آیا تا حالا احساس کرده اید که با اصطلاحات و فرمول های پیچیده در اندازه گیری الکتریکی مغلوب شده اید؟ از قدرت خروجی ژنراتور تا زیان های انرژی خط و اندازه گیری دقیق انواع مختلف قدرت،اين مفاهيم براي مبتدئين مي تونه ترسناک باشهاین مقاله این مفاهیم را از طریق یک چشم انداز حرفه ای اما قابل دسترسی روشن می کند.توضیح سیستماتیک عناصر اصلی اندازه گیری الکتریکی برای کمک به شما در تسلط بر همه چیز از DC به AC و سیستم های سه فاز پیچیده.

قبل از اینکه به اندازه گیری الکتریکی بپردازیم، باید سه مفهوم اساسی را به خوبی درک کنیم: جریان، ولتاژ و مقاومت.A) جریان جهت دار بار الکتریکی را نشان می دهدولتاژ (که در ولت، V یا U اندازه گیری می شود) نیروی محرکه ای است که حرکت بار را حرکت می دهد و "دست" انرژی الکتریکی را فراهم می کند. مقاومت (که در اوم اندازه گیری می شود)Ω) نشان دهنده مقاومت به جریان جریان در یک رسانا است.

این روابط را می توان با جریان آب از طریق لوله ها مقایسه کرد: جریان آب (جریان) بستگی به فشار آب ( ولتاژ) و قطر لوله (مقاومت) دارد.این روابط به صورت بصری از طریق نمودارهای مدار نشان داده می شوند، جایی که جریان جریان از پای مثبت یک منبع برق از طریق مقاومت ها، محرک ها، خازن ها و بار های دیگر قبل از بازگشت به پای منفی،تکمیل انتقال و تبدیل انرژی.

برق یک نقطه شروع برای تبدیل انرژی نیست. چه گرما از یک بخاری الکتریکی باشد، چه چرخش یک موتور الکتریکی، یا نور یک لامپ،همگی نشان می دهند که برق می تواند به شکل های دیگر انرژی تبدیل شود.سرعت کار یا مصرف انرژی الکتریکی به عنوان قدرت الکتریکی شناخته می شود که در وات (W) اندازه گیری می شود. یک وات نشان دهنده یک ژول کار در ثانیه است.

در سیستم های الکتریکی، ولتاژ حرکت الکترون را هدایت می کند در حالی که جریان بار را که از طریق قطعه ی یک رسانا در واحد زمان عبور می کند نشان می دهد. ضرب ولتاژ با جریان، قدرت را تولید می کند.برای سیستم های جریان ثابت (DC) با ولتاژ ثابت و قطب جریانبرای سیستم های جریان متناوب (AC) نوع مورد استفاده در برق خانگی که ولتاژ و جریان به طور دوره ای تغییر می کنندمحاسبه قدرت نیاز به مفاهیم مانند ریشه مربع متوسط (RMS) برای اندازه گیری دقیق مقادیر موثر.

سیستم های DC با ولتاژ ثابت و قطبی بودن جریان مشخص می شوند و حتی اگر مقدار تغییر کند ، جریان یک طرفه را حفظ می کنند.قانون اوم (I = V / R) برای درک رابطه بین جریان مرکزی استاین به وضوح نشان می دهد که جریان به طور مستقیم متناسب با ولتاژ و معکوس متناسب با مقاومتمقاومت بالاتر باعث کاهش جریان می شود و برعکس.

قدرت DC (P) به عنوان P = V × I محاسبه می شود. با توجه به مقاومت، این می تواند به P = I2 × R و P = V2 / R گسترش یابد. با توجه به ثبات ولتاژ DC و جریان، قدرت خروجی ثابت باقی می ماند،انجام اندازه گیری و کنترل ساده.

برق خانگی که ما روزانه استفاده می کنیم، مانند 100 ولت AC ژاپن، به طور معمول به ارزش های مربع ریشه (RMS) اشاره دارد.معمولا به صورت امواج سینوس اما گاهی اوقات به شکل موج های تحریف شده مانند مثلث یا امواج مربعبرای استاندارد کردن اندازه گیری AC، ما از مقادیر RMS استفاده می کنیم که با تولید اثرات گرمایشی معادل جریان DC تعریف می شوند. اساسا، 1A DC همان گرما را به عنوان 1A RMS AC تولید می کند.فرمول قدرت P = V می شود_rms× I_rms.

با این حال، پیچیدگی AC از تفاوت های فاز بالقوه بین ولتاژ و جریان ناشی می شود، که به طور مستقیم بر محاسبه قدرت واقعی تأثیر می گذارد.

در مدارهای AC، اندوکتورها و خازن ها تفاوت های فازی ایجاد می کنند و سه نوع قدرت را معرفی می کنند:

• قدرت فعال (P): قدرت مصرف شده توسط تجهیزات برای انجام کار، در وات (W) اندازه گیری شده است.
• قدرت واکنش (Q): قدرت که بین منبع و بار بدون مصرف نوسان می کند، برای ایجاد میدان های الکترومغناطیسی (اندکتیو) یا الکتروستاتیک (کاپیتیو) استفاده می شود. در ولت آمپر واکنش پذیر (VAR) اندازه گیری می شود.در مدارهای DC وجود ندارد.
• قدرت ظاهری (S): کل قدرت تامین شده توسط منبع، جمع بردار ولتاژ و جریان، اندازه گیری شده در ولت آمپر (VA) ، قدرت فعال و قدرت واکنش را ترکیب می کند.

این روابط یک "سه角 قدرت" را تشکیل می دهند، با قدرت فعال به عنوان یک پا، قدرت واکنشی به عنوان دیگری و قدرت ظاهری به عنوان هیپوتنوز.فاکتور قدرت (λ) نسبت قدرت فعال به قدرت ظاهری (λ = P/S)برای امواج سینوس، این برابر با کوسینوس زاویه فاز (cos Φ) است. عوامل قدرت بالاتر نشان دهنده استفاده بهتر از انرژی است.

برای انتقال قدرت و تجهیزات با قدرت بالا، سیستم های سه فاز AC به دلیل کارایی و پایداری آنها تسلط دارند.سیستم های سه فاز با استفاده از هادی کمتر انرژی بیشتری را انتقال می دهند و میدان های مغناطیسی چرخان را تولید می کنند که طراحی موتور را ساده می کند. دو نوع اصلی اتصال wye (Y) و دلتا (Δ) هستند. در اتصال wye، ولتاژ خط برابر با ولتاژ فاز ضرب √3 است در حالی که جریان خط برابر با جریان فاز است. در اتصال دلتا، ولتاژ خط برابر با ولتاژ فاز ضرب √3 است.ولتاژ خط برابر با ولتاژ فاز است در حالی که جریان خط برابر با جریان فاز ضرب شده با √3 است.

اندازه گیری قدرت سه فاز پیچیده تر از تک فاز است و نیاز به روش های مناسب بر اساس نوع اتصال (سه سیم یا چهار سیم) و نیازهای دقت دارد.فرضیه بلوندل بیان می کند که یک سیستم N-wire نیاز به N-1 وات متر برای اندازه گیری دقیق کل قدرت داردبرای سیستم های چهار سیم، سه وات متر قدرت هر فاز را قبل از جمع کردن اندازه گیری می کنند. برای سیستم های سه سیم،"روش دو وات متر" اتصال را ساده می کند در حالی که سیستم های متعادل یا نامتعادل را با دقت اندازه گیری می کند.

سیستم های برق مدرن با هارمونیک ها مواجه هستند که چند برابر عدد کامل فرکانس های اساسی (50 هرتز یا 60 هرتز) هستند که توسط بار های غیرخطی مانند درایوهای فرکانس متغیر و منبع تغذیه سوئیچ ایجاد می شوند.اينها موج هاي جريان و ولتاژ رو تحريف ميکننبنابراین اندازه گیری و تجزیه و تحلیل هارمونیک دقیق برای ثبات سیستم بسیار مهم است.تحلیلگرهای قدرت با دقت بالا می توانند هارمونیک های درجه بالا را اندازه گیری کنند، به مهندسان کمک می کند تا اثرات را ارزیابی کنند و اقدامات کنترل را اجرا کنند.

اندازه گیری الکتریکی شامل بسیاری از مفاهیم و محاسبات پیچیده از ولتاژ پایه، جریان و مقاومت به انواع مختلف قدرت، سیستم های سه فاز و تجزیه و تحلیل هارمونیک است.هر مرحله ای نیاز به اندازه گیری دقیق داردبرای پاسخگویی به این چالش ها، تحلیلگران قدرت کارآمد به ابزارهای ضروری تبدیل شده اند. آنها محاسبات پیچیده را خودکار می کنند، داده های دقیق را ارائه می دهند و به بهینه سازی عملکرد سیستم، بهره وری انرژی،و طول عمر تجهیزاتتسلط بر اصول اندازه گیری الکتریکی و استفاده از ابزارهای حرفه ای کلید موفقیت در این زمینه است.