есть течение. А размер канала, ведущего от вершины холма к основанию холма, и есть сопротивление. Все эти три элемента напрямую связаны между собой, и понимание того, что взаимосвязь является фундаментальной частью анализа цепей, а также темой нашего следующего руководства.

Если продолжить эту аналогию, вы заметите, что с напряжением не имеет значения, насколько высок этот холм — если нет отверстия для воды, она просто будет там оставаться. Если холм представляет собой гору высотой в три мили, там есть большой потенциал, но все равно нет потока, если нет тропы или трубы. При этом озеро высотой в три мили с трубой будет проталкивать намного больше воды через эту трубу, чем озеро высотой в три фута с трубой того же размера. Вот как напряжение (потенциал) влияет на ток (поток).Сохраняя постоянное сопротивление (размер трубы), вы можете увеличить ток, увеличив напряжение.

Точно так же, если вы увеличите размер трубы (уменьшите сопротивление), не изменяя высоту потенциала, вы все равно получите больший поток. И наоборот, если вы уменьшите размер трубы (увеличите сопротивление), вы получите меньше потока. Вот как сопротивление (размер трубы) влияет на ток (расход). Как правило, в цепи вы можете управлять напряжением и сопротивлением, а также высотой потенциала и размером трубы, чтобы получить желаемый поток.

И последнее о напряжении — обратите внимание, что разница между одним потенциалом и другим относительна. Например, вершина холма явно выше, чем основание холма. Но что, если мы выкопаем яму у подножия холма и сделаем дно еще ниже? А что, если бы рядом с холмом была гора? Холм ниже горы, поэтому существует потенциал между горой и холмом, так же как у подножия холма потенциал выше, чем у ямы, вырытой внизу.То же самое и с напряжением — когда мы говорим о напряжении, мы говорим об электрическом потенциале между двумя точками по отношению друг к другу. Обычно мы предполагаем, что самая низкая точка — это «0» или то, что мы называем «землей» в качестве ориентира. Но иногда вы получаете отрицательное напряжение, что просто означает, что электрический потенциал в этой точке ниже того, что мы установили как наш потенциал «земли». Иногда это может показаться странным, но как только вы получите некоторый опыт работы с цепями и электричеством, отрицательные напряжения имеют большой смысл.Это становится еще более разумным, когда вы понимаете, что, поскольку все относительно, вы можете перевернуть свою точку зрения и изменить знак напряжения. Это может быть 10 вольт сверху вниз, но также -10 вольт снизу вверх, поэтому v _ab = -v _ba . Иногда это может пригодиться.

Мощность против энергии

Давайте снова сосредоточимся на мощности и энергии. Утверждение, что связь между мощностью и энергией — это только вопрос времени, неудовлетворительно и не очень ясно.Приведем небольшой пример, который может упростить задачу. Представьте, что вам нужно поднять ящик на 10 футов. Вы можете подбросить его прямо за 1 секунду или медленно поднять в течение 10 секунд. Количество энергии, необходимое для перемещения ящика с 0 до 10 футов, такое же, но первый вариант, бросая его прямо вверх, требует в 10 раз больше силы, чем его медленное поднятие. В подавляющем большинстве приложений и проблем схем мы заботимся только о мощности и игнорируем энергию, но при обсуждении источников энергии, таких как батареи и конденсаторы, это различие становится критическим.

«Батареи более энергоемкие, чем конденсаторы, но конденсаторы более энергоемкие, чем батареи. Расширяя пример коробки и используя некоторые произвольно выбранные числа, это означает, что конденсатор может поднять коробку на 100 футов в воздух за одну секунду, в то время как батарея того же физического размера может только поднять коробку на 10 футов в воздух в одна секунда. Но при равных физических размерах батарея может поднять коробку на 5000 футов, прежде чем разрядится, а конденсатор может поднять коробку на 300 футов до того, как закончится энергия.”

С математической точки зрения электрическая мощность — это просто ток, умноженный на напряжение, поэтому здесь учитываются как расход, так и потенциал. Возвращаясь к аналогии с водой, вы можете заставить небольшой поток с большой высоты произвести много энергии. Или вы можете получить очень большой поток с относительно небольшой высоты, чтобы создать большую мощность. Но если у вас слишком мало одного или другого, не будет много энергии. Подобно тому, как падающая капля дождя не создаст полезного количества энергии, огромное напряжение без какого-либо тока не произведет большой мощности.Или вода, выливающаяся из чашки на столе, может течь, но за ней нет никакой возможности выполнять какую-либо работу. Это комбинация, которая создает силу.

---

Это должно заложить основу для понимания основных терминов, необходимых для начала решения схем. Затем давайте узнаем о взаимосвязи между напряжением, током и сопротивлением с законом Ома.

Измеритель мощности переменного тока, DROK AC 80-300V 100A Напряжение тока Цветная ЖК-панель, цифровой вольтметр Амперметр Активная мощность Энергия Монитор батареи Мультиметр Вольт-амперметр с трансформатором тока CT: Amazon.com: Инструменты и товары для дома

5.0 из 5 звезд Потрясающий, высококонтрастный экран, отлично работает!
Этим парнем, Джоном! 8 июня 2017 г.

Что сказать, я более чем доволен этим продуктом.Учитывая доступную цену, я захотел получить такую. Меня немного смутил цветной дисплей, так как я раньше не видел этого стиля / технологии. Не знаю, насколько он новый, но он мне нравится. Похоже, это перевернутая версия стандартного ЖК-дисплея калькулятора, но с цветным фильтром в определенных областях и подсветкой, чтобы придать такой вид. (если это так, то это лучший дизайн). Я приложил несколько фотографий того, что я сделал со своим продуктом; Поскольку я не был уверен, повлияет ли на ТТ металлическая розетка, я купил пластмассовую.Я купил лицевую панель с двумя длинными прямоугольными прорезями для розеток стандартного размера и переключатели для нее. Я купил (тонкую конструкцию) заглушку / переключатель прерывателя цепи неисправности ЗАЗЕМЛЕННОЙ для одного из прямоугольных отверстий и другого прямоугольного отверстия. Я бы модифицировал DROK, чтобы он вписывался в него, как если бы он был сделан для этой пластины. Я подключил выключатель розетки к розетке, чтобы включить или выключить розетку. Он находится между проводкой переключателя и розеткой, к которой я подключил ТТ. Таким образом, когда я подключаю свое устройство к выключателю в выключенном режиме, оно будет показывать мне только напряжение (мне это удобно). Когда я поворачиваю выключатель розетки в положение включения, индикатор неисправности загорается зеленым ( рядом с землей розетки), и как только я что-то подключаю к розетке, я начинаю получать показания тока и мощности.Это был такой отличный продукт. Моя розетка рассчитана на 15 ампер, мой сверхмощный шнур к пластиковому корпусу рассчитан на 20 ампер (более тяжелый для увеличения срока службы).

Я писал DROK несколько раз и спрашивал его, планируют ли они переделать этот продукт, чтобы у него был дизайн лица для работы с этим типом лицевой панели. Я сказал ему, что это было бы большим успехом, если бы они могли это сделать. Я также надеюсь, что они выпустят версию этого устройства «True RMS», так как trms гораздо более важен при измерении силы тока в знаковой волне / токах переменного тока.

Чтобы модифицировать DROK так, чтобы он соответствовал второму прямоугольному отверстию, мне пришлось отрезать зажимы, обработать два куска пластиковых деталей с отверстием, достаточным для того, чтобы в них можно было вставить винты крышки выпускного отверстия, и наложить болт на нижнюю часть. чтобы это соответствовало и работало должным образом. Если вы спросите меня, на самом деле похоже, что он был разработан для использования в этой установке, и я очень рад, насколько хорошо это получилось!

Мощность = Напряжение x Ток

Каждый заряд, который проходит по длине какого-либо проводника, начинается на одном конце с определенным количеством потенциальной энергии и выходит из другого конца с более низкой потенциальной энергией.Разность потенциалов (напряжение) между двумя концами — это количество потенциальной энергии в электрон-вольтах (эВ), которую каждый заряд теряет на пути между двумя точками. Электроны, будучи отрицательно заряженными, имеют самую высокую потенциальную энергию в точке с более низким потенциалом.

Например, если один конец, X, некоторого устройства находится на 2 В, а конец Y на 10 В, тогда все электроны имеют на 10 — 2 эВ = 8 эВ больше потенциальной энергии на X, чем на Y. Электроны будут проходить через устройство под влияние электрического поля, вызванного приложенной разностью потенциалов 8 В, которое начинается в точке X, где оно составляет 10 эВ, и возникает в точке Y с потенциальной энергией 2 эВ.

Другими словами, каждый электрон будет потерять 8 эВ энергии на устройство, через которое он прошел, и, благодаря сохранению энергии, эта потерянная энергия должна теперь находиться где-то в другом месте или иметь другую форму.

Если устройство имеет чисто сопротивление, то вся эта энергия превратилась в тепло из-за взаимодействия со стационарными зарядами в атомных ядрах. Эти «столкновения» передают любую накопленную кинетическую энергию движущихся электронов (ускоренных полем разности потенциалов) неподвижным атомам, что мы называем теплом.Это также предотвращает беспрепятственное ускорение электронов, в результате чего средняя скорость всех электронов становится в некоторой степени фиксированным и предсказуемым током.

Очевидно, что энергия, передаваемая каждым зарядом устройству после его полного прохождения через устройство, пропорциональна напряжению на устройстве.

Кроме того, в более широком смысле, скорость передачи энергии, называемая «мощностью», будет пропорциональна скорости, с которой заряды завершают свое путешествие, и это будет зависеть от средней скорости заряда во время своего путешествия.

Как вы упомянули, ток — это количество заряда, проходящего через некоторую точку каждую секунду, которое (при условии постоянной однородной плотности заряда на проводящем пути) будет пропорционально средней скорости зарядов. У нас есть два способа повлиять на это. Мы можем либо изменить разность потенциалов, либо изменить сопротивление пути, и то, и другое приведет к изменению тока.

Мне в высшей степени интересно, с чисто физической точки зрения, что, удваивая напряжение на чем-то, вы одновременно удваиваете потенциальную энергию, теряемую каждым зарядом на его пути через эту вещь, и скорость, с которой он перемещается ( Текущий).2} {R} \ $.

Однако следует отметить, что мощность, о которой я говорю выше, — это мощность, подаваемая на токопроводящий элемент, а , а не , мощность , передаваемая через этот элемент некоторому удаленному получателю . Отсюда большая часть путаницы.

Наша задача как поставщиков энергии — минимизировать потери в системе доставки и максимизировать мощность, поступающую в пункт назначения. Помня, что увеличение тока приводит к большему нагреву (потере мощности) кабелей, несущих эти заряды, мы стремимся свести этот ток к минимуму.Наиболее распространенный способ сделать это — увеличить разность потенциалов во всем контуре цепи, что сильно отличается от увеличения разности потенциалов на участках самих кабелей, несущих заряд. Рассмотрим эти два сценария, которые обеспечивают (почти) одинаковую мощность для удаленной нагрузки Rd:

^{смоделировать эту схему — Схема создана с помощью CircuitLab}

R1 и R2, которые я произвольно выбрал в сумме 4 Ом, представляют собой сопротивление в кабелях, передающих питание.В первой (верхней) схеме я выбрал источник питания 12 В. Напряжение, «потерянное» на каждом питающем кабеле, составляет 1 В, а соответствующая мощность (нагрев) в этих кабелях составляет 0,5 Вт.

Во второй схеме я увеличил потенциал источника, но также увеличил Rd, так что он по-прежнему рассеивает мощность 5 Вт. Важно отметить, что ток вокруг петли теперь намного ниже. Напряжение на кабелях соответственно упало до 0,43 В каждый, хотя потенциал источника вырос.Это не так сложно понять, если вспомнить, что Rd сейчас намного больше.

Поскольку энергетические компании и их клиенты озабочены исключительно подачей электроэнергии, а не «сопротивлением» их подключенных устройств, такой подход имеет смысл; разрабатывать устройства, которые работают от более высоких напряжений, и увеличивать напряжение в источнике, чтобы минимизировать ток на пути доставки, а также потерять в нем мощность.

Мы с вами на всем пути

Какое выходное напряжение, ток и мощность могут обеспечить ВЧ усилители? Этот вопрос часто спрашивают начинающие инженеры-испытатели, а также опытные профессионалы в области радиосвязи.В зависимости от в приложении часто скрывается желание максимально использовать один из трех параметры; мощность, напряжение или ток. Хотя можно было подумать, что простое приложение закона Ома, это применимо только при идеальных условиях, например, когда ВЧ усилитель с типичными 50 Ом; выходное сопротивление управляет 50 Ом; нагрузка. В этом редком случае где полное сопротивление нагрузки идеально соответствует выходному сопротивлению усилителя, мощность, подаваемая на нагрузку, — это просто номинальная мощность усилителя.Там есть абсолютно отсутствует отраженная мощность и, следовательно, нет необходимости ограничивать или контролировать усиление усилитель, чтобы защитить его от чрезмерной отраженной мощности.

К сожалению, такие идеальные условия редко применяются в реальных «реальных» приложениях. Настоящие усилители необходимы для управления переменным сопротивлением нагрузки. Несоответствие между эти «реальные» нагрузки и выходное сопротивление усилителя дают процент от прямая мощность отражается обратно в усилитель.В некоторых случаях чрезмерное отраженная мощность может повредить усилитель, а меры предосторожности могут повлиять на прямую мощность не требуется. Учитывая эти реалии, как определить результат? напряжение, ток и мощность? Снова на помощь приходит закон Ома, но с помните, что фактическая мощность, передаваемая нагрузке (чистая прямая мощность после применение любой защиты по КСВ за вычетом отраженной мощности) должно быть определено перед применяя закон Ома. В этом примечании к применению будут выделены некоторые из основных ВЧ-усилителей. характеристики, влияющие на прямую мощность, а также полезную мощность, позволяющие использовать Закон Ома, даже когда условия далеки от идеальных.

Назад к основам: Закон Ома

Закон Ома гласит, что величина тока течет между двумя точками в электрическом цепь прямо пропорциональна напряжению впечатлен по двум точкам и наоборот пропорционально сопротивлению между точки. Таким образом, уравнение I = E / R является основным форма закона Ома, где ток I выражается в единицах ампер (А), Электродвижущая сила (ЭДС) или разница электрического потенциала E в вольтах (В), а R — сопротивление цепи, указанное в Ом (& Ом;).Применяя стандартное уравнение соотнесение электрической мощности с напряжением и ток (P = V • A), перекрестное умножение и перестановка каждой из переменных приводит к уравнения, показанные на круговой диаграмме закона Ома (см. рис. 1), на котором показаны различные комбинации четырех переменных, I, V, & ohm; и W. Давайте воспользуемся круговой диаграммой Ома, чтобы определить выход напряжение, ток и мощность 50 Ом; Усилитель работает в идеальных условиях.

Рисунок 1: Круговая диаграмма закона Ома

Предположим, у нас есть усилитель мощностью 100 Вт с сопротивлением 50 Ом; выходное сопротивление, управляющее 50 Ом; нагрузка.Это идеальная ситуация, когда 100% прямой мощности будет поглощаться нагрузкой. и поэтому в этом примере нет отраженной мощности.

• Полные 100Вт будут доставлены на 50 & Ом; нагрузка
• Выбирая подходящие формулы из круговой диаграммы Ома, можно легко характеризуют этот идеальный усилитель. $$ Вольт = \ sqrt {Ватты * \ Омега} $$ Подстановка известных значений: $$ Вольт = \ sqrt {100Вт * 50 \ Omega} = 70.7 В_ {среднеквадратичное значение} $$ Таким образом, выходное напряжение на 50 Ом; нагрузка 70,7 В _СКЗ $$ Ампер = \ sqrt {\ frac {Ватт} {\ Omega}} $$ Подстановка известных значений: $$ Ампер = \ sqrt {\ frac {100 Вт} {50 Омега}} = 1,41 А_ {среднеквадратичное значение} $$ Выходной ток нагрузки составляет 1,41 A _rms

Как видно из приведенного выше примера, когда импедансы совпадают, мощность, напряжение, и ток легко определяются применением закона Ома.Теперь рассмотрим «реальные» усилители и их влияние на определение выходного напряжения, ток и мощность.

Несоответствие импеданса: опасность несоответствия импеданса и методы, используемые для защитить усилители

Максимальная мощность передается на нагрузку только тогда, когда полное сопротивление нагрузки соответствует выходное сопротивление усилителя. К сожалению, это бывает редко. В этих «типичных» В ситуациях, когда возникают отражения от нагрузки и разница между прямой мощностью и то, что поступает в нагрузку, отражается обратно в усилитель.Напряжение стоя волна создается сложением фаз и вычитанием падающей и отраженной формы сигналов напряжения. Усилители мощности должны быть способны поглощать это отраженное мощности, или они должны использовать какую-либо форму защиты, чтобы предотвратить повреждение усилитель звука.

Например, обрыв или короткое замыкание на обсуждаемом усилителе мощности 100 Вт приведенное выше приведет к бесконечному коэффициенту стоячей волны по напряжению (КСВН). $$ \ text {Поскольку} VSWR = \ frac {Z_0} {Z_L} \ text {for} Z_L> Z_O \ text {и} = \ frac {Z_L} {Z_0} \ text {for} Z_L> Z_0 \ text {он может видно, что} VSWR \ text {всегда} ≥ 1.$$

При отсутствии активной защиты по КСВ разомкнутая цепь на нагрузке приведет к удвоению выходного напряжения до 141,4 В среднеквадр., в то время как короткое замыкание увеличит выходную мощность. ток до 2,82 А. В любом из этих наихудших сценариев усилитель мощности 100 Вт должен выдерживать максимальную мощность 200 Вт (100 Вт вперед + 100 Вт назад).

Очевидно, это вызывает беспокойство, и разработчикам усилителей приходится иметь дело с очень реальными вероятность того, что выход усилителя может быть случайно закорочен или нагрузка может быть удален.Следовательно, все усилители должны иметь некоторую форму защиты. когда КСВ приближается к опасным уровням. Ниже приводится неполный список (наиболее желательно до наименее желательного) из некоторых использованных методов:

• Модернизация:
  • Все твердотельные устройства и сумматоры мощности консервативно разработан для обеспечения достаточной прочности и отвода тепла для приспособиться к бесконечному КСВН.
  • Для этого не требуется дополнительных активных схем защиты по КСВН. подход.
  • Этот консервативный подход встречается в AR-моделях низкой и средней мощности. усилители.
• Активный мониторинг КСВН, приводящий к снижению коэффициента усиления усилителя при КСВН. приближается к опасным уровням:
  • Когда КСВ превышает безопасный уровень, мощность в прямом направлении уменьшается. Этот эту технику иногда называют «укладкой назад» или просто «откладыванием».
  Мощные полупроводниковые усилители
  • AR откидываются назад при отражении мощность достигает 50% от номинальной мощности, соответствующей КСВН 6: 1 и выдержит любое несоответствие.
• Активный мониторинг КСВ, ведущий к отключению, когда КСВ превышает безопасный уровень
  • Это считается методом грубой силы, который может привести к нежелательным сбои при тестировании.
  • AR не использует эту технику ни в одном из своих усилителей.
• Активный тепловой мониторинг
  • Высокий КСВН вызовет накопление тепла. Когда заранее определенное значение
  превышен порог температуры, усилитель отключается.
  • Из-за характера тепловых постоянных времени этот подход относительно
  медленный. Сильные колебания КСВН могут не сразу привести к отключению. вниз. Усилители
  • AR используют некоторую степень теплового контроля для схемы
  защиты, но не полагайтесь на этот относительно медленный метод защиты против крайнего КСВ.

Активный контроль выходного напряжения и / или тока

• Пределы устанавливаются как для напряжения, так и / или тока, аналогично ограничениям
размещены на источниках питания постоянного тока.
• При превышении любого из двух параметров усилитель отключается.

Многие усилители разработаны с минимальным учетом несоответствия нагрузки или без него. это Предполагается, что в приложении используется нагрузка, соответствующая нагрузке усилителя. В такие приложения, как испытание на устойчивость к электромагнитной совместимости (ЭМС), где Несоответствие импеданса является нормой, необходимо соблюдать осторожность при выборе усилителя, который может допускать любые несоответствия, при этом обеспечивая необходимую мощность.

Твердотельные усилители

AR были спроектированы так, чтобы выдерживать экстремальное рассогласование нагрузки. Они исключительно прочны и обеспечивают превосходную защиту, обеспечивая при этом максимальную выходная мощность на любую нагрузку. Рассогласование импеданса более подробно обсуждается в «Важность допуска рассогласования для усилителей, используемых в Тест на восприимчивость ».

Каким будет влияние защиты по КСВН на мощность в прямом направлении или мощность, доступную для Загрузка?

Давайте сначала рассмотрим различные методы, используемые для защиты усилителей AR от вредного воздействия экстремальный КСВ.

• Усилители класса A, допускающие бесконечный КСВН: усилитель этого типа не поддерживает откидываются назад или отключаются при работе с высоким КСВ. (Большинство AR от низкого до среднего усилители мощности подходят к этой категории.)
  • Для этих усилителей прямая мощность всегда равна номинальной мощности и равна независимо от нагрузки
  • Пример: Усилитель мощностью 100 Вт будет обеспечивать мощность 100 Вт в прямом направлении. независимо от изменений нагрузки
• Fold-back на основе отраженной мощности: этот метод используется для AR высокой мощности. усилители, у которых отраженная мощность не может превышать 50% от номинальной власть.
  • Эти большие усилители обеспечивают полную номинальную мощность нагрузки для любого КСВН. до 6: 1. Когда КСВ превышает этот уровень, для ограничения отраженная мощность не более 50% от номинальной мощности независимо от вариаций нагрузки.
  • В этом случае доступная прямая мощность равна номинальной мощности до тех пор, пока Достигнут КСВ 6: 1. На данный момент 50% прямой мощности размышлял. Для любого КСВ более 6: 1 прямая мощность снижается. достаточно, чтобы гарантировать, что обратная мощность никогда не превышает 50% от номинальной. номинальная мощность.
  • Пример: усилитель мощностью 1000 Вт ограничивает прямую мощность до 50% от номинальной. мощность при любом несоответствии нагрузки более 6: 1. Таким образом, поскольку 500 Вт — это максимальное количество отраженной мощности, прямая мощность 1000 Вт для КСВН ≤ 6: 1 и где-то между 1000 и 500 Вт для КСВ ≥ 6: 1.
• Ограничение напряжения и тока
  • Для усилителя с ограничением напряжения / тока расчеты намного проще. Закон Ома можно напрямую применить для определения полезной мощности, напряжения и ток нагрузки.

    Выходное сопротивление усилителя: $$ Z o = \ frac {V o l t s _ {\ text {min} rating}} {A m p s _ {\ text {min} rating}} $$

  • Для импеданса нагрузки выше, чем выходное сопротивление усилителя,
  усилитель защищен ограничением напряжения. 2} {\ Omega_ {load}} $$ а также $$ Ампер = \ frac {V o l t s _ {\ text {min} рейтинг}} {\ Omega_ {load}} $$
  • Для импедансов нагрузки ниже, чем выходное сопротивление усилителя, усилитель защищен ограничением тока.2 • \ Omega_ {load} $$ а также $$ Вольт = Амперы _ {\ text {min} рейтинг} • \ Omega_ {load} $$

Следующие комментарии относятся к усилителям, в которых не используется КСВН в стиле AR. перечисленные выше методы защиты:

• Усилители, которые защищают выключением или отключением ВЧ выхода:
  • Мощность в прямом направлении будет равна 0, если КСВН слишком велик.Это может произойти при КСВН, поскольку низкий как 2: 1, но чаще встречается для VSWR где-то между 2: 1 и 3: 1.

Очевидно, усилители, которые либо не используют защиту VSWR, либо используют эту грубую силу Схема VSWR не может использоваться в приложениях, где ожидается несоответствие нагрузки. Усилители, которые используют схемы с обратной связью при еще более низких уровнях КСВ, чем указано выше также относятся к этой категории и не подходят для приложений, характеризующихся высокой нагрузкой. КСВН, например, для испытаний на устойчивость к электромагнитным помехам и исследовательских приложений, где сопротивление нагрузки неизвестно.

Потеря выходной мощности из-за несоответствия нагрузки

До сих пор мы концентрировались на теме передовой мощи. Это сила реально имеется при нагрузке. Закон Якоби, также известный как «максимальная мощность теорема »утверждает, что« Максимальная мощность передается, когда внутреннее сопротивление источник равен сопротивлению нагрузки, когда внешнее сопротивление может быть изменено, и внутреннее сопротивление постоянно ». Этот эффект отчетливо наблюдается при нагрузке Импеданс отличается (больше или меньше) от выходного сопротивления усилителя.Как КСВН увеличивается, все большая часть прямой мощности отражается обратно в усилитель звука. Поскольку полезная мощность рассчитывается путем вычитания отраженной мощности из прямой мощности, очевидно, что любой КСВ, отличный от 1: 1, уменьшит фактическое мощность, потребляемая нагрузкой.

Количество мощности, подаваемой на нагрузку, можно рассчитать, используя следующие стандартные формулы RF:

Коэффициент отражения: $$ r = \ Bigg | \ frac {Z_2-Z_1} {Z_2 + Z_1} \ Bigg | $$ , где два импеданса — это нагрузка импеданс и выходное сопротивление усилителя.2 \ big) = 10 • Log (Watts_ {FWD})} {10} \ Bigg)} $$

Кроме того, учитывая полезную мощность и сопротивление нагрузки, затем можно рассчитать выходной ток и напряжение по закону Ома.

Реальные примеры

Теперь, когда мы исследовали нюансы определения выходной мощности, напряжение и ток усилителей мощности ВЧ в целом, давайте рассмотрим четыре существующих AR усилители и как они справляются с рассогласованием нагрузки.

Пример 1: Большинство усилителей малой и средней мощности имеют конструкцию класса A и имеют номинал 50 & Ом; выходное сопротивление.Типичным усилителем этого типа является Усилитель мощности 75A400:

• Полоса пропускания от 10 кГц до 400 МГц
• 75 Вт минимальный выход RF
• Никакой активной защиты не требуется, учитывая его очень прочную консервативную конструкцию.
• Полная прямая мощность обеспечивается при любом сопротивлении нагрузки

Рисунок 2: Зависимость мощности от сопротивления нагрузки 75A400

Рисунок 2 наглядно демонстрирует наилучший сценарий, предоставляемый 75A400. В прямая мощность постоянна и составляет 75 Вт, независимо от сопротивления нагрузки.Центральная точка графика демонстрирует максимальную передачу мощности в соответствии с законом Якоби, где 50 & Ом; усилитель управляет 50 & Ом; нагрузки, а синяя кривая выходной мощности ясно демонстрирует снижение полезной мощности в соответствии с теоремой о максимальной мощности при изменении нагрузки от в идеале 50 & Ом. Обратите внимание, что даже если 75 Вт доступно независимо от нагрузки сопротивление (оранжевая кривая), есть только одна точка, в которой мощность, подаваемая на нагрузка равна прямой мощности; точка, в которой сопротивление нагрузки соответствует выходное сопротивление усилителей.Падение мощности, подаваемой на нагрузку, на любом из сторона 50 & Ом; сопротивление нагрузки является результатом КСВ нагрузки, вызывающей все возрастающее часть прямой мощности отражается обратно в усилитель. Напомним, что $$ P_ {n e t} = P_ {f w d} — P_ {r e f} $$

Рисунок 3: Зависимость тока от напряжения 75A400

На рис. 3 показаны графики напряжения и тока во всем диапазоне импеданса нагрузки. В центральная точка представляет собой напряжение и ток, возникающие при сопротивлении нагрузки. соответствует усилителям 50 Ом; выходное сопротивление.Нагрузки более 50 Ом; предназначены для справа от центральной точки и нагрузки менее 50 Ом; появляются слева. Конечные точки продемонстрировать две возможности наихудшего случая несовпадения; открытый, где выход напряжение максимальное при нулевом токе и короткое замыкание при максимальном токе с нулевым напряжением.

Приведенные выше графики основаны на минимальной номинальной выходной мощности усилителя через его весь рабочий диапазон частот. Скорее всего, будут пятна в пределах частоты диапазон, в котором выходная мощность будет превышать указанную минимальную номинальную выходную мощность.Чтобы избежать неожиданных результатов, всегда запрашивайте копию конкретных данных производственных испытаний. перед вводом усилителя в эксплуатацию.

Пример 2: Твердотельные усилители высокой мощности по необходимости используют активный КСВН. защита. Возьмем, к примеру, 1000W1000D.

• Полоса пропускания от 80 до 1000 МГц
• Минимальная мощность 1000 Вт RF доставляется в 50 & Ом; выходное сопротивление
• Активная защита срабатывает для уменьшения усиления, когда обратная мощность измеряется на 500 Вт; это КСВН 6: 1 при использовании усилителя на номинальной мощности.
• Эта откидная защита ограничивает отраженную мощность до 500 Вт максимум

Рисунок 4: Мощность в зависимости от сопротивления нагрузки 1000W1000D

1000W1000D является примером одного из усилителей высокой мощности AR, который складывается обратно. когда обратная мощность достигает 50% от номинальной мощности. Несмотря на то, что усилитель выполняет обратную передачу, на нагрузку все еще подается значительная мощность. Во многих корпуса, другие производители усилителей высокой мощности не справятся в таких условиях и прямая подача электроэнергии будет либо полностью отключена, либо r получено резко.

В приложениях с ограниченным питанием используется трансформатор согласования импеданса, аналогичный Используемый в AR 800A3A может использоваться для согласования усилителя с нагрузкой. Тем не мение, поскольку согласующие трансформаторы имеют тенденцию быть узкополосными, этот подход может оказаться это было бы непрактично, если бы 1000W1000D работал во всей полосе частот. В этом случае серию узкополосных трансформаторов можно было бы включить в приложение в зависимости от частоты или еще проще, пользователь может выбрать более высокую усилитель мощности.

Рисунок 5: Зависимость тока от напряжения 1000W1000D

Приведенный выше график демонстрирует, что даже если обратное сворачивание происходит при КСВН, равном приблизительно 6: 1, значительное выходное напряжение и ток по-прежнему поступают на нагрузку.

Пример 3: До сих пор много говорилось о важности импеданса. соответствие. 800A3A — это пример уникального усилителя, который предоставляет пользователю выбираемый выходной импеданс для широкого спектра приложений.

• Полоса пропускания от 10 кГц до 3 МГц
• Минимальная выходная мощность 800 Вт
• Внутренний выбираемый пользователем трансформатор импеданса обеспечивает 12.5, 25, 50, 100, 150,
200 или 400 Ом; для облегчения более точного согласования с сопротивлением нагрузки
• Активная защита срабатывает, когда КСВ превышает 6: 1 для уменьшения усиления
• Эта откидная защита ограничивает отраженную мощность до 400 Вт максимум

Рисунок 6: Мощность в зависимости от сопротивления нагрузки 800A3A

Трансформатор внутреннего импеданса 800A3A позволяет этому усилителю иметь выходной сигнал импеданс, соответствующий тому, который характерен для множества приложений.Внешний трансформаторы доступны, чтобы расширить полезность 800A3A, чтобы включить еще больше Приложения.

Рисунок 7: Зависимость тока от напряжения 800A3A

Рисунок 7 ясно показывает преимущества усилителя с внутренним сопротивлением. согласующий трансформатор, обеспечивающий лучшее согласование с различными нагрузками. Диапазон выходное напряжение и ток значительно больше, чем предусмотрено стандартным 50 Ом; усилитель звука.

Пример 4: Основные характеристики высокой мощности, широкополосного доступа и очень низкой выходной мощности импеданс (обычно

• Ширина полосы 10 Гц — 1 МГц
• Минимальная номинальная выходная мощность составляет 350 Вт на 1.8 & Ом; нагрузка. Это равносильно минимум 25 вольт и 14 ампер на 1.8 & ом; (Мощность снижена выше 300 кГц)
• Сопротивление источника рассчитано на указано, выходной импеданс не используется в расчетах прямой мощности.)
• Эффективное сопротивление источника 1,8 Ом; (Zo = Vo / Io = 25 В / 14 А)
• Защита выхода ограничивает как напряжение, так и ток при номинальных значениях в любых нагрузка. Для нагрузок менее 1.8 & ohm; выходной ток ограничен. Для нагрузок, превышающих 1,8 & Ом; выходное напряжение ограничено.

Рисунок 8: Мощность в зависимости от сопротивления нагрузки 350Ah2

Это пример усилителя с сопротивлением 1,8 Ом; эффективное выходное сопротивление. Из-за Защита усилителя от ограничения напряжения и тока, КСВН не играет роли в потерях мощность, передаваемая на нагрузку.

Рисунок 9: Зависимость тока от напряжения 350 А · ч2

На рис. 9 показаны доступные выходное напряжение и ток 350Ah2.Серый Область предназначена для обозначения более «типичного» выходного профиля. Индивидуальный усилитель характеристики будут отличаться и в некоторой степени зависят от рабочей частоты и системные потери.

Сводка

Извечный вопрос: «Какое выходное напряжение, ток и мощность я могу ожидать? от моего усилителя? »в редких случаях можно ответить, просто применив закон Ома предполагая, что полезная мощность или мощность, передаваемая нагрузке, — это просто номинальная мощность выход усилителя.В большинстве случаев практические вопросы, такие как КСВН и прямая мощность Прежде чем применять закон Ома, необходимо принять во внимание опасения. Хотя это примечание по применению предоставил руководство в этом вопросе, AR твердо убеждена, что лучший подход — это применять фактические данные испытаний при расчете выходных параметров. Если ты хоть немного неудобно выполнять это упражнение, не стесняйтесь обращаться к одному из наших инженеров по приложениям. Мы будем более чем рады помочь вам в этом процессе.

Напряжение, ток, мощность и энергия | Электротехника

Напряжение

Все мы знаем, что потенциальная разница между двумя точками — это работа, выполняемая на единицу заряда, когда заряд перемещается из одной точки в другую.Определяющее уравнение для этого:

V = W / Q

где:

V = напряжение в вольтах.

W = энергия в джоулях.

Q = — заряд в кулонах, всегда традиционно понимается как положительный заряд, что определяет алгебраический знак разности потенциалов в каждом конкретном случае.

Один вольт определяется как разность потенциалов между точками в электрической цепи, при которой необходимо совершить один джоуль работы, чтобы переместить заряд в один кулон между рассматриваемыми точками.Поскольку разность потенциалов между двумя точками выражается в вольтах, разность потенциалов часто называют напряжением между этими точками. Таким образом, если линия электропередачи имеет напряжение 220 В, из этого следует, что 220 Дж работы должно быть затрачено на каждый кулон электричества, которое передается через любое устройство, подключенное между двумя проводами. Приведенное выше утверждение можно представить в виде простого выражения:

1 вольт = 1 джоуль / кулон, или 1 В = 1 Дж / Кл

На самом деле напряжение измеряется с помощью прибора, называемого вольтметром.Там вы можете увидеть фактическое значение напряжения между двумя выводами реальной цепи, например, телевизора, радио и других электронных / электрических инструментов. Если у вас была физическая лаборатория раньше, за нее нужно было взяться.

Надеюсь, вы уловили мою точку зрения. Я не буду вдаваться в подробности по этой теме выше, а также по темам, которые будут обсуждаться ниже, потому что это всего лишь обзор вашей физики. Теперь нам нужно только вспомнить важные концепции, чтобы быть готовыми к более сложным.Вы должны пока поверить мне в этом.

Текущий

Возьмем, к примеру, лампочку, подключенную к источнику батареи. Источник напряжения, такой как аккумулятор, который заставляет электрический заряд перемещаться через остальную часть цепи от одного вывода источника напряжения обратно к другому и непрерывный путь через остальную часть цепи, по которой может перемещаться заряд. Заряд, который движется по этой цепи, называется электрическим током. Это также иначе определяется как скорость потока заряда один кулон в секунду.

Математически это можно выразить как:

I = Q / т

где:

I = ток в амперах.

Q = заряд в кулонах.

t = время в секундах.

Здесь, в области электротехники, мы будем иметь дело с двумя типами тока: постоянным током и переменным током. Это огромная тема, которую нужно обсудить отдельно в моем следующем посте, потому что идея совершенно отдельная. Просто чтобы дать вам небольшую справку об этом.Возьмем, к примеру, лампочку, подключенную к источнику батареи. Ток, производимый батареей, является типичным примером постоянного тока. Когда протекает постоянный ток, заряд всегда движется в одном направлении — электроны движутся от отрицательной клеммы источника ЭДС к положительной клемме. Другие электронные устройства, подключенные к клеммам настенной розетки, колеблются взад и вперед с частотой 60 Гц. Напряжение в розетке дома меняет полярность с частотой 60 Гц (60 раз в секунду).Это типичный пример переменного тока.

Обычным инструментом, используемым для измерения электрического тока в электрических цепях, является амперметр.

Мощность и энергия

Свойство тела или системы тел, благодаря которому может совершаться работа, называется энергией. Обычно определяется как «способность выполнять работу». Энергия может существовать во многих формах и может переходить из одной формы в другую. Одна из этих энергий, которую мы рассмотрим здесь, в электротехнике, — это тепло.

Тепло определяется как энергия, передаваемая к объекту или от объекта из-за разницы в его температуре и температуре какого-либо другого объекта, контактирующего с окружающей средой.

Математически это выражается как:

Q = mc дельта T

где:

Q = тепло в ккал

m = масса

C = удельная теплоемкость

дельта T = изменение температуры

Всегда помните, что 1 ккал — это количество тепла, необходимое для повышения температуры 1 кг воды на 1 градус Цельсия.

Обновление от 6 августа 2008 г. Не забудьте проверить значение удельной теплоемкости для каждого вещества, поскольку вы будете использовать его при решении проблем в последней части этого поста.

Под мощностью подразумевается время выполнения работы. Средняя мощность — это выполненная работа, разделенная на время, необходимое для выполнения. Математически это выражается как:

P = W / t = VI

где:

P = мощность в ваттах

W = энергия в джоулях

t = время в секундах

Обратите внимание, что все указанные выше единицы выражены в MKS.Эта единица обычно используется в настоящее время, особенно на экзаменах на доске.

Тизер

Здесь, в области электротехники, не будет никаких проблем, если я не оставлю решение проблем своим читателям. Чтобы вы полностью усвоили представленную здесь тему, попробуйте решить проблему, указанную ниже. Ответы будут даны до публикации моего следующего сообщения и будут найдены на отдельной странице этого сайта. Приведенная ниже проблема была задана во время экзаменов Зарегистрированной комиссии по электротехнике в октябре 1997 года.

Задача № 1:

Технологическое оборудование содержит 100 галлонов воды при температуре 25 градусов Цельсия. Требуется довести до кипения за 10 минут. Потери тепла оцениваются в 5%. Какая мощность обогревателя в кВт?

Пожалуйста, оставайтесь со мной в моем следующем посте в разделе «Изучение электротехники для начинающих». Я расскажу о решении в следующем посте. Удачи!

Ура!

Измерение тока, напряжения и мощности, Том 7

Эта авторитетная новая книга посвящена последним разработкам в области приборов для передачи напряжений и токов.Он охватывает новые тенденции и задачи в этой области, такие как измерения биотоков, увеличение скорости работы компонентов для сбора данных, тестирование компьютеров и интегральных схем, где необходимо измерение быстрых изменений напряжения и тока в очень небольшом геометрическом масштабе. Первая глава концентрируется на новейших методах измерения напряжений и токов, в то время как остальная часть книги исследует прикладную сторону, охватывая, например, измерения электрической мощности и энергии. Основная цель этого тома — проиллюстрировать обычно используемые методы, а не отслеживать научную эволюцию и достоинства, и поэтому в основном охватывает патентную литературу, предназначенную для промышленного применения.Это захватывающее дополнение, оправдывающее стремление серии охватить самые современные разработки как в прикладной, так и в теоретической области датчиков и исполнительных механизмов.

Измерение напряжений и токов — обычная задача в области электричества и электроники. С технической точки зрения полезно схематически обозначить различные этапы такого измерения. На первом этапе измеряется напряжение или ток, затем могут следовать промежуточные этапы, такие как усиление, передача и дальнейшая обработка, чтобы дать результат на последнем этапе.Сегодня в большинстве случаев микропроцессоры выполняют заключительные этапы таких измерений. Аналого-цифровые преобразователи оцифровывают напряжение, пропорциональное измеряемому значению, а процессор выполняет дальнейшие вычисления и обрабатывает сохранение и отображение результатов. Предпосылкой для таких измерений являются датчики или преобразователи, которые известным образом реагируют на измеряемое напряжение или ток. Основное внимание в этой книге уделяется последним разработкам измерительных приборов для измерения напряжения и тока.

Помимо общей тенденции к меньшим, более дешевым и надежным приборам, возникли новые требования. Новые приложения, такие как измерение биотоков, требуют более высокой чувствительности. Компьютеры и интегральные схемы ставят новые задачи. Чтобы использовать повышенную скорость компонентов для сбора данных, требуются подходящие датчики. Достигаемая точность больше, чем когда-либо, зависит от первого шага — получения необработанных данных. Влияние процесса измерения на результаты становится все более решающим.Тестирование самих интегральных схем — это совершенно новое приложение. Для таких испытаний необходимо измерять быстрые изменения напряжения и тока в очень маленьких геометрических масштабах. Здесь, как и в традиционных высоковольтных приложениях, важную роль играют бесконтактные измерения.

Книга построена следующим образом: В первой главе описаны различные методы измерения напряжений и токов. Для полноты картины упомянуты наиболее часто используемые методы, однако мы сосредоточимся на недавно разработанных.В главах эта тема рассматривается с точки зрения различных приложений, в которых измеряются напряжения и токи.

Поскольку основная цель данной публикации — проиллюстрировать обычно используемые методы, а не отслеживать научную эволюцию и достоинства в конкретных областях, в целом были процитированы те публикации, которые лучше всего иллюстрируют конкретный принцип измерения. Таким образом, цитирование конкретной ссылки не означает, что это первая или наиболее подходящая публикация в соответствующей области.

Калькулятор Вт, В, А, Ом | Расчет мощности, тока, напряжения и сопротивления

Калькулятор Вт, В, А и Ом:

Ватт — единица мощности, Ампер — единица тока, Вольт — единица напряжения, а Ом — единица сопротивления, здесь просто введите любые два значения четырехэлементного элемента, а затем нажмите вычислить, вы получите немедленный результат. из оставшихся двух элементов.

Кроме того, вы можете легко изменить множитель значения, такой как килограмм, мега или микро, милли и т. Д.Эта опция доступна для всех параметров.

Напряжение, ток и сопротивление — три основных элемента, которые отвечают за передачу энергии в любую электрическую цепь.

В этой статье мы собираемся изучить взаимосвязь между током, напряжением, сопротивлением и мощностью.

Рассмотрим,

R = сопротивление в Ом

I = ток в амперах

В = напряжение в вольтах

P = мощность в ваттах.

Посмотрите на упомянутый ниже

Расчет сопротивления питания, тока и напряжения:

Расчет сопротивления по напряжению и току:

Сопротивление (R) в омах равно напряжению (В) в вольтах, деленному на ток (I) в амперах, поэтому формула будет иметь вид

.

Сопротивление = Напряжение / Ток

R = V / I

Ом = Вольт / Ампер

Расчет сопротивления по напряжению и мощности:

Сопротивление (R) в омах равно квадрату напряжения (В) в вольтах, деленного на мощность (P) в ваттах, поэтому формула будет иметь вид

.

Сопротивление = Напряжение ² / Мощность

R = V ² / P

Сопротивление = Вольт² / Вт

Расчет сопротивления по току и мощности:

Сопротивление (R) в омах равно мощности (P) в ваттах, деленной на квадрат силы тока (I) в амперах.следовательно, формула будет,

R = P / I ²

Сопротивление = мощность / ток ²

Ом = Вт / А²

Расчет тока по напряжению и сопротивлению:

Ток (I) в амперах равен напряжению (В) в вольтах, деленному на сопротивление (R) в омах. Следовательно, формула будет:

Ток = напряжение / сопротивление

I = V / R

Ампер = Вольт / Ом

Расчет тока по напряжению и мощности:

Ток (I) в амперах равен мощности (P) в ваттах, деленной на напряжение (В) в вольтах.Следовательно, формула будет:

Ток = Мощность / Напряжение

I = P / V

Ампер = Ватт / Вольт

Текущий расчет по сопротивлению и мощности:

Ток (I) в амперах равен квадратному корню из мощности (P) в ваттах, деленному на сопротивление (R) в омах. Следовательно, формула будет:

Ток = √ (мощность / сопротивление)

I = √ (P / R)

А = √ (Вт / Ом)

Расчет напряжения от силы тока и сопротивления:

Напряжение (В) в вольтах равно произведению силы тока (I) в амперах и сопротивления (R) в омах.Следовательно, формула будет:

Напряжение = ток * сопротивление

В = I * R

Вольт = Ампер * Ом

Расчет напряжения по амперам и мощности:

Напряжение (В) в вольтах равно мощности (P) в ваттах, деленной на ток (I) в амперах, поэтому формула будет иметь вид

Напряжение = Мощность / Ток

В = P / I

Вольт = Ватт / Ампер

Расчет напряжения по сопротивлению и мощности:

Напряжение (В) в вольтах равно квадратному корню из мощности (P) в ваттах, умноженной на сопротивление (R) в омах.Следовательно, формула будет:

Напряжение = √ (Мощность * сопротивление)

В = √ (P * R)

Вольт = √ (Вт * Ом)

Расчет мощности по напряжению и току:

Мощность (P) в ваттах — это ток I в амперах, умноженный на напряжение в вольтах, поэтому формула будет иметь вид

.

Мощность = Ток * Напряжение

P = V * I

Ватт = Вольт * Ампер

Расчет мощности по сопротивлению и току:

Мощность (P) в ваттах — это сопротивление в омах, умноженное на квадрат тока.Формула

Мощность = Ток ² * сопротивление

P = I ² * R

Ватт = Ампер ² * Ом

Расчет мощности по сопротивлению и напряжению:

Мощность (P) в ваттах равна квадрату напряжения, деленному на сопротивление. Формула

Мощность = Напряжение ² / сопротивление

P = V ² / R

Ватт = Вольт ² / Ом

.