Vatímetro

El vatímetro ( vatio + otro griego μετρεω - "yo mido") es un dispositivo de medición diseñado para determinar la potencia de una corriente eléctrica o una señal electromagnética.

Clasificación

Por propósito y rango de frecuencia, los vatímetros se pueden dividir en tres categorías: baja frecuencia (y corriente continua), radiofrecuencia y óptica. De acuerdo con su propósito previsto, los vatímetros de rango de radio se dividen en dos tipos: potencia transmitida, incluida en la interrupción de la línea de transmisión, y potencia absorbida, conectada al final de la línea como una carga combinada. Según el método de transformación funcional de la información de medición y su salida al operador, los vatímetros son analógicos (indicadores y autograbadores) y digitales.

Vatímetros de baja frecuencia y corriente continua

Los vatímetros de baja frecuencia se utilizan principalmente en redes eléctricas de frecuencia industrial para medir el consumo de energía, pueden ser monofásicos y trifásicos. Un subgrupo separado está formado por varmeters  : medidores de potencia reactiva. Los instrumentos digitales suelen combinar la capacidad de medir la potencia activa y reactiva.

Los vatímetros analógicos de baja frecuencia de un sistema electrodinámico o ferrodinámico tienen dos bobinas en el mecanismo de medición, una de las cuales está conectada en serie con la carga y la otra en paralelo. La interacción de los campos magnéticos de las bobinas crea un par que desvía la flecha del dispositivo, proporcional al producto de la intensidad de corriente, el voltaje y el coseno o seno de la diferencia de fase (para medir la potencia activa o reactiva , respectivamente ).

Los vatímetros digitales de baja frecuencia tienen dos sensores como circuitos de entrada  : para corriente y voltaje, conectados respectivamente en serie y en paralelo a la carga, los sensores pueden basarse en transformadores de instrumentos , termistores , termopares y otros. La información de los sensores se transmite a través del ADC a un dispositivo informático en el que se calculan la potencia activa y reactiva, luego la información resultante se muestra en una pantalla digital y, si es necesario, en dispositivos externos (para almacenar, imprimir datos, etc.) ).

Vatímetros de la potencia absorbida del rango de radio

Los vatímetros de potencia absorbida forman un subgrupo muy grande y ampliamente utilizado de vatímetros de radio. La división de especies de este subgrupo se asocia principalmente con el uso de varios tipos de transductores primarios (cabezas receptoras). Los vatímetros disponibles en el mercado utilizan transductores basados ​​en termistores , termopares y detectores de picos ; con mucha menos frecuencia, en el trabajo experimental, se utilizan sensores basados ​​​​en otros principios: ponderomotrices , galvanomagnéticos , etc. y en realidad, el vatímetro no mide la potencia incidente, sino la potencia absorbida, que difiere de la potencia incidente en una cantidad igual a K P × P pad , donde K P  es el coeficiente de reflexión de potencia .

Los vatímetros de termistor (bolométricos) consisten en un transductor receptor basado en un termistor (o bolómetro ) y un puente de medición con una fuente de corriente alterna de baja frecuencia para calentar el termistor. El principio de funcionamiento del convertidor de termistor es la dependencia de la resistencia del termistor de su temperatura, que, a su vez, depende de la disipación de potencia de la señal que se le aplica. La medida se realiza comparando la potencia de la señal medida, disipada en el termistor y calentándola, con la potencia de la corriente de baja frecuencia, provocando el mismo calentamiento del termistor. Durante la medición, la potencia total disipada en el termistor (cuando la señal medida y la corriente de calefacción se le aplican simultáneamente) y, en consecuencia, la resistencia del termistor se mantiene igual utilizando un puente de medición, que se equilibra mediante un cambio en el corriente de calentamiento En los primeros modelos de vatímetros de termistor, el balanceo se realizaba manualmente, en los vatímetros modernos el balanceo es automático, las lecturas se muestran en forma digital. Las desventajas de los vatímetros de termistor incluyen su pequeño rango dinámico: la potencia de disipación máxima es de varios milivatios, esta limitación se supera mediante el uso de atenuadores que dividen la potencia, pero introducen un error adicional.

Los vatímetros calorimétricos difieren de los de termistor en que se usa una carga separada para absorber la potencia medida, desde la cual se transfiere calor al convertidor de termistor a través del medio de trabajo: agua destilada o un líquido especial. El medio líquido circula a un caudal estrictamente especificado, lavando a su vez la carga de entrada, el convertidor y el intercambiador de calor de refrigeración.

Los vatímetros termoeléctricos utilizan un termopar (o un bloque de termopares) de calentamiento directo o indirecto como convertidor primario. Durante la medición, la unión caliente del termopar se calienta bajo la influencia de la potencia de entrada de la señal medida y se genera una fem térmica. La información de medición en forma de una señal de CC ingresa a la unidad electrónica (analógica o digital), donde se procesa y alimenta al dispositivo indicador.

Los vatímetros con detector de picos tienen un diseño simple, a diferencia de otros tipos de vatímetros, pueden medir no solo la potencia de una señal continua, sino también la potencia pico de los pulsos de radio , sin embargo, debido a la baja precisión de medición, son rara vez se usa en la actualidad. De acuerdo con el principio de funcionamiento, dicho vatímetro es un voltímetro rectificador de CA con una carga de entrada con una resistencia igual a la resistencia de onda del camino, y con un dispositivo de lectura calibrado en valores de potencia.

Vatímetros de la potencia transmitida del rango de radio

En la transmisión de vatímetros de potencia, generalmente se usa un acoplador direccional  como convertidor primario, un dispositivo que permite que una fracción muy pequeña de energía se desvíe de la ruta de transmisión principal. La parte extraída de la energía se alimenta a un convertidor secundario, por ejemplo, un cabezal detector o termistor, desde donde se alimenta la señal de información de medición al convertidor funcional y, además, al dispositivo indicador.

A frecuencias relativamente bajas (en los rangos LW y MW ), el uso de acopladores direccionales es difícil; en este caso, los sensores de corriente y voltaje en la línea pueden usarse como convertidores primarios, cuya información de medición se procesa adicionalmente en el funcional. convertidor (multiplicando los valores teniendo en cuenta la diferencia de fase). Los sensores pueden ser, por ejemplo, un transformador de tensión y un transformador de corriente . Este método de medición generalmente se usa en dispositivos especializados para controlar la potencia de salida a la antena por un transmisor de radio. A frecuencias de microondas, en las rutas de las guías de ondas, se puede utilizar el método ponderomotor o los sensores integrados en la pared de la guía de ondas (termistores, termoeléctricos, galvanomagnéticos) para medir la potencia transmitida.

Vatímetros ópticos

Nombres y denominaciones

Nombres de especies:

Para designar los tipos de vatímetros eléctricos (de baja frecuencia) se utiliza tradicionalmente el sistema de designación de la industria, en el que se marcan los dispositivos según el sistema (principio básico de funcionamiento):

Los vatímetros de rangos de radio y ópticos están marcados de acuerdo con GOST 15094:

Características metrológicas del dispositivo

Véase también

Literatura

Documentación normativa y técnica

Enlaces


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