교류 회로에서의 전력 측정은 직류 회로에 비해 훨씬 더 복잡할 수 있다. 그 이유는 위상 변화가 미터로 얻은 전압과 전류 수치를 곱하는 것 이상으로 문제를 더 복잡하게 만들기 때문이다.
필요한 것은 순간 전압과 전류의 곱(증가)을 결정할 수 있는 기구입니다. 다행히도, 고정 및 이동 코일이 있는 일반적인 전기 동력계 운동이 이를 훌륭하게 수행합니다.
3상 전력 측정은 두 개의 동력계 운동을 사용하여 수행할 수 있으며, 두 개의 이동 코일을 연결하는 공통 샤프트가 있어 단일 포인터가 미터 운동 스케일에서 전력을 등록합니다. 이는 분명히 다소 비싸고 복잡한 운동 메커니즘을 만들지만 실행 가능한 솔루션입니다.
홀 효과
시스템의 전력을 나타내는 전기 신호를 생성하는 전자식 전력계를 유도하는 독창적인 방법은 홀 효과에 기반합니다. (단순히 포인터를 움직이는 것이 아니라)
홀 효과는 1879년 EH 홀이 처음으로 발견한 특이한 효과로, 수직 자기장 에 노출된 전류를 전달하는 도체 의 너비를 따라 전압이 생성됩니다 .
홀 효과: 전압은 전류와 수직 자기장의 세기에 비례합니다.
평평하고 직사각형 모양의 도체의 폭에 생성되는 전압은 도체를 통과하는 전류의 크기와 자기장의 세기에 직접 비례합니다.
수학적으로, 그것은 이 두 변수의 곱(곱셈)입니다. 주어진 조건 세트에 대해 생성된 "홀 전압"의 양은 평평한 직사각형 도체에 사용된 재료의 유형에 따라 달라집니다.
특별히 제조된 " 반도체 " 물질은 금속보다 더 큰 홀 전압을 생성하는 것으로 밝혀졌으며 , 따라서 현대의 홀 효과 장치는 이러한 물질로 만들어집니다.
그러면 외부 회로의 AC 전압에 의해 도체를 통과하는 전류가 흘렀고 AC 전원 회로의 전류에 의해 활성화된 한 쌍의 와이어 코일에 의해 자기장이 설정된 홀 효과 센서를 사용하여 장치를 만든다면 , 홀 전압은 회로 전류와 전압의 배수에 정비례할 것입니다.
이 장치는 움직일 질량이 없으므로(전기 기계적 운동과 달리) 즉각적인 전력 측정을 제공할 수 있습니다.
홀 효과 전력 센서는 순간 전력을 측정합니다.
홀 효과 장치의 출력 전압은 어느 시점에서든 순간 전력을 나타낼 뿐만 아니라 DC 신호이기도 합니다! 이는 홀 전압 극성이 자기장의 극성과 도체를 통과하는 전류의 방향 에 모두 의존하기 때문입니다.
전류 방향과 자기장 극성이 모두 반전되면(AC 전력의 반주기가 항상 그렇듯이) 출력 전압 극성은 동일하게 유지됩니다.
전력 회로의 전압과 전류가 90° 위상차가 있으면 (역률이 0이므로 부하에 실제 전력이 공급되지 않음 ) 홀 소자의 전류와 자기장의 교대 피크는 결코 서로 일치하지 않습니다. 하나가 피크에 도달하면 다른 하나는 0이 됩니다.
그 시점에서 홀 출력 전압도 마찬가지로 0이 되며, 이는 전류와 자기장 세기의 곱(곱셈)입니다.
해당 시점 사이에 홀 출력 전압은 양(+)과 음(-) 사이에서 균등하게 변동하며, 무효 부하를 통한 전력의 순간적인 흡수 및 방출에 해당하는 신호를 생성합니다.
순 DC 출력 전압은 0이 되며, 이는 회로의 실제 전력이 0임을 나타냅니다.
전원 회로에서 전압과 전류 사이의 위상 변화가 90° 미만이면 양과 음 사이를 진동하지만 음보다 양에 더 많은 시간을 보내는 홀 출력 전압이 발생합니다. 결과적으로 순 DC 출력 전압이 발생합니다.
저역통과 필터 회로 를 거친 이 순수 DC 전압은 섞인 AC에서 분리되며, 최종 출력 신호는 민감한 DC 미터의 움직임에 의해 기록됩니다.
종종 순간적으로가 아니라 일정 기간 동안의 전력 사용량을 총계화하기 위해 미터를 갖는 것이 유용합니다. 이러한 미터의 출력은 전력이 단위 시간당 수행되는 작업의 측정값이므로 줄 또는 소비된 총 에너지 단위로 설정할 수 있습니다 .
또는 더 일반적으로, 미터의 출력을 와트시 단위로 설정할 수 있습니다.