Мощность, потребляемая нагрузкой в цепи переменного тока, равна среднему по времени произведению моментальных значений напряжения и тока нагрузки. Если напряжение и ток меняются синусоидально, то мощность Р можно представить в виде P = UI cosφ, где U и I – действенные значения напряжения и тока, а φ – фазовый угол (угол сдвига) синусоид напряжения и тока. Если напряжение выражается в вольтах, а ток в амперах, то мощность будет выражена в ваттах. Множитель cosφ, именуемый коэффициентом мощности, охарактеризовывает степень синхронности колебаний напряжения и тока.

С экономической точки зрения, важнейшая электронная величина – энергия. Энергия W определяется произведением мощности на время ее употребления. В математической форме это записывается как:

.

Если время измеряется в секундах, напряжение – в вольтах, а ток – в амперах, то энергия W будет выражена в ватт-секундах, т.е. джоулях. Если же время измеряется в часах, то энергия – в ватт-часах. На практике электроэнергию удобнее выражать в киловатт-часах.

При помощи устройств разных систем создают измерения активной (), реактивной () и полной () мощности в цепях неизменного тока, однофазового и трехфазного переменного тока, секундные значения мощности, также количества электричества в широких границах. При всем этом спектр измеряемых мощностей может составлять от толикой мкВт до 10-ов ГВт.

При косвенных измерениях мощности в цепях неизменного тока употребляют способ вольтметра и амперметра. В данном случае приборы могут быть включены по двум схемам.

Рис. 9.3 Схемы измерения мощности по свидетельствам вольтметра и амперметра при малых и огромных сопротивлениях нагрузки.

Способ прост, надежен, экономичен, но обладает рядом существенных недочетов:

· необходимость снимать показания по двум устройствам;

· необходимостью создавать вычисления;

· низкой точностью за счет суммирования погрешностей устройств.

Компенсационный способ применяется тогда, когда требуется высочайшая точность измерения мощности. При помощи компенсатора попеременно измеряется ток нагрузки и падение напряжения на нагрузке. Для измерения мощности употребляют электродинамические приборы.

Рис. 9.4 Схема включения электродинамического ваттметра через измерительные трансформаторы тока и напряжения.

В широком спектре частот используются цифровые ваттметры. Они производят автоматический выбор пределов измерений, самокалибровку, имеют наружный интерфейс.

Для измерения мощности в трехфазных цепях употребляют способы 1-го, 2-ух и 3-х ваттметров.

1-ый вариант употребляют для систем с равномерной нагрузкой фаз, схожими углами сдвига фаз меж током и напряжением. При всем этом нагрузка может быть включена по схеме звезды, треугольника.

При асимметричной нагрузке употребляют способы 2-ух ваттметров. При всем этом необходимо вычислять суммарную мощность с учетом схемы включения устройств. При использовании схемы с 3-мя ваттметрами для определения потребляемой мощности создают суммирование показаний.

Для измерения мощности в цепях завышенной частоты используют как прямые, так и косвенные способы с внедрением термоэлектрических преобразователей, датчиков Холла, электрические и цифровые ваттметры. Для измерения энергии употребляют электромеханические и электрические счетчики.

При измерении мощности, частоты сдвига фаз обширно употребляют измерительные механизмы электродинамической системы, потому что эти приборы имеют сложную многофункциональную зависимость:

(9.4)

Если пропускать ток через поочередно включённые катушки, то можно использовать ток и напряжение при включении в цепь одной из катушек, можно обеспечить дополнительный сдвиг фаз. При всем этом можно измерить активную и реактивную мощность.