Измерить энергию. §102. Измерение мощности и электрической энергии. Обозначение мощности электроприборов
Измерение мощности. В цепях постоянного тока мощность измеряют электро- или ферродинамическим ваттметром. Мощность может быть также подсчитана перемножением значений тока и напряжения, измеренных амперметром и вольтметром.
В цепях однофазного тока измерение мощности может быть осуществлено электродинамическим, ферродинамическим или индукционным ваттметром. Ваттметр 4 (рис. 336) имеет две катушки: токовую 2, которая включается в цепь последовательно, и напряжения 3, которая включается в цепь параллельно.
Ваттметр является прибором, требующим при включении соблюдения правильной полярности, поэтому его генераторные зажимы (зажимы, к которым присоединяют проводники, идущие со стороны источника 1) обозначают звездочками.
Для расширения пределов измерения ваттметров их токовые катушки включают в цепь при помощи шунтов или измерительных трансформаторов тока, а катушки напряжения - через добавочные резисторы или измерительные трансформаторы напряжения.
Измерение электрической энергии. Способ измерения . Для учета электрической энергии, получаемой потребителями или отдаваемой источниками тока, применяют счетчики электрической энергии. Счетчик электрической энергии по принципу своего действия аналогичен ваттметру. Однако в отличие от ваттметров вместо спиральной пружины, создающей противодействующий момент, в счетчиках предусматривают устройство, подобное электромагнитному демпферу, создающее тормозящее усилие, пропорциональное частоте вращения подвижной системы. Поэтому при включении прибора в электрическую цепь возникающий вращающий момент будет вызывать не отклонение подвижной системы на некоторый угол, а вращение ее с определенной частотой.
Число оборотов подвижной части прибора будет пропорционально произведению мощности электрического тока на время, в течение которого он действует, т. е. количеству электрической энергии, проходящей через прибор. Число оборотов счетчика фиксируется счетным механизмом. Передаточное число этого механизма выбирают так, чтобы по показаниям счетчика можно было отсчитывать не обороты, а непосредственно электрическую энергию в киловатт-часах.
Наибольшее распространение получили ферродинамические и индукционные счетчики; первые применяют в цепях постоянного тока, вторые - в цепях переменного тока. Счетчики электрической энергии включают в электрические цепи постоянного и переменного тока так же, как и ваттметры.
Ферродинамический счетчик (рис. 337) устанавливают на э. п. с. постоянного тока. Он имеет две катушки: неподвижную 4 и подвижную 6. Неподвижная токовая катушка 4 разделена на две части, которые охватывают ферромагнитный сердечник 5 (обычно из пермаллоя). Последний позволяет создать в приборе сильное магнитное поле и значительный вращающий момент, обеспечивающий нормальную работу счетчика в условиях тряски и вибраций. Применение пермаллоя способствует уменьшению погрешности счетного механизма 2 от гистерезиса магнитной системы (он имеет весьма узкую петлю гистерезиса).
Чтобы уменьшить влияние внешних магнитных полей на показания счетчика, магнитные потоки отдельных частей токовой катушки имеют взаимно противоположное направление (астатическая система). При этом внешнее поле, ослабляя поток одной части, соответственно усиливает поток другой части и оказывает в целом небольшое влияние на результирующий вращающий момент, создаваемый прибором. Подвижная катушка 6 счетчика (катушка напряжения) расположена на якоре, выполненном в виде диска из изоляционного материала или в виде алюминиевой чаши. Катушка состоит из отдельных секций, соединенных с пластинами коллектора 7 (эти соединения на рис. 337 не показаны), по которому скользят щетки из тонких серебряных пластин.
Ферродинамический счетчик работает принципиально как двигатель постоянного тока, обмотка якоря которого подключена параллельно, а обмотка возбуждения - последовательно с потребителем электроэнергии. Якорь вращается в воздушном зазоре между полюсами сердечника. Тормозной момент создается в результате взаимодействия потока постоянного магнита 1 с вихревыми токами, возникающими в алюминиевом диске 3 при его вращении.
Для компенсации влияния момента трения и уменьшения благодаря этому погрешности прибора в ферродинамических счетчиках устанавливают компенсационную катушку или в магнитном поле неподвижной (токовой) катушки помещают лепесток из пермаллоя, который имеет высокую магнитную проницаемость при малой напряженности поля. При небольших нагрузках этот лепесток усиливает магнитный поток токовой катушки, что приводит к увеличению вращающего момента и компенсации трения. При увеличении нагрузки индукция магнитного поля катушки увеличивается, лепесток насыщается и его компенсирующее действие перестает возрастать.
При работе счетчика на э. п. с. возможны сильные толчки и удары, при которых щетки могут отскакивать от коллекторных пластин. При этом под щетками будет возникать искрение. Для его предотвращения между щетками включают конденсатор С и резистор R1. Компенсация температурной погрешности осуществляется с помощью термистора Rт (полупроводникового прибора, сопротивление которого зависит от температуры). Он включается совместно с добавочным резистором R2 параллельно подвижной катушке. Чтобы уменьшить влияние тряски и вибраций на работу счетчиков, их устанавливают на э. п. с. на резинометаллических амортизаторах.
Индукционный счетчик имеет два электромагнита (рис. 338,а), между которыми расположен алюминиевый диск 7. Вращающий момент в приборе создается в результате взаимодействия переменных магнитных потоков Ф1 и Ф2, созданных катушками электромагнитов, с вихревыми токами I в1 и I в2 , индуцируемыми ими в алюминиевом диске (так же, как и в обычном индукционном измерительном механизме, см. § 99).
В индукционном счетчике вращающий момент М должен быть пропорционален мощности P=UIcos?. Для этого катушку 6 одного из электромагнитов (токовую) включают последовательно с нагрузкой 5, а катушку 2 другого (катушку напряжения) - параллельно нагрузке. В этом случае магнитный поток Ф1 будет пропорционален току I в цепи нагрузки, а поток Ф2 - напряжению U, приложенному к нагрузке. Для обеспечения требуемого угла сдвига фаз? между потоками Ф1 и Ф2 (чтобы sin? = cos?) в электромагните катушки напряжения предусмотрен магнитный шунт 3, через который часть потока Ф2 замыкается
помимо диска 7. Угол сдвига фаз между потоками Ф1 и Ф2 точно регулируется изменением положения металлического экрана 1, расположенного на пути потока, ответвляющегося через магнитный шунт 3.
Тормозной момент создается так же, как в ферродинамическом счетчике. Компенсация момента трения осуществляется путем создания небольшой несимметрии в магнитной цепи одного из электромагнитов с помощью стального винта.
Для предотвращения вращения якоря при отсутствии нагрузки под действием усилия, созданного устройством, компенсирующим трение, на оси счетчика укрепляется стальной тормозной крючок. Этот крючок притягивается к тормозному магниту 4, благодаря чему предотвращается возможность вращения подвижной системы без нагрузки.
При работе же счетчика под нагрузкой тормозной крючок практически не влияет на его показания.
Чтобы диск счетчика вращался в требуемом направлении, необходимо соблюдать определенный порядок подключения проводов к его зажимам. Нагрузочные зажимы прибора, к которым подключают провода, идущие от потребителя, обозначают буквами Я (рис. 338,б), генераторные зажимы, к которым подключают провода от источника тока или от сети переменного тока,- буквами Г.
Каждый человек наделен своей энергетикой. Она бывает врожденная и полученная в течение жизни. Есть слабая энергетика, есть энергетика сильная. От нее, по мнению специалистов в области эзотерики, зависят личностное развитие и успех человека в жизни. Как же определить свое энергетическое поле?
Определенных способов проверки человека на его энергетическую мощь нет. Энергетику нельзя измерить приборами. Но ее можно почувствовать. Как правило, человек активный, целеустремленный и деятельный обладает большим запасом жизненных сил. А тот, кто постоянно жалуется на нехватку энергии, и есть человек с низким уровнем энергетики.
Энергетически сильный человек, как правило, всегда бывает в хорошем настроении. Он умеет управлять своими эмоциями, знает, на что способен и смело идет к цели. Его не пугают трудности, так как он чувствует в себе силу, которая поможет в сложный период.
Люди с сильной энергетикой более удачливы по жизни. Они бодры и позитивны. Их настрой и крепкое здоровье позволяет легко добиваться своих целей. Энергичные люди могут манипулировать окружающими, отстоять свою точку зрения и завоевать внимание к своей персоне.
Однако те, у кого высокий энергетический потенциал, должны уметь контролировать свою силу. Энергию лучше направлять во благо себе и окружающим. Если у вас сильная энергетика, то есть вероятность того, что вы можете сглазить человека и нанести вред его биополю.
Энергетически слабый человек часто болеет. Если у него и возникают хорошие идеи, то он не спешит их реализовывать. Люди со слабой энергетикой быстро устают. Их легко обидеть или оказать на них влияние.
Уровень энергетики более точно можно определить по сновидениям. Что чаще всего вам снится?
Если во сне вы часто в идите реки, леса, заросли - то это признак переизбытка энергии. Также об этом может свидетельствовать музыка во сне или ремень, который сильно стягивает вашу талию. В этом случае с энергетикой у все в порядке. Правда, случается, что чрезмерная энергичность не доводит до добра. Если ваши силы направлены во благо, от них будет реальная польза. Но если вы растрачиваете ее по пустякам, то ничего хорошего от своей внутренней силы вы не получите.
Если вам постоянно снятся руины, старые дома, пропасть, пустота, голод, жажда, ссоры, драки, узкие дороги и коридоры, то вы испытываете недостаток жизненной силы. Это знак того, что срочно нужно изменить свою жизнь и восстановить энергию .
Не спешите отчаиваться, если вдруг поняли, что энергетически вы не сильны. Есть мнение, что человеческая энергетика постоянно меняется . Она может быть врожденной, наследственной (ее уровень это зависит от многих факторов, таких как место рождение, энергетика рождения, обстоятельства рождения и прочее) и приобретенной.
Приобретенная энергетика может меняться в зависимости от того, какой образ жизни ведет человек, чем он занимается, где живет и с кем общается. Исходя из этого, можно легко повысить свой энергетический уровень. Для этого существует много способов.
- Во-первых, необходимо полноценно питаться и наладить режим дня.
- Во-вторых, необходимо почаще оставаться наедине с собой и своими мыслями, чтобы лучше понять себя и свои желания.
- В-третьих, нужно отдавать предпочтение тому делу, которое приносить моральное удовлетворение.
- В-четвертых, следует больше общаться с людьми, которые настраивают вас на позитивные эмоции.
Зная свой энергетический потенциал, вы можете самостоятельно его усилить (если он слабый), либо направить в нужное русло для достижения целей. Обладая внутренней силой, вы можете добиться всего, чего захотите. Главное, постоянно работать над энергетикой, не давать ей сбоя и уметь контролировать ее, когда это необходимо.
23.10.2013 16:31
День большинства людей начинает довольно рано – кто встает на учебу, кто на работу. Некоторым...
Занимаясь энергетическим практиками с 2001 года, со всех сторон я слышала: «Надо набирать энергию» или «Не хватило энергии». В цигун вообще говорили, что человек приходит с определенным запасом энергии, полученным от родителей, и далее всю жизнь живет «на ней», либо начинает накапливать свою.
В 19 лет вопросы накопления энергии или ее недостатка не стоят так остро, как в 30, а тем более как стоят у женщины после рождения ребенка.
Краткая предыстория: в апреле 2015 года я родила дочь, в феврале 2016 года я стала возрождать сайт и блог, потихоньку возвращаться к профессиональной деятельности в рамках психологии и оздоровления и ощутила, что энергии, которая у меня была, недостаточно. Поняла, что происходит, я не сразу. Вначале мне казалось, что не хватает времени в сутках, потом - что его просто недостаточно на отдых, потом - что у меня накопился недосып… В результате пришла простая мысль-пожелание: «Если бы было больше энергии…»
И тут мой пытливый ум зацепился: а как измерить энергию человека? Кто и чем ее измеряет? Сколько энергии достаточно на день? Сколько дается при рождении? Сколько оптимально расходовать и можно ли энергию сохранять?
Действительно, когда мы слышим: «Не хватает энергии», мы безусловно понимаем, о чем речь, вот только неясно, а сколько энергии достаточно. Давайте проведем следующую параллель: денег часто недостаточно и почти все люди хотят иметь их больше. Умные и богатые люди занимаются инвестированием, а также они копят деньги, вкладывают, деньги работают на них, давая им еще больше денег. Реально ли такое сделать с энергией?
С деньгами каждый из нас может сказать точно или приблизительно, сколько тратит на жизнь, на какую сумму способен прожить, каковы его расходы. А можем ли мы такое же сказать про свои энергетические затраты? Вряд ли.
Размышляя на эту тему, я пришла к тому, что раз я хочу успевать за день дела по работе и дела с дочерью, а также проходить один тренинг по финансовой грамотности, то требуется приблизительно в 2,5 раз больше энергии, чем для обычного дня ранее. Так, один полноценный запас сил на день с дочерью, один запас на дела и 0,5 запаса на тренинг и чтобы оставалось сверху. Итого, посчитала я, мне нужно в сутки энергии из расчета на 2,5 дня. Можно ли этого добиться?
Так как я не знаю никаких единиц измерения энергии человека, хотя и занимаюсь энергетическими практиками уже много лет, я решила поступить просто и приняла условные величины. Например, всю энергию, которая необходима на один полноценный (обычный) день я приравняла к 1000 единицам энергии. Значит, сейчас мне нужно 2500 единиц.
Тогда встал вопрос: откуда я получала эти 1000 единиц? Понятно, что жить на запасах вечно нельзя, да и неразумно это с инвестиционной точки зрения. Нужно создавать новые активы, то есть делать то, что дает энергию постоянно на базовые нужны и чтобы было, что отложить на потом. Тогда как можно получать 2500 единиц в сутки? Можно ли?
Оказалось,что можно. Например, раньше за счет сна 8-10 часов я получала порядка 600-700 единиц энергии, а сейчас с маленьким ребенком спать больше 6 часов не получается, да и то это сон с прерываниями и подъемами. Поэтому 6 часов сна сейчас дают мне всего 500 единиц энергии. Очевидно, что сна сделать больше я сейчас не могу. Но могу делать другие вещи, которые наполнят энергией. То есть на сон нужно больше времени, а мне нужны были такие инвестиции, чтобы требовали меньше времени, а возврат (энергетический) давали в разы больше.
И я для себя такие способы увеличения энергии нашла. Как я это сделала? Очень просто. Я интуитивно и с помощью энергетического считывания определила:
- сколько энергии мне нужно;
- какие активности и действия могут дать мне энергию и сколько;
- выбрала, какие действия буду делать регулярно для набора энергии, какие оставлю как допопции, на «про запас».
Посчитайте, сколько энергии нужно вам для успешного дня. Рассчитайте, как и где вы можете получить эту необходимую энергию. Если вам нужна помощь в определении необходимого запаса энергии на день и способов ее получать лично вам, с 19 по 23 марта я приглашаю вас на онлайн-консультацию по Скайп . Я помогу считать ваш энергетический расход на день, определить, сколько энергии вы получаете от текущих дел, сколько энергии вам будет достаточно для того, чтобы успевать все то, что вы намечаете для себя и как эту энергию вам получить.
Живите полной жизнью, опираясь на всю ту энергию, которая вам нужна. Откладывайте немного на завтра, создавайте себе энергетическую подушку безопасности. Это также возможно, как и в финансах. Эта «подушка» пригодится в экстренной ситуации, для начала новых проектов, когда начатое вами дело затянулось и потребовало больше сил и времени.
Осознав, что энергию можно и нужно накапливать, а также что ее можно получить больше путем простой смены активностей, я стала спокойнее, радостнее, более довольной жизнью, ведь теперь мои силы четко рассчитаны. Успехов вам, друзья!
Довольно часто возникает необходимость измерять мощность, потребляемую из сети, или же генерируемую в сеть. Это необходимо для учета потребляемой или генерируемой энергии, а также для обеспечения нормальной работы энергосистемы (избежание перегрузок). Измерять мощность можно несколькими способами – прямым и косвенным. При прямом измерении применяют ваттметр, а при косвенном амперметр и вольтметр.
Измерение мощности в цепи постоянного тока
Из-за отсутствия реактивной и активной составляющей в цепях постоянного тока для измерения мощности ваттметр применяют очень редко. Как правило, величину потребляемой или отдаваемой энергии измеряют косвенным методом, с помощью измеряют ток I в цепи, а с помощью измеряют напряжение U нагрузки. После чего применив простую формулу P=UI и получают значение мощности.
Чтоб уменьшить из-за влияний внутренних сопротивлений устройств, приборы могут подключать по различным схемам, а именно при относительно малом сопротивлении нагрузки R применяют такую схему включения:
А при большом значении R такую схему:
Измерение мощности в однофазных цепях переменного тока
Главным отличием цепей переменного тока от сетей постоянного тока, пожалуй, заключается в том, что в переменном напряжении существует несколько мощностей – . Полную измеряют зачастую тем же косвенным методом с помощью амперметра и вольтметра и значение ее равно S=UI.
Замер же активной P=UIcosφ и реактивной Q=UIsinφ производится прямым методом, с помощью ваттметра. Для измерения ваттметр в цепь подключают по следующей схеме:
Где токовую обмотку необходимо подключить последовательно с нагрузкой R н, и, соответственно, обмотку напряжения параллельно нагрузке.
Замер реактивной мощности в однофазных сетях не производится. Такие опыты зачастую ставятся только в лабораториях, где ваттметры включают по специальным схемам.
Измерение мощности в трехфазных цепях переменного тока
Как и в однофазных сетях, так же и в трехфазных полную энергию сети можно измерять косвенным методом, то есть с помощью вольтметра и амперметра по схемам показанным выше. Если нагрузка трехфазной цепи будет симметричной, то можно применить такую формулу:
U л – напряжение линейное, I- фазный ток.
Если же фазная нагрузка не симметрична, то производят суммирование мощностей каждой из фаз:
При измерении активной энергии в четырехпроводной цепи при использовании трех ваттметров, как показано ниже:
Общей энергией потребляемой из сети будет сумма показаний ваттметров:
Не меньшее распространение получил и метод измерения двумя ваттметрами (применим только для трехпроводных цепей):
Сумму их показаний можно выразить следующим выражением:
При симметричной нагрузке применима такая же формула как и для полной энергии:
Где φ – сдвиг между током и напряжением (угол фазового сдвига).
Измерение реактивной составляющей производят по той же схеме (смотри рисунок в)) и в этом случае она будет равна разности алгебраической между показателями приборов:
Если сеть не симметрична, то для измерения реактивной составляющей применяют два или три ваттметра, которые подключают по различным схемам.
Процесс измерения активной и реактивной мощности
Производят измерения активной мощности цепи переменного напряжения. Они подключаются по тем же схемам что и ваттметры. Учет реактивной энергии в однофазных потребителей в нашей стране не ведется. Ее учет производят в трехфазных цепях крупных промышленных предприятий, потребляющих большие объемы электроэнергии. Счетчики активной энергии имеют маркировку СА, реактивной СР. Также широкое применение получают электронные счетчики электроэнергии.
Энергия вещества - это его способность выполнять работу. Существует много видов энергии. Химикам наиболее "интересна" кинетическая и потенциальная энергия.
1. Кинетическая энергия
Кинетическая энергия - энергия движения.
Любое движущееся тело обладает кинетической энергией. Чем больше масса тела и его скорость - тем большей кинетической энергией оно обладает. При соприкосновении с другим телом часть кинетической энергии передается этому телу. Например, ударив бильярдным кием по шару, мы передаем ему (шару) какую-то часть кинетической энергии - шар начинает двигаться. При соударении его с другим шаром, часть энергии опять передается (перераспределяется) и в движении будут уже два шара. Кинетическая энергия может превращаться в энергию другого вида. Так на гидроэлектростанции кинетическая энергия падающей воды преобразуется в электрическую энергию, вырабатываемую турбиной генератора.
Помните закон сохранения энергии? - "Энергия никуда не исчезает бесследно и не появляется из ниоткуда - она лишь переходит из одного вида в другой" (тут следует сделать оговорку, что это не относится к ядерным реакциям).
2. Потенциальная энергия
Потенциальная энергия - это "скрытая" энергия , которая зависит от положения тел и способна проявиться при определенных условиях.
Так, сосулька, свисающая с крыши дома, не обладает кинетической энергией (поскольку она не движется), но зато у нее есть "неплохая" потенциальная энергия (которая тем больше, чем массивнее сосулька и выше крыша дома). При определенных условиях (когда солнышко хорошо пригреет) сосулька может оторваться и упасть на землю. В этом случае, заложенная в ней потенциальная энергия перейдет в кинетическую.
Однако, химикам такие аспекты потенциальной энергии не интересны. Их интересует потенциальная энергия, заложенная в химических связях:
- как энергия, съеденной нами пищи, хранится в организме?
- почему автомобиль без бензина не едет?...
3. Как измерить энергию
Физикам измерить потенциальную и кинетическую энергии тела не составляет трудности. Для этого надо знать массу тела, его скорость (кинетическая энергия) или расстояние до земли (потенциальная энергия).
Для химиков задача усложняется.
Потенциальная энергия, хранящаяся в химических связях, зависит от вида и количества связей, которые могут быть разорваны.
Для измерения кинетической энергии вещества достаточно измерить его температуру. При этом измеряется средняя кинетическая энергия частиц, которые движутся в веществе.
Мера общего количества энергии какого-либо вещества - это его теплота. Например, температура воды в вашем стакане и в Черном море может быть одинакова. Но, чтобы повысить ее, скажем на 1°С, надо совершенно разное количество энергии для стакана и для моря. Т.о., можно сказать, что теплота учитывает такой компонент вещества, как объем.
Единица измерения теплоты в системе СИ является Джоуль. Однако, "в ходу" и другая метрическая система - калория (кал):
1 кал = 4,184 Дж
Калория довольно маленькая единица измерения:
Поэтому, чаще используют килокалорию (ккал): 1 ккал = 1000 кал.