¿Qué es el poder? ¿Cuál es su significado físico?
¿La fórmula para encontrar la exponenciación también es P=W/t =UI=I? ¿R=U? /R
p representa potencia, la unidad es "Watt", la abreviatura es "Watt" y el símbolo es "W". w representa trabajo, la unidad es "julio", denominado "julio", y el símbolo es "J". t representa el tiempo, la unidad es "segundos" y el símbolo es "s". Debido a que W = F (f fuerza) * s (s desplazamiento) (la definición de trabajo), la fórmula para calcular la potencia también se puede derivar como p = F v (cuando v representa la velocidad promedio, la potencia calculada es la potencia promedio del proceso correspondiente, v La potencia calculada al representar la velocidad instantánea es la potencia instantánea del estado correspondiente).
Cuanto mayor sea la potencia, mayor será la velocidad y mayor será la velocidad máxima del coche. La potencia máxima se utiliza a menudo para describir el rendimiento dinámico de un coche. La potencia máxima generalmente se expresa en caballos de fuerza (PS) o kilovatios (kw), y 1 caballo de fuerza equivale a 0,735 kW. 1w=1J/s
Fórmula de cálculo de potencia: P=W/t (potencia media) P=FV (potencia instantánea)
Varios términos de potencia
Potencia Es una cantidad física que expresa la velocidad con la que un objeto realiza un trabajo. En física, potencia P = trabajo W/tiempo T, y la unidad es vatio W. A menudo vemos unidades de potencia en los medios, como kW, ps, hp, bhp, whp mw, etc. , y el cv que usé antes en Italia. Aquí kilovatio es la unidad SI, usando 1kw = 1000 W. En la vida diaria, a menudo llamamos potencia caballo de fuerza [1], y la unidad es caballo, al igual que el par se llama par.
En el techo del coche, la máquina de trabajo más grande es el motor. La potencia del motor se calcula en términos de par, y la fórmula de cálculo es bastante sencilla: Potencia (w) = 2π × Par. (Nm) × Velocidad (rpm) )/60, después del cálculo simplificado queda: potencia (kw) = par (Nm) × velocidad (rpm)/9.549.
Debido a la diferencia entre el sistema imperial y el sistema métrico, las definiciones de caballos de fuerza son básicamente diferentes. Los caballos de fuerza británicos (hp) se definen como un caballo que tira de un objeto de 200 libras (lb) 165 pies (pies) en un minuto, que cuando se multiplica es igual a 33,000 libras-pie por minuto (ps) se define como uno; Un caballo arrastra un objeto de 75 kg a 60 metros en un minuto, que multiplicado es igual a 4500 kg/minuto. Después de la conversión de unidades, (1 libra = 0,454 kg; 1 pie = 0,3048 m) resultó ser 1 hp = 4566 kgm/min, que es ligeramente diferente de la métrica 1 ps = 4500 kgm/min. Pero si la unidad es vatio (1w = 1nm/seg = 9,8 KGM) 1ps = 735 w, los dos resultados diferentes difieren en aproximadamente un 1,5%.
El DIN de Alemania es el mismo que el nuevo estándar CEE de Europa. El JIS de Japón utiliza el sistema métrico ps como unidad de caballos de fuerza, mientras que el SAE utiliza el sistema imperial hp como unidad de caballos de fuerza. Sin embargo, debido al advenimiento de la economía integrada global, para evitar conversiones complicadas, cada vez se modifican más datos originales de fábrica para proporcionar la unidad estándar internacional indiscutible kW como valor de potencia de salida del motor.
Movimiento dinámico a velocidad constante
El movimiento a velocidad constante se refiere al movimiento con potencia constante p.
Relación básica (sin resistencia):
P=Fv
Entonces:
s^3=(16pt^3)/ (27m)
v^2=(2Pt)/m
a^2=P/(2mt)
Debido a la potencia de la mayoría de las máquinas o organismos Básicamente no cambia en condiciones naturales, por lo que el movimiento dinámico uniforme tiene su significado práctico. [Editar este párrafo] Descripción general La medición de potencia se utiliza para medir la energía consumida por equipos eléctricos y se usa ampliamente en I+D o líneas de producción de electrodomésticos, equipos de iluminación y máquinas industriales. Este artículo presenta principalmente varios métodos de medición de potencia y sus aplicaciones específicas.
Tecnología de medición de potencia
Existen cuatro métodos para medir la potencia:
(1) Método de potencia de detección de diodos;
(2) etc. Método eficaz de detección del consumo de energía térmica;
(3) Método de potencia de detección de conversión TRMS/DC;
(4) Método de potencia de detección de amplificación logarítmica.
A continuación se presentan los cuatro métodos y se comparan sus ventajas y desventajas.
1.1 Método de uso de diodos para detectar potencia
El circuito para detectar potencia de entrada con diodos se muestra en la Figura L. La Figura 1 (a) es un circuito de filtro rectificador de media onda simple La entrada total La resistencia es 50ω. d es el rectificador y c es el condensador del filtro. El pin de alimentación de entrada de RF se rectifica y filtra para obtener el voltaje de salida U0. Sin embargo, U0 cambia significativamente cuando la temperatura ambiente aumenta o disminuye. La Figura 1(b) es un circuito mejorado para la detección de diodo de potencia de entrada. Se agrega un diodo de compensación de temperatura D2 para compensar el voltaje rectificado del diodo D1. Los diodos tienen un coeficiente de temperatura negativo. Cuando la temperatura aumenta, la caída de voltaje de D1 disminuirá, pero la caída de voltaje de D2 también disminuirá y, finalmente, el voltaje de salida permanece estable.
Cabe señalar que el circuito de detección de diodos responde al valor promedio y no puede medir directamente el valor efectivo de la potencia de entrada, sino que mide indirectamente el valor de potencia efectiva en función de la relación entre la potencia efectiva. valor de la onda sinusoidal y el valor medio. Obviamente, cuando la forma de onda medida no es una onda sinusoidal, el factor de cresta no es igual a 1,4142, lo que provocará grandes errores de medición.
1.2 Método de detección del consumo de energía térmica equivalente
El circuito del método de detección del consumo de energía térmica equivalente se muestra en la Figura 2. Compara el calor equivalente de una señal de CA desconocida con el calor efectivo de un voltaje de referencia de CC. Cuando la diferencia de temperatura entre la resistencia de señal (R1) y la resistencia de referencia (R2) es cero, la disipación de potencia de las dos resistencias es igual, por lo que el valor efectivo del voltaje de señal desconocido es igual al valor efectivo de la referencia de CC. Voltaje. R1 y R2 son resistencias coincidentes, las cuales utilizan resistencias de coeficiente de temperatura bajo. Las caídas de voltaje son KU1 y KU0 respectivamente. Para medir la diferencia de temperatura, los sensores de temperatura de salida de voltaje A y B se conectan cerca de R1 y R2 respectivamente, o se pueden seleccionar dos termopares para medir la diferencia de temperatura. R1 y R2 también están conectados en serie con resistencias de protección contra sobrecalentamiento.
Aunque el principio del método de detección del consumo de energía térmica equivalente es muy simple, es difícil de implementar en aplicaciones prácticas y el precio de este equipo de detección es muy caro.
1.3 Método de potencia de detección de conversión TRMS/DC
La mayor ventaja del método de potencia de detección de conversión RMS/DC real es que los resultados de la medición no tienen nada que ver con la forma de onda de la señal. que se está midiendo. Este es el significado del "valor efectivo verdadero". Por lo tanto, puede medir con precisión la potencia rms real de cualquier forma de onda. El primer método para medir la potencia de verdadero valor eficaz es utilizar un convertidor de verdadero valor eficaz/CC de un solo chip (como el AD636). Primero, se mide el nivel de voltaje rms verdadero y luego se convierte a un nivel de potencia rms verdadero.
En la Figura 3 se muestra otro diagrama de bloques de circuito para medir la potencia RMS verdadera. El producto típico correspondiente a este circuito es el circuito integrado (AD8361) de un sistema de detección de potencia RMS verdadera de RF de un solo chip. U1 es el terminal de entrada de señal de radiofrecuencia y U0 es el terminal de salida de voltaje CC. El terminal de EE. UU. está conectado a la fuente de alimentación de 2,7 ~ 5,5 V y el COM es una tierra común. IREF es el terminal de selección del modo de trabajo de referencia y PWDN es el terminal de control del modo de suspensión. FLTR es el extremo de salida del filtro. Conectar un condensador en paralelo entre este extremo y el extremo estadounidense puede reducir la frecuencia de corte del filtro. SREF es el terminal de control de referencia de potencia.
La entrada de voltaje RF rms desde el terminal U1 es U1, y se genera una señal de corriente pulsante I proporcional a U12 a través del suavizador 1. El voltaje cuadrático medio de la señal actual se obtiene a través de un detector de ley cuadrática compuesto por una resistencia interna R1 y un capacitor C, y se ingresa al terminal de entrada no inversor del amplificador de error. El cuadrado 2 y el amplificador de error pueden formar un circuito cerrado de retroalimentación negativa, y la señal de retroalimentación negativa se agrega a la entrada inversora del amplificador de error para compensar la temperatura. Cuando el circuito de circuito cerrado alcanza el estado estable, el voltaje de salida U0 (CC) es proporcional al pin de potencia rms de entrada. Expresión relacional
Donde: k es la sensibilidad al voltaje de salida del verdadero convertidor de CC/media cuadrática, y la k del AD8361 es 7,5 mv/DBM.
Este método de detección tiene las siguientes ventajas: en primer lugar, dado que los dos cuadrados son exactamente iguales, la precisión de la conversión no se verá afectada cuando se cambia el rango; en segundo lugar, cuando la temperatura ambiente cambia, los dos cuadrados; pueden interactuar entre sí para mantener estable el voltaje de salida. En tercer lugar, la banda de frecuencia del cuadrado utilizado es muy amplia, desde CC hasta banda de microondas;
1.4 Método de potencia de detección de amplificación logarítmica
El detector de amplificador logarítmico consta de un amplificador logarítmico de múltiples etapas, y su diagrama de bloques de circuito se muestra en la Figura 4. En la Figura 4, hay 5 amplificadores logarítmicos (A ~ E). La ganancia de cada amplificador logarítmico es de 20 dB (es decir, el factor de amplificación de voltaje es lo veces) y el voltaje de salida máximo está limitado a lV. Por lo tanto, la pendiente del amplificador logarítmico es ks = LV/20 dB, que es 50 MV/dB. Los voltajes de salida de los cinco amplificadores logarítmicos se envían al sumador (≘) a través del detector, y luego se obtiene el voltaje de salida U0 a través del filtro de paso bajo. El amplificador logarítmico puede realizar operaciones logarítmicas en la envolvente de la señal de CA de entrada. La relación entre el voltaje de salida y kS y PIN es la siguiente
Donde: b es la intersección, correspondiente a la potencia de entrada cuando el. El voltaje de salida es un valor de nivel cero.
La curva característica de un amplificador logarítmico ordinario sólo es adecuada para señales de entrada de onda sinusoidal. Cuando la señal de entrada no es una onda sinusoidal, la intersección en la curva característica cambiará, afectando así el valor del voltaje de salida. En este punto, se debe corregir la lectura de salida. Cabe señalar que, aunque el detector de potencia RMS real de RF de un solo chip AD8362 producido por Analog Devices también pertenece al método de potencia de detección logarítmica, utiliza una tecnología patentada única y se puede aplicar a cualquier forma de onda de señal de entrada. La curva no varía.
Diseño de un sistema de medición de potencia CC de un solo chip
MAX42ll es un sistema de medición de corriente/potencia CC de bajo costo, bajo consumo y alta gama. Utiliza un amplificador de detección de corriente de precisión para medir la corriente de carga y luego utiliza un multiplicador analógico para calcular la potencia, por lo que no afecta la ruta a tierra de la carga. Es especialmente adecuado para medir los valores de potencia y corriente de. Sistemas alimentados por baterías. El error máximo de potencia y corriente detectadas es inferior a 65438 ± 0,5% y el ancho de banda de frecuencia es de 220 kHz. El valor estándar del voltaje de alimentación medido es de 4-28 V. El voltaje de escala completa al detectar corriente es de 100 mV o 150 mV. El voltaje de la fuente de alimentación es de 2,7 ~ 5,5 V y la corriente de funcionamiento es de 670 μA (valor típico).
El circuito simplificado de max 42 LLA/B/C se muestra en la Figura 5, que incluye principalmente un amplificador de detección de corriente de precisión, un divisor de resistencia de 25:1 y un multiplicador analógico. El circuito periférico incluye el voltaje de fuente de alimentación medido de 4 ~ 28 V, el voltaje de funcionamiento del chip de 2,7 ~ 5,5 V, la resistencia de detección de corriente RSENSE y la carga. El principio de medición es utilizar un amplificador de detección de corriente de precisión para detectar la corriente de carga, obtener un voltaje analógico proporcional a la corriente y luego agregar el voltaje al multiplicador analógico. Después de multiplicar la corriente de carga por el voltaje de la fuente, se emite un voltaje proporcional a la potencia de carga desde el terminal POUT. Supongamos que la ganancia del amplificador de detección de potencia es G, el voltaje en el sentido r es USENSE y el voltaje de fuente del pin RS+ es URS+, entonces la resistencia divisoria de voltaje interna de MAX42l1A/B/C/B/C está conectada a RS+. terminal y el terminal de entrada del multiplicador analógico. Este diseño puede medir con precisión la potencia de la carga de energía y brindar protección a la fuente de energía (como una batería). La señal de alimentación y la señal de corriente emitida por el terminal POUT y el terminal IOUT se pueden enviar al microcontrolador a través del convertidor A/D respectivamente. Idealmente, la corriente de carga máxima produce el voltaje de detección de escala completa en RSENSE. La elección de la ganancia adecuada permite que el amplificador sensible a la corriente obtenga el voltaje de salida máximo sin saturación. Al calcular el valor máximo de RSENSE, el voltaje diferencial entre el terminal RS+ y el terminal RS no debe exceder el voltaje de detección de escala completa. Aumentar adecuadamente el valor de resistencia de RSENSE puede mejorar USENSE y ayudar a reducir los errores de salida.
Diseño de un sistema de medición de potencia de radiofrecuencia RMS verdadero de un solo chip
El requisito del sistema de comunicación es garantizar que el amplificador de potencia en el transmisor pueda satisfacer las necesidades de transmisión, y la potencia de salida no excede el índice especificado; de lo contrario, el dispositivo puede dañarse por sobrecalentamiento. Por lo tanto, se deben agregar circuitos de control de potencia y medición de potencia de RF al circuito del transmisor. Asimismo, las mediciones de potencia de RF son importantes para los receptores. La potencia calculada según la definición del valor efectivo se denomina "potencia cuadrática media verdadera" o, para abreviar, "potencia verdadera". Dado que los sistemas de comunicación modernos tienen una carga y una fuente de impedancia constantes (generalmente 50 Ω), la potencia se puede calcular simplemente conociendo el voltaje efectivo, y la medida de potencia se puede convertir en una medida de voltaje efectivo.
Los medidores de potencia de RF tradicionales o sistemas de detección de RF tienen circuitos complejos y baja integración. Recientemente, la compañía estadounidense ADI lanzó sucesivamente los sistemas integrados de medición de potencia RMS real de RF de un solo chip AD8361, AD8362 y AD8318, que no solo pueden medir con precisión la potencia de RF, sino también medir la potencia de frecuencia intermedia (IF) y baja frecuencia (LF).
El AD8318 es un sistema de medición de potencia de RF de un solo chip que utiliza un proceso de fabricación de silicio germanio de alta velocidad que combina silicio en el chip con bipolar complementario de ultra alta velocidad. El voltaje de salida de su amplificador logarítmico demodulador interno es proporcional a la potencia medida y puede medir con precisión la potencia de RF de 1 MHz a 8 GHz. Adecuado para medir la potencia de salida inalámbrica de computadoras y estaciones base de LAN inalámbrica. El AD8318 no sólo es muy superior a los productos tradicionales, sino que también es más rentable que los sistemas de medición modulares y más preciso que los métodos de detección de potencia de diodos. El AD8318 combina alta precisión, bajo ruido y amplio rango dinámico. La precisión de medición del AD8318 es mejor que 1 dB con un rango dinámico de 55 dB en frecuencias de entrada de hasta 5,8 GHz: a 8 GHz, la precisión es mejor que 3 dB con un rango dinámico de más de 58 dB. El ruido de salida es solo
Utiliza amplificación logarítmica para detectar la potencia, y la pendiente logarítmica tiene una clasificación de 25 mV/dB, que se puede ajustar cambiando el coeficiente proporcional del voltaje de retroalimentación entre UOUT y USET. patas. Cuando la señal ingresa desde el terminal IN+, el nivel de potencia interceptado es de 25 dB. El circuito de aplicación típico de AD8318 se muestra en la Figura 6.
El AD8318 está diseñado específicamente para medir potencia de RF hasta 8 GHz, por lo que es muy importante mantener el aislamiento entre los pines IN+ e IN y los circuitos de cada unidad funcional. Los pines de suministro positivos UPSI y UPS0 del AD8318 deben estar conectados al mismo voltaje. El pin UPSI proporciona el voltaje de polarización para el circuito de entrada y el pin UPSO proporciona el voltaje de polarización para el controlador de salida de bajo ruido del pin UOUT. AD8318 también tiene algunos terrenos públicos separados. CMOP se utiliza como punto común para los controladores de salida. Todas las tierras comunes * * deben conectarse a un área de tierra de PCB de baja impedancia. El rango de voltaje de fuente de alimentación permitido es 4,5 ~ 5,5 V. C3 ~ C6 son condensadores de desacoplamiento de la fuente de alimentación y deben estar lo más cerca posible de las clavijas de la fuente de alimentación y de tierra.
AD8318 utiliza acoplamiento de CA y modos de entrada de un solo extremo. Cuando la frecuencia de la señal de entrada es LMHz ~ 8 GHz, los condensadores de acoplamiento (C1, C2) conectados a los terminales IN+ e IN- pueden usar condensadores de chip cerámicos de montaje superficial 0402 lnF, y los condensadores de acoplamiento deben estar cerca de IN+ e IN. - alfileres. Cuando se combina con el pin IN+, la resistencia de derivación externa r 1 (52,3 ω) puede proporcionar una impedancia de adaptación de 50 ω con suficiente ancho de banda. El voltaje de salida del AD8318 se puede enviar directamente a un voltímetro digital (DVM) o un microcontrolador (μC) con un convertidor analógico a digital.
Etiqueta
Presenta en detalle cuatro métodos de medición de energía comúnmente utilizados y brinda el esquema de diseño del sistema de medición de energía de CC y del sistema de medición de energía de radiofrecuencia.
5. La potencia de los electrodomésticos comunes
Los aires acondicionados son de 1500W.
Los hornos microondas son de unos 1000W.
Los hornos eléctricos generalmente tienen más de 1000 W.
Los calentadores de agua eléctricos generalmente tienen más de 1000 W.
Aspirador 800W
Secador de pelo 500W
Plancha eléctrica 500W
Lavadora menos de 500W W.
TV 200W
Ordenador 200W
campana extractora 140W
nevera 100W
ventilador eléctrico 100W
Linterna 0.5W
Calculadora 0.5mW
Reloj electrónico 0.01mW