Цифровой ваттметр: обзор, характеристики, виды и отзывы. Ваттметр для измерения мощности: назначение, типы, подключение, применение Какую мощность измеряет электродинамический ваттметр
Показание ваттметра равно произведению напряжения на зажимах его параллельной цепи , тока его последовательной обмотки и косинуса угла между векторами и (рис. 13.1).
Рис. 13.1. Определение показания ваттметра
Стрелки напряжения и тока на схеме ваттметра начинаются у зажимов, отмеченных звездочками, так называемых генераторных зажимов.
Из рис. 11.1 следует:
Данное вычисление может быть оформлено и иначе:
При измерении мощности в реальных цепях в зависимости от схемы подключения ваттметра показание последнего может быть как положительным, так и отрицательным. Поэтому результат может получиться и со знаком минус.
14. Преобразование электрической цепи
В соответствии с заданием № 3 к расчету электрической цепи однофазного синусоидального тока часть заданной цепи (см. рис. 11.1), содержащую обе ЭДС и подключенную к зажимам и (к
зажимам переменного элемента третьей ветви), требуется представить в виде эквивалентного генератора (рис. 14.1), параметры которого определяются на основании теоремы об активном двухполюснике.
ЭДС эквивалентного генератора равна напряжению холостого хода на разомкнутых
зажимах двухполюсника (рис. 14.2).
Для
ее определения необходимо сначала найти
ток :
и затем напряжение :
или по другой формуле (через параметры первой ветви):
Внутреннее сопротивление эквивалентного генератора Z Э равно входному сопротивлению двухполюсника (входному сопротивлению цепи на рис. 14.2 относительно зажимов и при
мысленно закороченных ЭДС):
Рис. 14.2. Холостой ход активного двухполюсника
Для проверки найденных и найдем ток по схеме рис. 14.1 при заданном значении :
Получили величину, равную найденной ранее.
15. Построение круговой диаграммы
Записываем комплексное уравнение окружности для неразветвлённой цепи (рис. 14.1):
,
где – ток короткого замыкания, протекающий по цепи при закороченном переменном
сопротивлении и равный
Ψ – угол, равный разности аргументов переменного и постоянного комплексных сопротивлений:
Порядок построения круговой диаграммы
1. Выбираем масштабы ЭДС – m E , тока – m I и сопротивления – m Z .
2. На комплексной плоскости по выражению (14.1) в выбранном масштабе откладываем вектор ЭДС эквивалентного генератора (рис. 15.1).
3. По данным формулы (15.1) проводим вектор тока короткого замыкания . Его длина равна
модулю тока короткого замыкания, делённому на масштаб тока:
Рис. 15.1. Круговая диаграмма тока
4. На векторе от его начала откладываем отрезок 0а , определяющий в масштабе сопротивления модуль постоянного сопротивления :
5. Через точку а под углом –Ψ к направлению проводим линию переменного параметра (л.п.п.). Для правильного её проведения мы должны зайти за точку а (идя от начала вектора ) и
отложить в нужном направлении угол –Ψ. В рассматриваемом примере этот угол отрицателен (–Ψ = –129,7°), поэтому он откладывается по часовой стрелке.
Из точки 0 (из начала координат) перпендикулярно линии переменного параметра проводим отрезок 0D
Из середины вектора (из точки р ) восстанавливаем перпендикуляр pb. Точка пересечения
отрезков pb и 0D (точка с ) – центр окружности, отрезок 0с – её радиус.
Устанавливаем остриё циркуля в точку с и радиусом, равным отрезку с0 , проводим дугу окружности между точками 0 и К . Рабочая часть окружности лежит с той же стороны от вектора , что и линия переменного параметра.
Для определения тока по диаграмме откладываем на линии переменного параметра отрезок аn , равный в масштабе m Z заданному значению переменного сопротивления: аn = . Из начала
координат через точку n проводим прямую. Точка пересечения этой прямой с окружностью (точка М ) является концом вектора тока . Величина тока равна произведению длины вектора на
I 3 = 0M ּm I .
Мощность осветительных ламп, в частности светодиодных, а так же приобретенных в последнее время паяльников, оловоотсоса и т. д., вызывала сомнения.
Так как проверить было нечем, то решил приобрести не дорогой встраиваемый ВольтАмперВаттМетр
В общем то, предмет достаточно хорошо освещенный на данном сайте и потому не собирался писать обзор, но в процессе изучения работы прибора возникли вопросы. Кому интересно, прошу под кат.
Согласно заявленным техническим характеристикам, вещь довольно полезная в быту и позволяет оценить напряжение в сети, ток потребления, мощность нагрузки и расход энергии.
Диапазоны измерений:
- Рабочее напряжение прибора: 80 ~ 260VAC;
- тестируемое напряжение: 80 ~ 260VAC;
- измеряемый ток: 0 - 20A;
- рабочая частота (в сети): 45-65 Гц;
- измеряемая мощность: 0 - 4500 Вт (Формат отображения измерений мощности: до 1 кВт -0-999,9 Вт, выше 1 кВ 1000 -4500 Вт);
- расход энергии: 0 -9999 кВтч. (Отображает, сколько энергии за час затратил подключенный в данному девайсу электроприбор);
- рабочая температура окружающего пространства: 0-50 градусов Цельсия;
- заявленные размеры 84.6*49.6*24.4мм соответствуют реальным габаритам.
Исполнение прибора – только для размещения в жилых и производственных помещениях в закрытом пространстве, т.е. при установке и эксплуатации следует исключить попадание влаги, воды, атмосферных осадков и т.д.
Прибор оснащен одной кнопкой, выполняющей несколько функций:
Кратковременное нажатие без удержания включает и отключает подсветку дисплея. (Дисплей яркий, углы обзора довольно большие, подсветка голубого цвета);
Нажатие и удержание кнопки в течение 5 секунд заставляет мигать показания мощности.
Мигающие цифры мощности показывают установленный порог мощности, при превышении которого дисплей начинает мигать (Заводом установлено значение 4,5 кВт).
Для установления другого порога в течение времени, когда цифры мощности мигают, кратковременно нажать кнопку – начнет мигать сегмент после запятой. Кнопкой установить его желаемую величину сегмента. Для изменения среднего сегмента (единицы Ватт) нужно после установки младшего сегмента НЕ трогать кнопку в течении 3 секунд. Значение устанавливается аналогично младшему сегменту. Старший сегмент (десятки Ватт) устанавливается аналогично. После этого, удержание кнопки в нажатом состоянии в течении 5 секунд записывает новый порог в память ваттметра.
Сразу предвижу вопрос: как прибор с диапазоном измерения 0 - 4500 Вт, т.е. 4,5 кВт может установить порог больше этого значения?
По всей видимости, прошивка для приборов с большим диапазоном измерений не сильно отличается от прошивки в данном экземпляре, и производитель пошел по пути унификации.
Звуковой сигнализации превышения порога установленной мощности нет, да и вряд ли ей будут рады при круглосуточной работе.
Нажатие и удержание кнопки в течении более 5 секунд заставляет мигать показания счетчика энергии – Втч. Кратковременное нажатие приводит к сбросу его показаний.
Учитывая, что точность прибора указана 1, т.е. 1% - показаниям можно вполне доверять.
Внешне прибор выполнен качество, литье не имеет огрех как снаружи, так и внутри.
Схема подсоединений нанесена на заднюю стенку прибора и не вызывает трудностей.
Присутствуют легкие следы флюса, но куда же без них. Пайка аккуратная, следы флюса на всякий случай убрал.
Из комплектующих можно выделить:
- HT1621B - контроллер для LCD дисплея 32 х 4;
- RN8208G –измерительный процессор;
- STM 32F030F4P6 – микроконтроллер с флэш памьятью на 256 кБ
Питание - безтрансформаторное.
При использовании прибора следует помнить, что он фиксирует только активную мощность, т.е. перемножение напряжения на ток не даст показаний, совпадающих с показаниями ваттметра. Мы ведь имеем дело с переменным током и тут нужно учитывать cosφ. Прибор это учитывает. Так же следует помнить, что у электроприборов с активной характеристикой нагрузки cosφ близок к 1, у приборов имеющих в своем составе конденсаторы, двигатели, симисторы, тиристоры cosφ будет далек от 1, а значит, реактивная нагрузка учитываться подопытным не будет.
Вооружившись теорией и окрыленный приобретением приступил к измерения всего, что подвернулось под руку.
В ход пошли лампа накаливания 60 Ватт, светодиодные лампы на 6 и 10 Ватт от разных производителей, паяльник ЭПСН-25 мощностью 25 Ватт, утюг, пылесос и недавно приобретенный паяльник мощностью 60 Ватт с регулировкой, фен.
Параллельно мультиметром измерялось входное напряжение.
И вот тут прибор меня удивил.
Сравнение измеряемого напряжения в сети по сравнению с мультиметром отличались на 3, а иногда и на 5 Вольт. Следовательно, мощность будет высчитываться не правильно.
К сожалению, мой мультиметр не измеряет силы переменного тока, а токовых клещей нет, но измерения заставили усомниться в точности прибора.
Разница в показаниях вольтметра и ваттметра составляла 3-5 Вольт.
Кроме того, обнаружена просадка показаний вольтметра сразу при подключении мощной нагрузки, по сравнению с параллельным измерением напряжения мульиметром, минимум на 10 Вольт.
Пару дней размышлял над ситуацией и обратил внимание на слегка заниженное напряжение в сети.
Взяв девайс и некоторые из уже протестированных электроприборов, навестил родственников.
Здесь картина оказалась совершенно другой, не считая светодиодных ламп – их мощность оказалась явно ниже заявленной даже при отличных показаниях напряжения в сети.
Лампа 60 Ватт
Чайник Браун
Фен 1300 Ватт
Пылесос LG
Результаты двух серий испытаний показали, что прибор адекватно проводит измерения при напряжении в сети от 225 вольт и выше, при напряжении в сети ниже 220 вольт – показания прибора далеки от действительности.
Был задан вопрос продавцу. Он добросовестно связался с изготовителем и через несколько дней прислал инструкцию КАЛИБРОВКИ прибора!!!
Что для этого требуется?
Алгоритм очень простой теоретически, но не всегда выполним без дополнительного оборудования.
И так:
1) Для калибровки требуется, чтобы напряжение в сети составляло 220 Вольт!!! Ни больше, ни меньше – т.е. требуется задать эталон напряжения;
2) Набрать активную нагрузку при напряжении 220 Вольт в сети, потребляющую ток в 1 Ампер – т.е. требуется задать эталон тока;
3) Отключить ваттметр от сети;
4) На плате отыскать две контактные площадки, помеченные буквой W и замкнуть их;
5) Подключить к ваттметру набранную эталонную нагрузку и включить ваттметр в сеть
Сразу после включения на экране появится надпись CAL - - - PASS.
Через пару секунд прибор перейдет в режим обычного отображения информации и проинформирует, что напряжение в сети составляет 220 Вольт, ток 1 Ампер;
6) Отключить прибор от сети
7) Удалить перемычку.
На этом процедура калибровки закончена.
Казалось бы, все просто, но есть сложности – не всегда в нашей сети напряжение составляет 220 Вольт.
Сначала пытался воспользоваться стабилизатором сетевого напряжения для получения 220 Вольт, но как показала практика, он держит на выходе не точные 220 Вольт, а определенный диапазон напряжений (возможно, он был неисправен, а возможно такова особенность схемы).
Ловить в течение суток нужное напряжение не стал – отнес ваттметр на работу в лабораторию и там с помощью ЛАТРа установил требуемое значение.
Нагрузку подбирал из ламп накаливания. Почему из ламп? Для калибровки требуется активная нагрузка, т.е. лампы, спирали, ТЭНы и т.д. Но спирали, ТЭНы, нагреватели классических паяльников изготовлены из нихрома, а он довольно продолжительное время после включения меняет свое сопротивление в сторону увеличения. В лампах накаливания этот процесс протекает гораздо быстрее, а, следовательно, лампа больше подходит как условный эталон.
Несколько раз проведя калибровку, добился отклонений в те самые заявленные производителем 1 %. В качестве перемычки использовал сетевой выключатель.
Исчезла разница показаний с мультиметром по напряжению в 3-5 Вольт. Теперь отклонения в районе 1-2 Вольта, а просадка напряжения при подключении мощной нагрузки имеет место лишь в первоначальный момент времени и через пару секунд показания сходит на нет…
За отсутствие фото процесса калибровки прошу простить, но фотографировать на работе не стал – антураж не тот, хоть и лаборатория)).
Результаты лабораторной работы):
Обращаю внимание на пониженное напряжение в сети! Мультиметр уже другой так. как прежний при выполнении других работ вышел из строя. Однако ранее оба сравнивались между собой и показания совпадали.
Лампа 60 Ватт
Подобная картина на всем диапазоне протестированных нагрузок.
Не смотря на попавшийся мне экземпляр, устройство, считаю весьма полезным. Тем более, что теперь известна незаявленная в ТТХ и описании функция)).
Ваттметр - средство измерения мощности электрического тока. В основу большинства ваттметров положены электродинамические измерительные механизмы . Ваттметры устанавливаются в электрических силовых щитах на электростанциях, а также в электрических самопишущих приборах.
Ваттметр - измеритель мощности электрического тока.
Ваттметры были изобретены в середине 1990-х гг. в Англии и Германии. На российских электростанциях ваттметры стали устанавливаться в конце 1890-х гг. (германского производства). С развитием энергетики и крупного промышленного производства происходил рост выпуска ваттметров различной модификации в наиболее развитых странах мира в первой половине XX в. В Советском Союзе производство ваттметров для комплектации электростанций и крупных промышленных предприятий (потребляющих в больших объемах электрическую энергию) началось в середине 1930-х гг. при содействии германских и американских фирм. Во второй половине XX в. (до 1990-х гг.) предприятиями Советского Союза выпускались ваттметры нескольких модификаций.
1. Для измерения реактивной мощности электрического тока методом одного ваттметра. Этот метод заключается в непосредственном измерении реактивной мощности в симметрично нагруженной трехфазной сети с нулевым проводом и без него.
В трехфазной сети при симметричной нагрузке реактивная мощность во всех фазах одинакова. Поэтому возможно использование одного ваттметра, подключенного таким способом, что токовая цепь включается в одну фазу, а цепь напряжения подключается к двум другим.
При этом обеспечивается необходимый для измерения фазовый сдвиг, имеющий место в трехфазной сети, т. е. сдвиг фазы в 90° - между фазным и линейным напряжением. Чтобы получить суммарную (общую) величину реактивной мощности электрической трехфазной системы, показание ваттметра умножают на 3. Электродинамический измерительный механизм ваттметра формирует показания как результат взаимодействия двух токов с учетом сдвига фаз между ними. Если через неподвижную катушку данного прибора, выполненную из толстого провода, протекает ток нагрузки (токовая цепь), а подвижная катушка (с дополнительным сопротивлением или без него) так подключена к цепи напряжения, что протекающий через катушку ток пропорционален этому напряжению, то показание ваттметра пропорционально активной мощности:
В специальных схемах электродинамические ваттметры применяют и как измерители реактивной мощности и реже - для измерения полной мощности электрического тока. Перегрузка измерительного механизма ваттметра может возникнуть в некоторых случаях еще на подходе указателя прибора к конечному значению шкалы, потому что показания зависят от коэффициента мощности.
2. Ваттметр многоэлементный - является измерителем мощности электрического тока, включает в себя два или три механически связанных измерительных механизма.
У такого прибора вращающие моменты измерительных механизмов, создаваемые измеряемой величиной электрического тока, воздействуют на общую ось . Результирующий момент соответствует суммарной мощности, значение которой считывается по шкале. Ваттметр многоэлементный не имеет универсального применения и предназначен для определенного типа электрических цепей.
3. Ваттметр с самокорректировкой - прибор с корректирующей обмоткой, предназначенной для исключения погрешности, которая возникает в зависимости от схемы подключения ваттметра вследствие отбора прибором мощности из измеряемой электрической цепи.
В данном приборе имеется вторая неподвижная токовая корректирующая катушка, через которую протекает ток из цепи напряжения iau, что позволяет скомпенсировать соответствующую составляющую магнитного поля. При отказе (или отключении) самокоррекции вторую токовую катушку используют в некоторых случаях для расширения диапазона измерений.
Производство ваттметров в Советском Союзе росло непрерывно в период 1960-1980-х гг., а с началом новых экономических рыночных реформ в 1990-х гг. их выпуск резко сократился. На многих предприятиях энергетики и промышленности России даже в начале XXI в. используются ваттметры различных модификаций, выпущенные во второй половине 1980-х гг. и имеющие Знак качества СССР. Такие ваттметры обычно проходят положенные по инструкции на эти электроизмерительные приборы поверки в специальных метрологических лабораториях. В России ваттметры изготавливаются по заказам таких марок: В-10/150, В-20/300 и др.
- Предыдущее: ВАТЕРПАС
- Следующее: ВЕБЕРМЕТР
И греч. metreo - измеряю), прибор для измерения мощности в электрич. цепях (в цепях перем. тока - для измерения активной мощности Р=UIcosj, где U - , I - электрич. тока, j - фазовый угол между синусоидально изменяющимися током и напряжением). Схема включения В. в цепь показана на рисунке.
Схема включения ваттметра W: 1 - последовательная цепь (неподвижная катушка); 2 - параллельная цепь (подвижная катушка); 3 - нагрузка. В электродинамич. ваттметре поворот подвижной катушки в магн. неподвижной катушки пропорц. измеряемой мощности.
Для уменьшения искажающего влияния последовательная цепь В. должна обладать малым, а параллельная - большим сопротивлением. При измерениях на перем. токе важно также, чтобы сопротивление параллельной цепи было чисто активным.
Осн. частью В. явл. электроизмерит. механизм обычно электродинамич. или ферродинамич. системы, реже - индукционной или электростатической (см. соответств. статьи). Для расширения пределов измерений В. используют: на пост. токе - шунты и добавочные сопротивления, на перем. токе - измерит. трансформаторы тока и напряжения. Для измерения мощности на частотах выше 5 кГц, а также малой мощности (менее 100 мВт) применяют термоэлектрич. и терморезистивные В., В. на ПП элементах, В. с преобразователями Холла, пондеромоторные В., калориметрич. В. Ваттметры с электроизмерит. механизмом характеризуются . данными: пределы по току - от 10 мА до 10 А, по напряжению - от 15 до 600 В, осн. погрешность в % от верх. предела измерений - до 0,2%. Применение измерит. трансформаторов тока и напряжения позволяет измерять до 12 ГВт в электрич. цепях с током до 15 кА и напряжением до 500 кВ.
Техн. требования к В. стандартизованы в ГОСТах 22261-76, 8476-60 и 1.3605-75.
Физический энциклопедический словарь. - М.: Советская энциклопедия
. Главный редактор А. М. Прохоров . 1983 .Синонимы :
Смотреть что такое "ВАТТМЕТР" в других словарях:
- (см. ватт + ...метр) прибор для измерения активной мощности в электрической цепи постоянного или переменного тока. Новый словарь иностранных слов. by EdwART, 2009. ваттметр ваттметра, м. [от слова ватт и греч. metreo – мерю] (физ.). Прибор для… … Словарь иностранных слов русского языка
- (Уаттметр) прибор, имеющий назначение измерять работу,совершаемую электрическим током в единицу времени при прохождении токачрез какой либо проводник; так, напр., ваттметр может дать число ваттов,потребных для получения некоторой силы… … Энциклопедия Брокгауза и Ефрона
ваттметр - а, м. wattemètre < wattmeter. Прибор для измерения электрической модности постоянного или перменного тока. Крысин 1998. Свет от лампа маловаттнойц, к тому же прикроватный. В. Корнилов Боль. // ДН 2002 2 9. Лекс. БСЭ 1: ваттметр; МАС 1957:… … Исторический словарь галлицизмов русского языка
ВАТТМЕТР, прибор для измерения активной электрической мощности в ваттах (Вт). Имеет 2 электрические цепи: тока (включается в цепь нагрузки последовательно) и напряжения (включается параллельно с нагрузкой) … Современная энциклопедия
- (от ватт и...метр) электрический прибор для измерения активной мощности (в ваттах) в цепях постоянного или переменного тока. Работа ваттметра основана на взаимодействии 2 обмоток токовой и напряжения, включаемых последовательно с нагрузкой и… … Большой Энциклопедический словарь
- (Wattmeter) прибор для измерения электрической мощности, расходуемой в данном участке электрической цепи. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское Издательство НКВМФ Союза ССР, 1941 … Морской словарь
Наличие двух катушек у электродинамического прибора и возможность включения их в две разные цепи позволяет использовать эти приборы для измерения мощности электрического тока, т. е. как ваттметры.
Из выражения для угла поворота подвижной системы электродинамического прибора (2.12) следует, что, если неподвижную катушку включить последовательно нагрузке z (рис. 2-12), а последовательно с подвижной катушкой включить добавочное сопротивление Яд так, чтобы эту катушку можно было включать параллельно нагрузке, тогда ток в подвижной катушке равен
где - сопротивление катушки; U - напряжение на нагрузке; - постоянная данного прибора по мощности; Р - мощность, потребляемая нагрузкой. Такой прибор называют ваттметром. Его шкала равномерная.
Для измерения электрической мощности в цепях переменного тока используют ваттметры активной и реактивной мощности.
Ваттметр активной мощности. Если в цепь подвижной катушки включить активное добавочное сопротивление так, чтобы общее сопротивление этой цепи R было равно
тогда при напряжении и в сети и при токе i в нагрузке
ток в подвижной катушке равен
Мгновенное значение вращающего момента в этом случае равно
а среднее за период значение этого момента
Следовательно, ваттметр с активным добавочным сопротивлением в цепи подвижной катушки измеряет активную мощность цепи переменного тока.
Полученный вывод имеет простое физическое объяснение. В самом деле, если в цепь с индуктивностью включить амперметр, вольтметр и ваттметр (рис. 2-13), то , так как подвижная система вольтметра поворачивается под действием только приложенного напряжения, независимо от фазы этого напряжения (точнее, под действием тока в катушке, пропорционального приложенному напряжению), а подвижная часть амперметра поворачивается под действием только тока в катушке, независимо от фазы этого тока. Что касается подвижной части (катушки) ваттметра, то она поворачивается только в том случае, когда токи в обеих катушках не равны нулю, иначе не будет взаимодействия. Но в рассматриваемой цепи ток подвижной катушки максимален, когда ток в цепи i равен нулю, и наоборот. Прибор ничего не покажет. Этого и следовало ожидать, так как нагрузка то запасает энергию в магнитном поле, то возвращает в сеть.
Из графика токов данной цепи с индуктивностью (рис. 2-14) следует, что токи совпадают по направлению (на графике - по одну сторону от оси времени) только в течение двух (через одну) четвертей периода за период, а в две другие четверти периода токи имеют противоположные направления. Это означает, что направление вращающего момента изменяется четыре раза за период. Поэтому подвижная система ваттметра в течение периода будет испытывать действие четырех одинаковых по значению, но противоположных по направлению толчков и прибор ничего не покажет, так как вращающий момент, действующий на подвижную систему, определяется его средним значением за период.
Если же угол сдвига между токами невелик (рис. 2-15), то в течение периода положительные значения вращающего момента сильно превосходят отрицательные (по времени и по значениям) и подвижная система ваттметра повернется под действием среднего
значения реагируя на активную мощность, потребляемую данной нагрузкой.
Итак, ваттметр показывает активную мощность, потребляемую из сети.
Ваттметр реактивной мощности. В этом ваттметре последовательно с подвижной катушкой специально включается индуктивное добавочное сопротивление (рис. 2-16) такое, что
Пусть в цепи действует приложенное напряжение и нагрузка создает ток
Тогда мгновенное значение вращающего момента равно
После подстановки и преобразований получим:
Среднее за период значение вращающего момента равно
Отсюда и следует, что ваттметр с индуктивным сопротивлением в цепи подвижной катушки показывает реактивную мощность цепи переменного тока. Такой вывод объясняется просто: в случае, например, чисто индуктивной нагрузки, когда из сети безвозвратно не потребляется энергия, такая схема искусственно сдвигает фазу тока в подвижной катушке до совпадения с фазой тока в неподвижной, поэтому ваттметр показывает значение реактивной мощности.
Итак, у электродинамического ваттметра две катушки: одна - токовая, включаемая последовательно нагрузке, другая- катушка напряжения, включаемая параллельно нагрузке, потребляемую мощность которой необходимо измерить.
Для правильного включения прибора (чтобы стрелка отклонялась в нужную сторону) один из зажимов его обмотки помечают звездочкой эти зажимы ваттметра называют генераторными. Их следует подключать к тому зажиму нагрузки, который соединен с генератором (сетью).