Автор Тема: Универсален метод за измерване на мощност  (Прочетена 113159 пъти)

Неактивен tsvetan.filev

  • Специалист
  • Beginner
  • ***
  • Публикации: 79
Здравейте.

Доста време не бях влизал във форума.
Разледах как се е развил и въпреки че съм запознат с много от темите пак намерих полезни неща.
За това реших и аз да споделя малко опит и да добавя към общото знание.

От много време се опитвах да намеря евтин и точен метод за измерване на мощност на произволен по форма и вид сигнал.
Осцилоскопи много, но скъпи. Ватметри много, но скъпи. Домашни уреди за мощност много и евтини, но нечувствителни. Електромерите - скъпи.

Тогава се сетих за дефиницията на електрическа мощност, която бях учил в техникума и университета: Електрическата мощност е пропорционална на отделената температура T от съпротивление R през което тече ток I, под напрежение U за единица време t.
http://en.wikipedia.org/wiki/Electric_power

Необходими елементи:
- Съпротивление 1 ом съобразено с максималната мощност, която може да мине през него без да изгори (Pr = Ur.Ir). Продават тук http://www.comet.bg/main/index.html (както и на много други места  :) )
- Кутия за съпротивлението (може от PVC)
- Arduino uno платка http://www.robotev.com/product_info.php?cPath=1_21&products_id=269
- Инфрачервен безконтактен термометър MLX90614ESF-BAA http://www.robotev.com/product_info.php?cPath=1_29&products_id=266
- Програма за измерване на температурата
http://bildr.org/2011/02/mlx90614-arduino/
http://code.bildr.org/download/777.zip
- Свързващи проводници
- Програма за четене на данните от серийния порт и съхраняване в база данни
- Програма за визуализация и изчисляване на резултатите

Метода е универсален. Това значи, че с него може да се мерят сигнали с произволна форма и честота, без значение променливи или постоянни.

Пояснения:
Метода е малко капризен от към стайна температура и трябва да се внимава, но пък е доста лесен и евтин за реализация.
Единствено трябва да се знае порядъка на сигнала, за да не изгори съпротивлението R, когато се закачи директно към източника.
R се поставя в кутия, а над него на 1-2 см се фиксира термо сеонзора и се облепя със скоч за по-добро измерване.
Съпротивленията са симетрични устроиства: съпротивлението в двете посоки на свързване е едно и също, следователно и отделената топлина е една и съща.
Съпротивлнението действа като интегратор http://en.wikipedia.org/wiki/Integral и в резултат се акумулира температура, равна на площта на мощността без значение от формата на сигнала.
Съпротивленията се продават с даден толеранс, но това не води до грешка, понеже чрез тока и напрежението лесно може да се изчисли точно колко е то (R = U/I).
Грешката на метода идва от флуктуации в захранването на сензора за температура и флуктуации в измерването (периодични промени на стойностите с времето). Но те са отстраними и най-често грешката е една и съща и не влияе много на измерването.

Метод:
- Дадено помещение (стая) се затваря плътно и чрез климатик се климатизира до дадена температура (например 26 градуса C).
Забележка: Обикновено изчаквам 1 час, но може и 20 минути.
- Съпротивление R (1 ом) се закача към източник на напрежение (обикновено трансформатор) и се измерва напрежението Ur и тока Ir. 
Забележка: Измеренето Ur е по-малко от напрежението на свободен ход (без товар), понеже обикновено трансформаторите нямат стабилизатор на напрежение и то пада
- Изчислява се мощност Pr (W) = Ur (V) .Ir (A)
- След 1 час (може и по-малко) измервам температурата Т1 на свързаното съпротивление R към източника
- Изчислявам температурата за 1 W:  1 (W) = Tx (градуса C)
- Закачам консуматора, който искам да измеря последователно на съпротивлението R
- След 1 час (или по - малко), меря температурата T2 на съпротивлението R
- Изчислявам консумираната неизвестна мощност Px (W) според T2

Формули:
        Pr (W) = Ur (V) * Ir (A)
        R (ohm) = Ur (V) / Ir (A);
        temp_for_one_watt (C) = T1 (C) / Pr (W)
        Px (W) = T2 (C) / temp_for_one_watt (C)
        Забележка: това в скобите са мерните единици

Пояснения:
Измерването на температурата се прави в период от няколко минути и след това се извлича средната стойност поради флуктуациите на стойностите от термодатчика.
Аз мерих импулсна мощност от сорта на 0.3 W, но може и по-слаби, просто по-прецизно трябва да се върши.
Написъл съм си програма на PHP, която чете данните от серийния порт и ги записва в база данни. След това имам една уеб страница, която ми прави необходимите изчисления.

Още:
Има и други методи за мерене на мощност като ефект на Хол http://en.wikipedia.org/wiki/Hall_effect, но не съм сигурен че лесно и евтино може да се реализира ватметър.

Не забравяйте:
“The day when we shall know exactly what “electricity” is, will chronicle an event probably greater, more important than any other recorded in the history of the human race. The time will come when the comfort, the very existence, perhaps, of man will depend upon that wonderful agent.”
- Nikola Tesla


« Последна редакция: Август 15, 2011, 09:01:22 pm от altium »

Неактивен tsvetan.filev

  • Специалист
  • Beginner
  • ***
  • Публикации: 79
Re: Универсален метод за измерване на мощност
« Отговор #1 -: Март 19, 2012, 11:50:20 am »
Още малко теория за измерването на мощност:

Най - често при мерене на мощност се интересуваме от средноквадратичната стойност или още ефективната стойност.
http://en.wikipedia.org/wiki/Root_mean_square
Ето пояснения при мерене на мощност.
http://en.wikipedia.org/wiki/Root_mean_square#Average_electrical_power

Средно квадратична или ефективна стойност, е статистическа мярка за големината на променлива величина. Тя е особено полезно когато величините са положителни и отрицателни, например синусоида.
При синусоидален сигнал ефективната стойност на мощността е a/sqrt(2) от максималната стойност която достига сингала.
Максималната (пиковата) стойност на сигнала е важна с оглед на предотвратяване на претоварвания на схемите и елементите (нежелани режими на работа).
Ефективната стойност ни показва реалната консумация във времето.
Моментаната мощност е стойността само в една точно определена точка от времето.

При импулсни сигнали например формата на сигнала никога не е идеален правогълник и винаги има паразитни допълнителни импулси.

Меренето на мощността косвено чрез температурата е изключително ефективно и отразява максимално близко реалната консумация понеже отделената температура е правопропорционална на протеклия ток породен от приложенето напрежение във времето.

Неактивен tsvetan.filev

  • Специалист
  • Beginner
  • ***
  • Публикации: 79
Re: Универсален метод за измерване на мощност
« Отговор #2 -: Март 26, 2012, 11:37:29 am »
Ето интересна статия по темата за измерване на мощност:

http://engineering-review.bg/engineering-statii.aspx?br=48&rub=500&id=1344

Неактивен tsvetan.filev

  • Специалист
  • Beginner
  • ***
  • Публикации: 79
Re: Универсален метод за измерване на мощност
« Отговор #3 -: Април 13, 2012, 06:52:52 pm »
Нека сега разгледаме следната схема 1.jpg

RC схема е закачена към батерия. Ключ S първоначално е затворен и се отваря във време t = 0.
a. Да се намери напрежението на кондензатора Vc(t) за t >= 0

2.jpg

b. Какви са началните и крайните стойности (t = безкрайност) на съхранената енергия в кондензатора? (Wfld = 1/2 . ( q ^ 2 ) / C , където q = C . Vo)
Каква е енергията съхранена в кондензатора като функция на времето ?

3.jpg
Така 4.jpg

c. Каква е разсеяната мощност в резистора, като функция на времето? Каква е общата енергия разсеяна в резистора?

5.jpg

Неактивен tsvetan.filev

  • Специалист
  • Beginner
  • ***
  • Публикации: 79
Re: Универсален метод за измерване на мощност
« Отговор #4 -: Април 19, 2012, 10:47:22 am »
Разглеждма схемата на фигура 1.jpeg

Една RL схема е свързана към батерия. Ключ S първоначално е затворен и се отваря във време t = 0.

Докато ключа е затворен диода е включен в обратна посока и може да се приеме като отворена (прекъсната) верига.
Веднага след като ключа се отвори диода става включен в права посока и може са се приеме като късо съединение.
http://www.allaboutcircuits.com/vol_3/chpt_3/1.html
Диода се поставя за да обере тока и напрежението произведени от обратната електромагнитна сила (back EMF) породена от колабирането на магнитното поле обратно в проводника при спиране на тока от батерията. Магнитния поток има посока обратна на пораждащата го и напрежението е с орбатен знак на пораждащото.

На фигура 1.1.jpeg е показана схема за събиране на back EMF с диод

На фигура 1.2.jpeg е показана схема за по ефективно предапзване от back EMF с използване на Metal Oxide Varistor (MOV)
http://en.wikipedia.org/wiki/Varistor
Ето един тук: http://bg.farnell.com/epcos/b72205s0140k101/varistor-0-4j-14vac/dp/1004303
Варисторите са по - ефективни от диодите при предапзване на схемите от силни токове.

a. Какъв е тока iL(t) през бобината за t > 0.

2.jpeg

b. Какви са началните и крайни (t = безкрайност) стойности на съхранената енергия в бобината ? Каква е съхранената енергия в бобината като функция на времето ?

3.jpeg

c. Каква е разсеяната  мощност в резистора като функция на времето ? Каква е общата енергия разсеяна в резистора ?

4.jpeg

« Последна редакция: Април 19, 2012, 10:50:41 am от tsvetan.filev »

Неактивен tsvetan.filev

  • Специалист
  • Beginner
  • ***
  • Публикации: 79
Re: Универсален метод за измерване на мощност
« Отговор #5 -: Април 27, 2012, 04:42:31 pm »
Нарастване и спадане на тока в LR последователна схема (Фиг. 1.jpeg)

    Когато се свърже батерия към "чиста" индуктивност, тока достига до крайната си стойност при скорост на нарастване
определена от напрежението на батерията и вътрешното й съпротивление. Нарастването на тока е постепенно
поради обратната електромагнитна сила генерирана от самоиндукцията на бобината. Когато тока започне да тече
магнитните силови линии се движат навън от бобината. Тези линии пресичат намотките на проводника и изграждат
обратна електромагнитна сила, която се противопоставя на електродвижещата сила на батерията. Това противопоставяне
причинява увеличаване на времето нужно на тока да достигне до стабилна стойност. Когато батерията се откачи силовите
линии колабират. Отново тези линии пресичат намотките на проводника и изграждат електродвижеща сила, която цели
да удължи протичането на ток.
    Делител на напрежение съдържащ съпротивление и индуктивност може да се свърже във верига чрез използването на
специален ключ, както е показано на фигура 1.jpeg (A). Такова последователно подреждане се нарича LR последователна верига.
Когато ключ S1 е затворен (както е показано) се получава напрежение Es върху делителя на напрежение.
В този момент тока ще се опита да нарастне до максимална стойност. Обаче това продължително изменение на тока
кара бобината L да произведе обратна електормагнитна сила, която е с обратен поляритет и почти равна на
електромагнитната сила на източника. Тази обратна ЕМС се противопоставя на бързото изменение на тока.
Фиг 1.jpeg (B) показва как в момента в който ключ S1 е затворен няма измерим нарастващ ток (ig), има минимален
пад на напрежение върху резистор R и съществува максимално напрежение върху бобина L.
Щом започне да тече ток се появява напрежение (eR) върху R и напрежението върху индуктивността се намалява със същата
стойност. Факта че напрежението върху индуктивността (L) намалява значи че растящия ток (ig) се увеличава и
следователно eR се увеличава. Фиг 1.jpeg (B) показва че напрежението върху проводника (eL) накрая става нула
когато нарастващия ток (ig) спре да нараства, докато напрежението върху резистора (eR) достига до стойност
равна на напрежението на източника (Es).
    Електрическата индуктивност е като механична инерция и растежа на тока в индуктивна верига може да се оприличи
на ускорението на лодка на повърхността на водата. Лодката не се движи в момента в който се приложи константна сила
върху нея. В този момент цялата приложена сила се ползва за да се преодолее инерцията на лодката.
Веднъж щом се преодолее инерцията лодката ще започне да се движи. След известно време скоростта на лодката
стига своята максимална стойност и приложената сила се ползва за предолояване на триенето на водата с корпуса.
Когато ключа за батерията (S1) в LR схемата от Фиг 1.jpeg (A) се затвори, скоростта на нарастване на тока
е максимална в индуктивната верига. В този момент цялото напрежение на батерията се позлва за да се преодолее
ЕМС на самоиндукция която е максимална поради факта че скоростта на нарастване на тока е максимална.
Така напрежението на батерията е равно на пада върху индуктиновстта а напрежението върху резистора е нула.
С течение на времето по - голяма част от напрежението на батерията се появява върху резистора и по малко върху
индуктиновстта. Скоростта на промяна на тока е по - малка и индуктираната ЕМС е по - малка. Щом се проближи
равновесното състояние на тока, пада върху бобината приближава нула и цялото напрежение на батерията "пада"
върху съпротивлението на тока.
    Така напреженията върху индуктивността и резистора се променят по стойност по време на периода на нарастване на тока
по същия начин както силата приложена на лодката се дели между ефекта на инерция и триене. И в двата примера
силата се развива първо върху ефекта на инерция/индуктивност и после върху ефекта на триене/съпротивление.
    Фигура 1.jpeg (C) показва че когато ключ S2 се затвори (източника на напрежение Es се премахне от веригата)
магнитния поток, който се получава около индуктиновстта (L) колабира в намотките. Това индуктира напрежение eL в индуктивността
което има поляритет обратен на Es и е по същество равно на Es по стойност. Индуктираното напрежение причинява
намаляващия ток (id) да тече в резистор R в същата посока, в която тока е текъл първоначално (когато S1 е бил затворен).
Напрежението върху резистора (eR) бързо намалява до нула, докато напрежението върху индуктиновстта (eL) намалява до нула
поради намаляващия магнитен поток.
    Както примера с лодката беше ползван за да се обясни растежа на тока във верига, може също да се ползва
да се обясни намаляването на тока във верига. Когато се махне силата приложена на лодката тя още продължава да се движи
във водата за известно време и накрая спира. Това е поради факта че енергията е била съхранена в инерцията на движещата
се лодка. След известен период от време триенето на водата преодолява инерцията на лодката и тя спира да се движи.
Така както инерцията на лодката съхрани енергия, така и магнитното поле на индуктивността съхранява енергия.
Поради това дори и източника на захранване да се премахне съхранената енергия в магнитното поле на индуктивността цели да задържи
протичането на тока във веригата докато магнитното поле колабира (спада).

Неактивен tsvetan.filev

  • Специалист
  • Beginner
  • ***
  • Публикации: 79
Re: Универсален метод за измерване на мощност
« Отговор #6 -: Май 07, 2012, 06:27:50 pm »
L/R времева константа

L/R времевата константа е ценен инструмент за определяне на времето нужно на тока в една индуктивност да достигне до
определена стойност. Както се вижда на фигура 1.jpeg една L/R времева константа е времето необходимо на тока
в индуктивността да нарастне до 63 процента (всъщност 63.2 %) от максималния ток. Всеки път константа е равна
на времето необходимо на тока да нарастне до 63.2 % от разликата в стойността между тока течащ през индуктивността и
максималния ток. Максимален ток тече в индуктивността след като завършат пет L/R времеви константи. Следния пример
би трябвало да изчисти всякакви обърквания относнво времевите константи. Да приемем че максималния ток в една LR схема
е 10 ампера. Както е известно когато веригата се енергизира, отнема време на тока да се стане от нула на 10 ампера.
Когато първата времева константа завърши тока във веригата е равен на 63.2% от 10 ампера. Така амплитудата на тока
в края на 1 времева константа е 6.32 ампера.

По време на втората времева константа тока отново нараства с 63.2% (.632) от разликата в стойността между тока течащ
в индуктивността и максималния ток. Тази разлика е 10 ампера минус 6.32 ампера което прави 3.68 ампера; 63.2% от 3.68 ампера е 2.32 ампера.
Това нарастване на тока по време на втората времева константа се добавя към тази от първата. Така при завършване на
втората времева константа нивото на тока в LR веригата 6.32 ампера + 2.32 ампера = 8.64 ампера.
По време на третата константа тока отново нараства.

10 A - 8.64 A = 1.36 A
1.36 A * .632 = 0.860 A
8.64 A + 0.869 A = 9.5 A

По време на четвъртата константа тока отново нараства.

10 A - 9.50 A = 0.5 A
0.5 A * .632 = 0.316 A
9.5 A + 0.316 A = 9.82 A

По време на петата константа тока отново нараства.

10 A - 9.82 A = 0.18 A
0.18 A * .632 = 0.114 A
9.82 A + .114 А = 9.93 А

Така тока в каря на петата константа е почти равен на 10 ампера, максималния ток. В практиката леката разлика в
стойността може да се игнорира.

Когато енда LR схема се деенергизира тока във веригата намалява (спада) до нула на пет времеви константи със същата скорост
с която предварително е нараствал. Ако разтежа и спадането на тока в една LR схема се начертаят на графика то кривата ще такава
каквато е показана на 1.jpeg. Зебележете че тока нараства и спада със същата скорост на пет времеви константи.
Стойността на времвеата константа в секунди е равна на индуктивността в хенри разделена на съпротивлението на веригата в омове.
Формулата е следната:

TC (sec) = L (henry) / R (ohms)

Неактивен tsvetan.filev

  • Специалист
  • Beginner
  • ***
  • Публикации: 79
Re: Универсален метод за измерване на мощност
« Отговор #7 -: Май 14, 2012, 11:07:18 am »
Загуби на мощност в индуктивност

    След като една индуктивност (бобина) съдържа множество намотки от проводник и след като всеки проводник има
някакво съпротивление, то всяка индуктивност има дадено съпротивление. Обикновено това съпротиевление е малко.
То често се пренебрегва при решаването на различни видове променливотокови проблеми, защото реактивноста на
индуктивността (противодействието на променливия ток) е толкова по - голяма от съпротивлението, че съпротивлението
има незначим ефект върху тока.
    Обаче след като някои индуктивности са проектирани да носят относително голямо количество ток, то значима мощност
може да се разсее в индуктивността въпреки, че големината на съпротивлението в индуктивността е малка.
Тази мощност е загубна и се нарича омически загуби в проводника (COPPER LOSS). Тези загуби могат да бъдат изчислени като
се умножи квадрата на тока в индуктивността по съпротивлението на намотката (I^2 * R).
    http://en.wikipedia.org/wiki/Copper_loss
    В добавка към загубите в проводника една бобина с желязна сърцевина (индуктивност) има два вида загуби в желязото.
Те се наричат хистерезисни загуби (HYSTERESIS LOSS) и загуби от вихрови токове (EDDY-CURRENT LOSS). Хистерезисните загуби са поради
мощността която се консумира при обръщане на магнитното поле на сърцевината на индуктивността при всяка смяна на посоката
на тока в индуктивността.
    Загубите от вихрови токове са поради загряването на сърцевината от циркулиращи токове които се индуктират в желязната сърцевина
от магнитното поле около намотките на бобината. Тези токове се наричат вихрови токове и циркулират само и единствено в сърцевината.
    Видео относно вихрови токове: http://www.youtube.com/watch?v=kU6NSh7hr7Q&feature=related
    Всички тези загуби разсейват мощност под формата на топлина. След като тази мощност не може да бъде върната в електрическата верига
то тя е загубна.
    Загубите от топлината са поради законите на термодинамиката: http://en.wikipedia.org/wiki/Laws_of_thermodynamics
    Не може от точка с по - ниска температура да се пренесе топлина до точка с по - висока температура без външна работа.
    Ако в една затворена система има две точки с различна температура които са свързани по между си то след известно време температурата се усреднява.
Иначе казано ентропията (степента на неопределеност) нараства.

Неактивен EDM electronics

  • Global Moderator
  • Много Напреднал
  • *****
  • Публикации: 3 941
Re: Универсален метод за измерване на мощност
« Отговор #8 -: Май 14, 2012, 11:28:12 am »
Колега, а как стои въпроса със загряването на феритните сърцевини на трансформаторите при инверторите, които работят на празен ход, без товар?
Причини?

Неактивен tsvetan.filev

  • Специалист
  • Beginner
  • ***
  • Публикации: 79
Re: Универсален метод за измерване на мощност
« Отговор #9 -: Май 14, 2012, 01:02:00 pm »
Колега, а как стои въпроса със загряването на феритните сърцевини на трансформаторите при инверторите, които работят на празен ход, без товар?
Причини?

Условия без товар

Ако възбуждащия ток се анализира чрез методите на "Фурие-поредици" се вижда, че се състои от
една фундаментална компонента и поредица от нечетни хармоници. Фундаменталната компонента от своя страна може да бъде разделена на две компоненти: една синфазна (във фаза) с обратната ЕМС и другата изоставаща от ОЕМС на 90 °. Синфазната компонента доставя мощността абсорбирана от хистерезисни загуби и загуби от вихрови токове в сърцевината. Когато компонентата на загубите в сърцевината се извади от общия възбуждащ ток остатъка се нарича магнетизиращ ток. Той се състои от фундаментална компонента изоставаща от ОЕМС на 90 ° заедно с всички хармоници. Главния хармоник е третия. За типичен трансформатор на мощност третия хармоник обикновено е около 40 процента от възбуждащия ток. Загубите в сърцевината Pc са равни на продукта от синфазните компоненти на напрежението и тока:
1.jpeg
 Компонентата на тока във фаза с напрежението E1 е загубния ток. 
Иначе казано ако към възбуждащата намотка е подадено променливо напрежение то тя винаги консумира и произвежда алтерниращо магнитно поле с честота равна на възбуждащото напрежение. Това напрежение поражда магнитен поток, който се затваря през сърцевината.
Сърцевините имат загуби. Независимо дали вторичната намотка консумира магнетизиращ ток (магнитно поле) или не, то първичната винаги си работи.
Това е причината да призовават да си изключваме трансформаторите от контакта докато не ги ползваме понеже консумират.
« Последна редакция: Юли 25, 2013, 07:01:07 am от Maistora52 »

Неактивен EDM electronics

  • Global Moderator
  • Много Напреднал
  • *****
  • Публикации: 3 941
Re: Универсален метод за измерване на мощност
« Отговор #10 -: Май 15, 2012, 08:58:14 am »
tsvetan.filev, много компетентно и подробно обяснено, благодаря!

Всъщност, въпросът ми беше важен от гледна точка на практиката, свързан преди всичко с разхода на енергия от един инвертор предназначен за определена цел. Неизбежни са загубите при работа на импулсния трансформатор на празен ход, но винаги могат да се сведат до минимум и това става, като не се преоразмерява един такъв захранващ блок, а се даде само някакъв малък процент инж. запас. Няма нужда да се нагряват напразно и излишно кубични сантиметри ферит и проводник, щом няма да се ползват.

Аз имам по-простичко обяснение на тия загуби:
Феритния т-р има някаква индуктивност на първичната намотка. Тази индуктивност е различна при различните мощности на трансформаторите. При по-големите тя е по-малка. Естествено е при определени работна честота и напрежение да оказват и различно съпротивление на тока протичащ през тях, но токът никога не е нула на празен ход! - т.е. консумира. И колкото повече сърцевина, толкова повече консумира - и самата индуктивност, и ферита.

Извода е, както и по-горе писах: преоразмеряването на захранващ блок не е икономически изгодно, най-вече от към разход на енергия!

Извинявам се, че се отклоних леко от темата ти. Поздрави!

« Последна редакция: Май 15, 2012, 09:11:25 am от EDM electronics »

Неактивен tsvetan.filev

  • Специалист
  • Beginner
  • ***
  • Публикации: 79
Re: Универсален метод за измерване на мощност
« Отговор #11 -: Май 18, 2012, 04:49:22 pm »
Изследване на обратна електромагнитна сила (ОЕМС)
Back (counter) electromotive force (Back EMF, Counter EMF)

Първо разглеждаме един електрически проводник:

Фиг 1.png

Диференцираме проводника (разделяме го на безкрайно малки части). http://bg.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B8%D1%84%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%BD%D1%86%D0%B8%D0%B0%D0%BB_%28%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B0%29
Ако на проводника се приложи ЕДН и протече ток i (от дясно на ляво) то в участъка ds тока нараства така че създава магнитно поле с плътност dB. Това магнитно поле
нараства така, че поражда ЕДН (според закона на Фарадей), което е противоположно на пораждащото тока i и ограничава нарастването му (според правилото на Ленц - което е закон за запазване на енергията в ел. магн. вериги).
Дефиниция: Индуктивност е характеристиката на електрически проводник, която се СЪПРОТИВЛЯВА на ПРОМЯНАТА на ТОКА. Символа за индуктивност е L, а основната единица е Хенри HENRY (H). Един Хенри е индуктивността необходима да се индуктира един волт в проводник, чрез промяна на тока един ампер в секунда.
Силата на магнитното поле се бележи с H (ампер на метър). Плътността на полето B (Тесла).
Силата на полето е аналогична на електрическото напрежение, а плътността на електрическия ток.
Следващата таблица показва аналогията на различните величини (http://info.ee.surrey.ac.uk/Workshop/advice/coils/terms.html):

Магнитна величина     |    Електрическа величина
---------------------------------------------------------------------
magnetomotive force    | electromotive force (voltage)
magnetic field strength |    electric field strength
permeability                 | conductivity
magnetic flux                 | current
magnetic flux density    | current density
reluctance                 | resistance

На фигура 2.gif е показана обобщена еквивалентна схема на проводник. Проводника по протежението си има индуктивност, съпротивление, капацитет и проводимост. Тази схема иначе се състои от много такива елементи закачени последователно. За различните честоти и сигнали тя може да се промени. Например при високи честоти се получава скин ефект и тока тече само по външната повърхност на проводника. http://home.mira.net/~marcop/ciocahalf.htm
Оттам, всяка електрическа схема се явява консуматор на енергия и внася пад на напрежение и разсейване на температура.
Ако навием проводника в бобина (фиг 3.png) то тогава индуктивността нараства много в зависимост от физическите параметри и сърцевината на бобината.
Съответно магнитното поле нараства и времето, за което проводника се енергизира/деенергизира, нараства. Тогава бобината може да съхранява магнитно поле за известно време. Така тя може да образува и електромагнит в периода, в който през нея протича ток.
flux linkage (пълен поток) е частта от потока на всяка навивка, която обхваща останалите навивки и индуктира в тях ЕДН. Аз бих го нарекъл свързващ поток.
Ако бобината е с температура близка до абсолютната нула и се енергизира, след което се премахне източника на напрежение и се свърже на късо, то тя ще седи енергизирана безкрайно (фиг 4.png). Но при стайна температура проводника има съпротивление и сигнала затихва бързо като се разсейва топлина.
http://www.allaboutcircuits.com/vol_1/chpt_15/1.html
На фигура 5.jpeg е показан импулс който енергизира, задържа магнитното поле и деенергизира дадена бобина. Това може да стане чрез рид ампула, която е закачена към въртяща електрическа машина (например постоянно токов мотор с постоянни магнити).
Времената на енергизиране и деенергизиране са малки в сравнение с времето през което бобината е магнит.
Разхода на енергия в момента в който бобината е магнит е голям. Ако при деенергизиране на бобината енергията се съхрани в кондензатор с цел регенерация то тя ще представлява много малък процент и ще са нужни много цикли за да може да се съхрани достатъчно енергия в кондензатора за да захрани бобината през ценеров диод  с импулс.
ИЗВОД:
Ще са нужни поне 100 оборота за да може да се регенерира един импулс. Което няма практично значение.
ОЕМС не може да служи за регенериране на енергия. Най - доброто, което може да се направи е да се намали нейното влияние в електрическите вериги.
« Последна редакция: Юли 25, 2013, 07:14:24 am от Maistora52 »

Неактивен tsvetan.filev

  • Специалист
  • Beginner
  • ***
  • Публикации: 79
Re: Универсален метод за измерване на мощност
« Отговор #12 -: Май 28, 2012, 11:35:23 am »
  Прикачил съм документ който описва някои от основите на електрическите измервания: разделителна способност, повтаряемост, точност, температурен коефициент, инструментална грешка, чувствителност, източници на грешки.

Едно уточнение относно източник на ЕДН и консуматор:

   За иточникана на напрежение и консуматора се казва че са независими един от друг. Това значи че източника на ЕДН функционира независимо дали е закачен или не консуматор. Иначе казано дали източника е на празен ход или в режим с товар това не е от значение от гледна точка на генерирането на ЕДН. Просто в двата случая се променят параметрите му като се получава пад на напрежение. Този пад на напрежение може да се компенсира със стабилизатор на напрежение. Това важи напълно за един трансформатор на празен ход. Първичната намотка и магнитопровода на трансформатора се явяват консуматор за източника на напрежение, а то винаги работи и произвежда ЕДН. Източника на тяга е вятър, гравитация (течаща на долу вода), слънчева (ЕМ) енергия, радиация, топлина от недрата на земята и др. Тягата се преабразува в ЕДН и по проводници се пренася до консуматорите. Каквато и схема за регенериране да се измисли то тя винаги ще затихва с времето поради излъчването на топлина и ЕМ вълни от елементите в схемата за пренос и консумация.
  Работата и тягата са резултат от тенденцията на две сили да се изравнят (магнитни полета, ел. потенциали, механична/кинетична енергия, термални разлики, радиоактивност и др.). При елекрическите машини (мотори) тягата е пропорционална на големините на взаимодействащите си полета и синуса на пространствения електрически ъгъл между магнитните им оси.
Загуби в моторите са:
- Реактивности
- Ел. съпротивления
- Изтичане на магнитен поток (flux leakage)
- Триене на ротора
- Обратно ЕДН
- Вихрови токове

Трансформатори и въртящи електрически машини:

  И при двете трансформатор и въртящи машини магнитното поле се създава от комбинираното действие на токовете в намотките. В трансформатор с желязна сърцевина повечето от потока е заторен в сърцевината и свързва всички намотки. Резултантния общ поток индуктира напрежения в намотките пропорционални на брой на навивките им и е отговорен за свойството на изменение на напрежението на един трансформатор. Във въртящите се машини ситуацията е подобна въпреки че има въздушна празнина която отделя въртящите се и стационарни компоненти на машината. Директна аналогия има на начина по който потока в сърцевината на транфсорматор свързва различните намотки върху сърцевината с общия поток във въртяща машина който пресича въздушната празнина свързвайки намотките (магнитите) на ротора и статора. В трансформатор общия поток индуктира напрежения в тези намотки пропорционални на броя на навивките им и скоростта на изменение на потока.
  Една значителна разлика между трансформатори и въртящи машини е че при въртящи машини има относително движение между намотките (магнитите) на ротора и статора. Това относително двиежение произвежда допълнителна компонента на времевото изменение на различните общи потоци на намотките. Резултантната компонента на напрежението известна като скоростно напрежение е характеристика на прецеса на електро-механично преобразуване. В един статичен трансформатор обаче времевото изменение на общите потоци се причинява просто от изменението на токовете в намотките. Няма механично движение и електро-механично преобразуване.

Неактивен fade

  • Специалист
  • Подготвен
  • ***
  • Публикации: 103
Re: Универсален метод за измерване на мощност
« Отговор #13 -: Юли 02, 2012, 11:39:39 pm »
Чудесно изложение колега, синтезирано и написано съвсем достъпно, точно като за любители какъвто съм и аз!
Въпреки това, обаче не можах нещо да се съглася с извода който правите в края относно регенерирането:

Изследване на обратна електромагнитна сила (ОЕМС)
Back (counter) electromotive force (Back EMF, Counter EMF)

...

На фигура 5.jpeg е показан импулс който енергизира, задържа магнитното поле и деенергизира дадена бобина. Това може да стане чрез рид ампула която е закачена към въртяща електрическа машина (например постоянно токов мотор с постоянни магнити).
Времената на енергизиране и денергизиране са малки в сравнение с времето през което бобината е магнит.
Разхода на енергия в момента в който бобината е магнит е голям. Ако при деенергизиране на бобината енергията се съхрани в кондензатор с цел регенерация то тя ще представлява много малък процент и ще са нужни много цикли за да може да се съхрани достатъчно енергия в кондензатора за да захрани бобината през ценеров диод  с импулс.

ИЗВОД:
Ще са нужно поне 100 оборота за да може да се регенерира един импулс. Което няма практично значение.
ОЕМС не може да служи за регенериране на енергия. Най - доброто, което може да се направи е да се намали нейното влияние в електрическите вериги.

Напоследък във връзка с работата ми, доста неща изчетох и видях различни схеми и начини за използване на регенерация в електрически машини. Има някой патенти на Millenial Research Ltd, също так и доста демонстрации в Youtube. Според скромните ми лаишки наблюдения, честотата и времеконстантите на намотките са от голямо значение за регенерацията. Аз си мисля, че не е необходимо всеки път да изразходваме енергия за създаването на полето просто трябва да я пренасочваме  или да я акумулираме временно както предлагате вие. Имам разни идеи които покрай работата ми може да се опитам да реализирам, но може би ще ми трябва по квалифицирана помощ за електрическите машини. Ако смятате, че можем да си бъдем полезни един на друг, моля свържете се с мен на лични съобщения. Би ми било приятно да поговоря с човек който явно има стабилен фундамент в тази област, било то чрез Skype или по друг подходящ начин.




Неактивен tsvetan.filev

  • Специалист
  • Beginner
  • ***
  • Публикации: 79
Re: Универсален метод за измерване на мощност
« Отговор #14 -: Юли 24, 2012, 12:29:46 pm »
Поради лични съобщения с въпроси, които получих публикувам тук някой интересни книги относно въртящи електрически машини.

ВАЖНО: книгата на професор Уманс от Масачузецкия Технологичен Институт "Electric Machinery 6Ed Fitzgerald Kingsley Uman" е абсолютен минимум като четиво за хора, които смятат да се занимават с въртящи електрически машини (мотори или генератори). Трябва да се знае на изуст!
Лично съм се консултирал с него относно безчеткови постоянно токови мотири с постоянни магнити (импулсен мотор - pmg_diagram.jpg) и той ми каза, че те са многократно по - неоптимални от променливотоковите индукционни машини. Много хора са му писали в миналото с въпроси по подобен дизайн, но с времето нищо не се е получило, като публикации или продукти. Дори и да се подадът импулсите по подходящ начин ротора ще се завърти, но основната топология (рафинирана до оптимална конфигурация) няма да доведе до мотор, който е по - ефективен и по мощностно плътен от конвенционален променливо токов мотор с постоянни магнити.

Електродинамиката е най - сложната инженерна дисциплина, понеже освен че математичния апарат е сложен и уравненията са от висока степен се намесват електрически процеси, магнитни полета и въртящи моменти. Взаимодействието на всички тези фактори води до картина, която е трудна да се анализира и моделира. Най - често първо се задават параметри на машината и от тях се изчислява формата и материалите вместо обратното.
« Последна редакция: Юли 24, 2012, 12:42:15 pm от tsvetan.filev »