2.4 Измерение электрической мощности и энергии

Здесь также необходимо отметить, что в стандартных случаях: установившиеся значения электрической мощности и энергии, потребляемой за относительно большие отрезки времени, как правило, применяют стандартные измерительные приборы (ваттметры, счетчики электрической энергии) с соответствующими измерительными преобразователями, если это необходимо при больших токах или напряжениях. При исследованиях и испытаниях ЭА в переходных режимах используют несколько методов.

Один из самых простых методов измерения мгновенных значений мощности и энергии - это одновременное осциллографирование тока и напряжения и их физическое перемножение. Это можно сделать с помощью т.н. шлейфа мощности магнитоэлектрического осциллографа. Данный метод широко применяется, однако он имеет ряд серьезных недостатков. Прежде всего, это большая потребляемая мощность и низкий коэффициент мощности токового шлейфа, что влечет за собой значительной усложнение схемы. К тому же, сами шлейфовые осциллографы уже применяются относительно редко, поскольку морально устарели. В настоящее время для измерения мощности, особенно при больших скоростях ее изменения, широко используется датчик Холла.

Датчик Холла помещается в воздушном зазоре тороидального сердечника с магнитной индукцией В, величина которого пропорциональна мгновенному значению измеряемого тока i(t). Между токовыми электродами датчика 1-1 пропускают ток i_у, величина которого пропорциональна падению напряжения на исследуемом элементе ИЭ u(t). Напряжение, снимаемое с контактов 2-2, пропорциональное мощности, выделяемой в ИЭ, через усилитель подается на регистрирующий прибор. Если ток, протекаемый в ИЭ, достаточно большой (порядка единиц-десятков килоампер), то сердечник не нужен, датчик Холла в таком случае располагается вблизи токоведущей шины. Для измерения мгновенных значений электрической энергии на входе усилителя необходимо включить интегрирующую цепочку с достаточно большой постоянной времени.

2.5 Снятие вольтамперных характеристик элементов.

Известно, что вольтамперная характеристика (ВАХ) какого-либо элемента представляет собой зависимость падения напряжения на нем от величины протекаемого тока. Различают статические ВАХ, снятые при отсутствии изменения тока в исследуемом элементе и динамические, снимаемые в процессе его изменения. Измерения тока и напряжения при снятии ВАХ осуществляется либо с помощью стандартных измерительных приборов либо с использованием рассмотренных выше измерительных преобразователей.

Снятие статических характеристик осуществляется при установившихся значениях тока и напряжения в исследуемом элементе. Изменение тока в цепи осуществляется, как правило, изменением активного сопротивления цепи. Это влечет за собой применение очень мощных резисторов, что является серьезным недостатком данного метода. Поскольку процессы могут носить статистический характер, выполняется несколько измерений для каждой точки.

Снятие динамических характеристик требует одновременного осциллографирования тока и напряжения исследуемого элемента. Для этого используются осциллографы с разверткой по горизонтали и вертикали. Изменение тока с требуемой скоростью обеспечивается разрядом конденсаторной батареи, подключаемой в схему с помощью полупроводникового или электромеханического коммутатора. Изменяя емкость батареи, можно управлять скоростью изменения тока, и таким образом, снимать семейства динамических ВАХ при разных скоростях изменения тока.