Схема включения ваттметра для измерения мощности в цепи постоянного тока

Как включить ваттметр в цепь постоянного тока

Дан ваттметр на номинальный ток 5 А и номинальное напряжение 300 В. Как его включить в сеть?

Если ток нагрузки Iх меньше допустимого тока, то есть в данном случае меньше 5 А, и если напряжение в измерительной цепи меньше допустимого напряжения катушки, то есть меньше 300 В, то схема включения имеет следующий вид (рис. 1, а): сначала включают последовательную катушку ваттметра — собирают токовую цепь (на рисунке показана жирной линией), затем собирают цепь напряжения, для этого начало катушки напряжения ваттметра при помощи перемычки К подключают к началу токовой катушки, соединенной с одним из зажимов сети, а конец катушки напряжения присоединяют к другому зажиму сети.

Рисунок 1. Схемы включения ваттметра: а — непосредственно в сеть правильно, б — неправильно, в — в сеть с большим напряжением и большим током.

Иногда при выполнении токовой цепи в нее включают сопротивление перемычки (рис. 1, б). Этого делать нельзя, так как в этом случае через перемычку проходит рабочий ток, а не малый ток цепи напряжения, как в рассмотренной ранее схеме. Кроме того, в цепи токовой катушки ваттметра, имеющей малое сопротивление, добавляется сопротивление самой перемычки и два контактных переходных сопротивления. Все это приводит к появлению дополнительной погрешности при измерении мощности.

Если шкала прибора не отградуирована в единицах мощности (например, в многопредельном электродинамическом ваттметре), но имеет определенное число делений N, то для измерения мощности на данном пределе измерений следует определить цену деления ваттметра по формуле:

Сн = IнUн/N,

где Uн — номинальное напряжение ваттметра или предел измерений по напряжениею, Iн — ток ваттметра, или предел измерений по току, А, N — число делений шкалы ваттметра (обычно 100 или 150).

Пусть дан ваттметр с Uн=150 В, Iн=5 А и N=150. Тогда цена деления прибора Сн = 150 х 5/150 = 5 Вт/дел,

Для того чтобы определить мощность по показаниям прибора, нужно показание прибора в делениях шкалы n умножить на цену деления Сн:

Р = nСн.

Если напряжение в сети больше допустимого напряжения катушки напряжения, а ток больше допустимого тока токовой катушки, то необходимо в цепи постоянного тока для подключения прибора воспользоваться добавочным резистором и измерительным шунтом (рис. 1, в).

Как рассчитать сопротивления добавочного резистора и шунта для подключения ваттметра в цепь постоянного тока

Значение сопротивления шунта для подключения ваттметра для схемы, приведенной на рисунке 1, в, можно определить по формуле:

rш = ra (p — 1) = ra (Ia/Iн — 1),

где ra — сопротивление токовой катушки ваттметра, Ом, p — коэффициент шунтирования, а значение сопротивления добавочного резистора — из выражения rд = rv (q — 1) = rv (U / Uн — 1),

где rv — сопротивление катушки напряжения ваттметра, Ом.

Например, для ваттметра с номинальным напряжением катушки напряжения Uн=150 В и номинальным током токовой катушки Iн=5 А, включенного в измерительную цепь напряжением 220 В (рис. 1, в) с током около 20 А, необходимо рассчитать сопротивления добавочного резистора и шунта.

Значение сопротивления шунта rш = ra /(20/5-1) = ra /3,

то есть для подключения ваттметра необходим шунт, сопротивление которого меньше сопротивления токовой цепи ваттметра в три раза. Сопротивление добавочного резистора ra = rv (220/150—1) =0,46rv,

Действительное значение мощности P = Pwpq, где Pw — показание ваттметра, если его шкала отградуирована в единицах мощности.

Если ваттметр подключен через шунт, то цену деления можно определить так:

С’н = (UнIн / pq) = Сн х p х q

В приведенном примере р=4, а q=1,46, следовательно, показание ваттметра следует умножать на 5,86, чтобы определить действительное значение мощности, что неудобно. Поэтому при подборе шунта и добавочного резистора стремятся принимать коэффициенты q и р равными целым числам.

В данном примере удобно принять р=5, a q=2, то есть rш = ra / 4 и Rд=rv, тогда измеренное значение мощности можно определять, умножая показания прибора на 10. Новая цена деления ваттметра будет равна С’н= 150х 2 х 5 х 5 / 150 = 50 Вт/дел.,

где 150 х 2 = 300 В — новый предел измерений ваттметра по напряжению, 5 х 5 = 25 А — новый предел измерений ваттметра по току.

Наружный добавочный резистор следует включать только после обмотки напряжения ваттметра, а не перед ней, иначе потенциал подвижной катушки относительно неподвижной может достигнуть опасных для изоляции значений.

Источник информации: Школа для электрика: электротехника и электроника.

Статьи, советы, полезная информация.

Ваттметры поглощаемой мощности радиодиапазона

Ваттметры поглощаемой мощности образуют весьма большую и широко используемую подгруппу ваттметров радиодиапазона. Видовое деление этой подгруппы связано в основном с применением различных типов первичных преобразователей (приемных головок). В серийно выпускаемых ваттметрах используются преобразователи на базе термистора , термопары и пикового детектора ; значительно реже, в экспериментальных работах, применяются датчики, основанные на других принципах — пондемоторном, гальваномагнитном и т.д. При работе с ваттметрами поглощаемой мощности следует помнить, что из-за неидеального согласования входного сопротивления приемных головок с волновым сопротивлением линии, часть энергии отражается и реально ваттметр измеряет не падающую мощность, а поглощаемую, которая отличается от падающей на величину, равную K P ×P пад

, гдеK P — коэффициент отражения по мощности.

Термисторные (болометрические) ваттметры состоят из приемного преобразователя на базе термистора (или болометра) и измерительного моста с источником низкочастотного переменного тока для подогрева термистора. Принцип действия термисторного преобразователя состоит в зависимости сопротивления термистора от температуры его нагрева, которая, в свою очередь зависит от рассеиваемой мощности сигнала, подаваемого на него. Измерение осуществляется методом сравнения мощности измеряемого сигнала, рассеиваемой в термисторе и разогревающей его, с мощностью тока низкой частоты, вызывающей такой же нагрев термистора. В процессе измерения полная мощность, рассеиваемая на термисторе (при подаче на него одновременно измеряемого сигнала и тока подогрева) и, соответственно, сопротивление термистора поддерживается одинаковым с помощью измерительного моста, котоорый уравновешивается изменением тока подогрева. В первых моделях термисторных ваттметров уравновешивание осуществлялось вручную, в современных ваттметрах уравновешивание автоматическое, показания выводятся в цифровом виде. К недостаткам термисторных ваттметров относится их малый динамический диапазон — максимальная мощность рассеивания — несколько милливатт, это ограничение преодолевается использованием аттенюаторов , делящих мощность, но вносящих при этом дополнительную погрешность. ПРИМЕРЫ: М3-22А, М3-28

Калориметрические ваттметры отличаются от термисторных тем, что для поглощения измеряемой мощности используется отдельная нагрузка, от которой тепло передается на термисторный преобразователь через рабочую среду — дистиллированную воду или специальную жидкость. Жидкая среда циркулирует со строго заданной скоростью потока, омывая по очереди входную нагрузку, преобразователь и охлаждающий теплообменник. ПРИМЕРЫ: М3-13, МК3-68, МК3-70

Термоэлектрические ваттметры в качестве первичного преобразователя используют термопару (или блок термопар) прямого или косвенного нагрева. При измерении горячий спай термопары нагревается под воздействием подводимой мощности измеряемого сигнала, при этом вырабатывается термо-э.д.с. Измерительная информация в виде сигнала постоянного тока поступает на электронный блок (аналоговый или цифровой), где обрабатывается и поступает на показывающее устройство. ПРИМЕРЫ: М3-51, М3-56, М3-93

Ваттметры с пиковым детектором просты в устройстве, в отличие от других видов ваттметров способны измерять не только мощность непрерывного сигнала, но и пиковую мощность радиоимпульсов, однако, из-за низкой точности измерения в настоящее время применяются редко. По принципу действия такой ваттметр представляет собой выпрямительный вольтметр переменного тока, имеющий на входе нагрузку с сопротивлением, равным волновому сопротивлению кабеля, и с отчетным устройством, проградуированным в значениях мощности. ПРИМЕРЫ: М3-3А, М3-5А

Расчет нагрузочного резистора

Далее нужно рассчитать нагрузочный резистор R3, который преобразует ток в опорное напряжение. Это делается путем деления первичного тока на коэффициент трансформации ТТ. Оно должно быть около 500-5000 к 1. В этой схеме он работал на 42 А с соотношением витков 1000:1, что дает вторичный ток 0.042 А. Аналоговое опорное напряжение на Arduino составляет 2,5 В, и чтобы определить сопротивление используем формулу R=V/I – R = 2.5/0.042=59.5 Ом. Ближайшее стандартное значение резистора 56 Ом, что и было использовано. Вот несколько вариантов разных кольцевых трансформаторов и их подходящие нагрузочные резисторы:

Murata 56050C – 10A – 50:1 – 13 Ом
Talema AS-103 – 15A – 300:1 – 51 Ом
Talema AC-1020 – 20A – 1000:1 – 130 Ом
Alttec L01-6215 – 30A – 1000:1 – 82 Ом
Alttec L01-6216 – 40A – 1000:1 – 62 Ом
Talema ACX-1050 – 50A – 2500:1 – 130 Ом
Alttec L01-6218 – 60A – 1000:1 – 43 Ом
Talema AC-1060 – 60A – 1000:1 – 43 Ом
Alttec L01-6219 – 75A – 1000:1 – 33 Ом
Alttec L01-6221 – 150A – 1000:1 – 18 Ом

Ещё необходимо 2 разделительных резистора, чтобы получить 2.5 вольта опорного напряжения к Arduino. Они должны быть одинаковыми, поэтому в данной схеме используются два резистора по 100 к.

Модели, часто используемые в быту

Условно измерительные устройства делят на бытовые и «интеллектуальные». Первая группа – относительно простые аппараты с минимумом дополнительных функций. Вторая категория «умных» ваттметров позволяет не только определять параметры потребляемой энергии, но и передавать значения на смартфоны, отключать или снова включать потребители и даже измерять концентрацию углекислого газа в помещении.

ROBITON PM-1

Стандартный прибор, объединяющий в едином корпусе розетку для потребителя, сетевую вилку, экран для вывода информации и три клавиши управления.

Прибор определяет:

мощность нагрузочного устройства;
количество потребляемой энергии;
полную стоимость киловатт*часов за расчётное время.

Основные плюсы – недорогой и достаточно точный прибор для применения в быту.

Минус – сложная процедура обнуления значений.

HiDANCE 3680W AC Power Meter

Более совершенный ваттметр позволяет использовать дополнительные полезные функции: определить коэффициент мощности для тестируемого прибора – Power Factor (он же cos φ). Также демонстрирует все остальные параметры – силу тока и мощность.

Плюсы: аккуратная сборка, достаточная функциональность, крупный дисплей.

Минус – после сброса необходимо вновь вводить цену за квт*час.

Espada TSL 1500WB

Электронный ваттметр для бытовых и коммерческих нужд. Главное отличие от аналогов – есть возможность учёта дневного и ночного тарифов. Есть подсветка экрана. Дополнительно – функция сигнализации о превышении максимально допустимых силы тока или мощности.

Плюсы: простой и понятный интерфейс, надёжность, крупный экран, небольшая погрешность измерений.

Минус – затруднена смена источника питания.

TP-Link HS110

«Умный» ваттметр от известной компании, производящей электронику и сетевое оборудование. Управление и мониторинг осуществляется удалённо. Можно использовать для подключения ПК, смартфон и другие устройства. Пользователь сможет не только произвести измерения значений мощности, силы тока и напряжения, но и отключить потребитель энергии, а если потребуется – включить вновь.

Плюсы: удобство работы, сравнительно низкая цена.

Минус – в доме должна быть стабильная интернет-связь.

Edimax SP 2101W

Ваттметр предназначен для постоянной работы с одним потребителем. Представляет собой «интеллектуальную» розетку, которая может работать по определённой программе или управляться владельцем вручную. Если возникнет аварийная ситуация, то пользователю автоматически отправится сообщение.

Плюсы: отлично подходит для систем типа «умный дом», ёмкая память сохранит результаты измерений 12 месяцев.

Минусы – высокая цена.

МЕГЕОН 71016

Ваттметр с информативным ЖК-экраном и подсвечивающими элементами. Расчёт показаний производится в режиме реального времени. Дополнительная функция – показывает концентрацию СО2 в воздухе.

Плюсы: малый размер, можно вставлять трехштырьковые евророзетки, аккуратная сборка.

Минус: высокая цена при покупке в обычном магазине.

Energenie EGM-PWM

Ваттметр со стильным чёрным корпусом объединяет в себе измерительный прибор и систему для анализа поведения потребителя. Самостоятельно выстраивает диаграммы, графики. Есть порт для подключения к ПК или другому устройству.

Плюсы: несложное управление, возможна работа с отопительным оборудованием.

Минус – высокая цена.

Инструкция по управлению ваттметром P06S

Далее инструкция по одной управляющей кнопке:

Нажать кнопку, чтобы включить или выключить подсветку.
Удерживать в течение 3-х секунд, чтобы выставить порог сигнализации мощности.
2.1. попадем на настройку сигнализации мощности (заводская по умолчанию установлена на 4.4 кВт).
2.2. Начнет моргать 1-я цифра самого высокого разряда; однократное нажатие добавит единицу; удерживайте кнопку в течение 2-х секунд для перемещения на следующую цифру (разряд); максимальное значение, которое можно установить, 99.9 кВт.
2.3. Если не нажимать кнопку 5 секунд, произойдет выход из настроек с сохранением текущих данных.
Удерживайте кнопку 5 секунд — система выполнит сброс в настройки по-умолчанию: очистится счетчик электроэнергии, и сигнализация мощности сбросится до заводской установки.

При превышении порога сигнализации мощности устройство начинает мигать подсветкой.

В коробке, помимо измерителя и трансформатора (для мощной модели), находится скромное руководство по эксплуатации, напечатанное на одном листе. С одной стороны английская версия, с другой — китайская.

Оба измерителя основаны на одной и той же печатной плате, отличаясь только конфигурацией резисторов. В версии 20 А стоят два резистора по 6 мОм — они соединены параллельно в типоразмере 2512, образуя измерительный шунт, а в версии 100 А (оснащенный трансформатором) резистор 1 Ом типоразмера 0603.

При максимальном токе 20 А, на шунте падение 60 мВ, что даст 0,6 Вт на резистор (резисторы такого размера могут рассеивать 1 Вт).

Основой схемы является специализированный микроконтроллер HT5019. Это чип для построения однофазных измерителей мощности на основе ядра M0 с флэш-памятью объемом 128 КБ. Второй интегральной микросхемой присутствующей на плате, является драйвер LCD (32×4) VK1621B. Бестрансформаторный источник питания, состоящий из конденсатора и резистора, отвечает за питание электроники. Тут нет приличной защиты этого источника питания (не считая резистора).

Измерительный блок на базе P06S-100

А вот простой самодельный измерительный блок на основе модуля P06S. Некоторое время назад заказали измерительный модуль P06S-100. Он полежал немного в тумбочке, пока не захотелось проверить, сколько тока и мощности потребляет 3D-принтер. А заодно и другая бытовая электроника.

Все было собрано в корпусе из пластикового вентиляционного канала. Из деталей использовались:

модуль P06S-100,
вентиляционный канал,
автоматический выключатель Legrand B6,
2 разъема с заземлением,
2 переключателя с подсветкой,
2 линии подключения,
компьютерная розетка с катушками и конденсаторами,
предохранитель.

Были сделаны внутренние соединения 2,5 мм2 кабелем, который остался после монтажа электрической сети.

В конце сделаны розетки и подключен предохранитель автомат на 6 А. По ценам в местном магазине электротоваров это обошлось в 2000 рублей.

Также есть тут розетка с лампочкой для проверки приборов. Устройство работает правильно, причём независимо от того, как оно подключено к нулю и фазе: L и N.

Напряжение помех в сети будет накапливаться на измерительном резисторе, и для измерительной схемы оно всегда будет иметь одинаковое значение, независимо от того, находится ли оно на шине L или на N.

Но несмотря на эти недостатки, успешно используем такой счетчик, встроенный в электрический щиток, уже 4 года, для контроля энергопотребления внешних потребителей на приусадебном участке. Распределительное устройство расположено на стене здания, а многофункциональный цифровой ваттметр пережил вторую зиму и работает без нареканий. Просто вы должны помнить, что это не точный лабораторный инструмент, и его показания следует рассматривать как приблизительные.

Измерение мощности сети ваттметром

Для измерения мощности постоянного тока достаточно измерить напряжение вольтметром и ток амперметром (метод амперметра и вольтметра). Чаще всего измерение мощности осуществляется одним прибором – ваттметром.

Для измерения мощности постоянного тока достаточно измерить напряжение вольтметром и ток амперметром. Результат определяется по формуле

P = U·I.

Метод амперметра и вольтметра пригоден и для измерения полной мощности S = U·I, а также активной мощности переменного тока, если cosφ = 1

P = U·I·cosφ = U_V·I_A.

Чаще всего измерение мощности осуществляется одним прибором – ваттметром. Для измерения мощности лучшей является электродинамическая система.

Эта система представляет собой две катушки (рисунок 1), одна из которых неподвижная, а другая – подвижная. Обе катушки подключаются к сети, и взаимодействие их магнитных полей приводит к повороту подвижной катушки относительно неподвижной.

Рисунок 1 – Электродинамическая система измерения мощности

Из уравнения α = k’·I₁·I₂ видно, что шкала электродинамической системы имеет квадратичный характер. Для устранения этого недостатка подбирают геометрические размеры катушек таким образом, чтобы подучить шкалу, близкую к равномерной.

Ваттметр снабжен двумя измерительными элементами в виде двух катушек: последовательной и параллельной. По первой катушке течет ток, пропорциональный нагрузке, а по второй – пропорциональный напряжению в сети.

Угол поворота подвижной части электродинамического ваттметра пропорционален произведению тока и напряжения в измерительных катушках:

α = k·U·I = k·P.

На рисунке 2 показана схема включения ваттметра в однофазную сеть.

Рисунок 2 – Схема включения ваттметра в однофазную сеть (точками обозначены генераторные зажимы ваттметра)

Рисунок устройства ваттметра электродинамической системы и схема включения ваттметра в сеть представлена на рисунке 3.

Рисунок 3 – Рисунок обмоток ваттметра электродинамической системы и схема включения ваттметра в сеть: Н – нагрузка; 1 – обмотка для измерения тока нагрузки; 2 – обмотка для измерения напряжения на нагрузке

В трехфазных сетях для измерения мощности используют один, два и три ваттметра. Если нагрузка симметричная и включена «звездой», то достаточно одного ваттметра (рисунок 4, а). Если в этой же схеме нагрузка несимметрична по фазам, то используются три ваттметра (рисунок 4, б). В схеме соединения потребителей «треугольником» измерение мощности производится двумя ваттметрами (рисунок 4, в).

Рисунок 4 – Измерение мощности в трехфазных сетях: а) измерение мощности симметричной трехфазной нагрузки, включенной по схеме звезда с нулевым проводом (четырехпроводная сеть), одним ваттметром; б) измерение мощности трехфазной нагрузки, включенной по схеме звезда с нулевым проводом (четырехпроводная сеть), методом трех ваттметров; в) измерение мощности трехфазной нагрузки, включенной в трехпроводную сеть, методом двух ваттметров

Основным достоинством ваттметра является высокая точность измерения. К недостаткам относятся малая перегрузочная способность, низкая чувствительность к малым сигналам, заметное влияние внешних магнитных полей.

Вернуться3164

Категория: Электротехника, основы электроники / Электрические измерения

https://pue8.ru/elektrotekhnik/812-vattmetry-naznachenie-tipy-podklyuchenie.html
http://electricalschool.info/spravochnik/izmeren/1357-skhema-vkljuchenija-vattmetra.html
http://xn—-etb8afbn2f.xn--p1ai/electrical-engineering/60-izmerenie-moschnosti-seti-vattmetrom.html

Назначение и конструктивные особенности измерительных трансформаторов

Понижающие блоки используют в измерительно-вычислительных системах. Они имеют одну основную и несколько дополнительных катушек. Амперметры подключают во вторичную цепь, где первичный и вторичный токи прямо пропорциональны друг другу. Сила тока зависит количества витков и внутреннего сопротивления проволоки. Такое напряжение безопасно для обслуживающего персонала и позволяет проводить работы без риска для жизни.

Обмотки измерительных блоков выполнены на ферритовом стержне. При подаче напряжения на главную катушку генерируется магнитное поле, которое меняется в пространстве. Такие колебания порождают электродвижущую силу во второстепенных обмотках.

Какой прибор нельзя подключать к трансформатору тока?

Тс представляет собой устройство, необходимое для переключения показателей тока. В отличии от устройства, работающего с напряжением на холостом ходу, оно функционирует аналогично оборудованию при коротком замыкании. Следовательно, сопротивление, которым должны обладать подключаемые приборы, должно быть минимальным. Если оно превышает установленные значения, то это приведет к выходу вещи из строя.

Советуем изучить — Гост 31946-2012 провода самонесущие изолированные и защищенные для воздушных линий электропередачи. общие технические условия (с изменением n 1)

Пределы значений и показателей вы можете посмотреть в справочниках, если их нет, то рассчитывать самостоятельно по схемам. Действия обязательны для выполнения. Не подключаются такие устройства:

вольтметр;
катушки ваттметров и тому подобное.

Использовать совместно разрешено различного размера катушки реле с показателями, не превышающими условные, автоматика релейной защиты ваттметры, в то числе и токовые катушки, варметры, амперметры. Сочетаемые с техническими вариациями различные импульсные вариации, предназначенные для фиксации значений, счетчики получаемой энергии в оборудовании (реактивной и активной), а также преобразователи для изменения показателей мощности и тока.

Как подключить

От правильности подключения ваттметра в конкретной части электроцепи зависит точность полученной информации. Надлежащая схема подключения ваттметра будет выглядеть таким образом: неподвижную катушку ваттметра последовательно соединяют с нагрузкой либо потребителями электричества.

Подвижная катушка подключается с вспомогательным сопротивлением, а после весь участок параллельно подключают к нагрузке. Подвижный участок рассматриваемого приспособления обладает определенным углом поворота.

Так как в схеме применяется добавочное сопротивление, электроцепь приспособления обладает фактически постоянным сопротивлением. Мощность определяется непосредственно по такому показателю.

В таком устройстве равномерным образом наносится шкала измерений, которая изготовлена в 1-стороннем варианте, когда положение делений продолжается от 0 вправо. Когда электрический ток изменит собственное направление, подобное ведет к изменениям в направлении поворота и вращению активной катушки. Когда подсоединение рассматриваемого приспособления произведено неверно и направление тока другое, электроприбор не будет работать.

Вам это будет интересно Особенности конвектора для обогрева

Из-за этих факторов нельзя путать зажимы, используемые для подсоединения. Последовательная обмотка обладает зажимом, который подключает к источнику питания. Параллельную электроцепь называют генераторной, обладает собственной клеммой для подключения фрагмента к проводу, который связан с последовательной катушкой.

Важно! При надлежащем подсоединении, токи в катушке ваттметра от генераторного направляются к негенераторному зажиму. Подсоединение ваттметра

Подсоединение ваттметра

Измеритель мощности переменного тока

Основа работы устройства — трансформатор тока, который по сути то же самое что обычный трансформатор. Одна обмотка у него 3000 витков тонкой проволоки, намотанной на железном сердечнике — это вторичная обмотка. Первичная обмотка представляет собой пару витков сетевого шнура. Отношение тока, протекающего через первичную сторону и вторичную обмотки, является обратным соотношением числа витков. Линейность будет правда не идеальной, но для средней точности пойдёт

В конце концов 540 ватт потребляет устройство или 580 — не слишком важно. Однополупериодный выпрямитель представляет собой конденсатор небольшой ёмкости и германиевые диоды, прямое падение напряжения при переходе измряется индикатором на 100 мкА

Выбрать предел измерений 1000 Вт и 100 Вт можно подключив резистор параллельно стрелочной головке.

При испытаниях и настройке (подбирая сопротивления), использовалась 100 Вт лампа накаливания и прожектор на 500Вт. То есть подключайте нагрузку, мощность которой вы знаете заранее, и по ней выставляйте нужные показания индикатора. Готовый ваттметр можно разместить в любой пластиковой коробочке, или же встроить в сетевой фильтр. В этом случае нужно будет найти небольшой стрелочник, типа индикатора уровня записи от старого магнитофона.

Originally posted 2019-04-16 17:00:44. Republished by Blog Post Promoter

Источник

Разновидности

Основной критерий – род тока – постоянный или переменный. Универсальные бытовые приборы, позволяют работать с любыми потребителями.

Нужно вставить ваттметр в розетку, а в само устройство – ту технику, параметры которой нужно установить. Ваттметры применяют при тестировании и ремонте электросети или для вычисления, какой прибор слишком много «берёт» энергии.

Чем измерительные устройства отличаются друг от друга:

точностью – большинство аппаратов достаточно точны, но информацию о классе (о проценте погрешности) можно узнать в паспорте изделия;
диапазоны измерений – на потребители какой мощности рассчитаны измерительные устройства. Простые ваттметры могут не «потянуть» стиральную машинку или крупный станок;
дополнительные функции – подсветка экрана, возможность дистанционного управления и программирования, наличие встроенной памяти.

Если необходимо производить замеры на улице, то следует выяснить, при какой температуре воздуха допускается работа ваттметра.

Для чего необходим в бытовых условиях

Использовать ваттметр потребуется, чтобы оптимизировать затраты на электроэнергию

Особенно это важно для крупных квартир и загородных домов. Большое количество потребителей не позволит точно определить, какие из них слишком прожорливы и требуют замены

Интеллектуальные ваттметры, обладающие дополнительными функциями, позволят не только производить замеры, но и управлять конкретным прибором. Например, электрическим котлом. Это можно делать дистанционно или путём программирования измерительного устройства.

Мнение эксперта
Торсунов Павел Максимович

Для более полной диагностики необходимо производить измерения в течение длительного времени – хотя бы нескольких часов, поскольку ряд потребителей в разное время «забирают» разное количество энергии.

Печатная плата

Проект печатной платы тоже выполнен в среде SoloPCB. Проектирование прибора в качестве портативного устройства было хорошей идеей, при этом контур печатной платы был спроектирован в Autocad и затем экспортирован в среду SoloPCB (Рисунок 5).


Рисунок 5.	Вид проекта печатной платы цифрового ваттметра в среде SoloPCB.

Печатные проводники силовых линий (фаза, нейтраль, заземление), соединяющие входной (AC IN) и выходной (AC OUT) разъемы, сделаны широкими, насколько это возможно, все блокировочные конденсаторы расположены как можно ближе к микросхемам. Шины аналоговой (AGND) и цифровой «земли» (DGND) выполнены отдельными. Все компоненты расположены на верхнем слое.

Примечание:

При проектировании схемы и печатной платы в среде SoloPCB некоторые элементы, которые отсутствовали в библиотеках, были созданы вручную. Библиотека этих элементов входит в состав архива с проектными файлами, который вы сможете скачать в секции загрузок.

Функции прибора

Кроме обычных показателей этот прибор способен также зафиксировать такие значения, как пиковая мощность и пиковое значение силы тока. Кроме этого имеется и несколько других функций. Устройство показывает также текущее время, может работать как обычные часы реального времени. Еще одна возможность использования аппарата — звуковая сигнализация, которая сработает, если прибор начнет потреблять большее количество мощности, чем пользователь задаст вручную.

Кнопки, имеющиеся на приборе, могут быть использованы для того, чтобы вручную настраивать функции работы устройства. Имеется возможность выставить максимально допустимую мощность излучения, выставить стоимость киловатта за час и т.д.

В плане эксплуатации этот прибор очень прост. Для его работы необходимо подключить его к сети, то есть воткнуть в розетку. Далее необходимо подключить вилку исследуемого прибора к этому бытовому ваттметру. Отображение всех параметров подключенного устройства начнется автоматически.

Из основных параметров этого прибора можно выделить то, что к нему можно подключить практически любую бытовую технику. Общая максимальная мощность приборов не должна превышать показателя в 3600 Вт. Также нельзя превышать показатель силы тока в 16 А.

Устройство и принцип действия

Аналоговые ваттметры

Наиболее распространенными и точными аналоговыми ваттметрами являются приборы электродинамической системы.

Принцип работы основан на взаимодействии двух катушек. Одна из них – неподвижная, имеет толстую обмотку с небольшим числом витков и малое сопротивление. Подключается последовательно с нагрузкой. Вторая катушка – подвижная.

Подключается она параллельно нагрузке и снабжается еще добавочным сопротивлением (для исключения короткого замыкания между катушками).

При подключении прибора к сети, в катушках образуются магнитные поля. Их взаимодействие создает вращающий момент, который отклоняет подвижную катушку с подсоединенной к ней стрелкой на определенный угол.

Цифровые ваттметры

В основе работы цифрового ваттметра лежит предварительное измерение силы тока и напряжения. Для этого на входе устанавливаются: последовательно нагрузке – датчик тока, параллельно – датчик напряжения. Они могут выполняться на базе термисторов, измерительных трансформаторов, термопар и других элементов.

Мгновенные значения полученных величин тока и напряжения посредством аналого-цифрового преобразователя передаются к встроенному микропроцессору. Здесь производятся необходимые вычисления (находится активная и реактивная мощности) и выдаются в виде итоговой информации на дисплей и подключенные внешние устройства.

Рисунок — Схема подключения Ваттметра

Аналоговый и цифровой ваттметр