Каково устройство и назначение ваттметра. Цифровой ваттметр: обзор, характеристики, виды и отзывы

Июня 04, 2017

Ваттметр - это ценный инструмент, который измеряет потребление электроэнергии в течение определенного периода времени. Измеритель измеряет мощность, потребляемую в ваттах, и поставляется в разных формах и размерах. Электрический счетчик, установленный вне большинства зданий, на самом деле является типом ваттметра, но большинство людей, которые хотят научиться читать эти устройства, используют подключаемый ваттметр для определения того, сколько энергии используют определенные приборы. Независимо от того, для чего используется ваттметр, важно, чтобы владельцы знали, как правильно его читать.

Покупка ваттметра

Существует несколько различных ваттметров. Большинство этих устройств выполняют одни и те же измерения, но важно найти тот, который может подключаться непосредственно к настенной розетке, поскольку это самый простой способ точно определить, сколько энергии используется определенным прибором. Имеются как аналоговые, так и цифровые ваттметры. Покупка цифровых счетчиков позволяет пользователям видеть точное считывание, в то время как аналоговые счетчики требуют от пользователей простейших вычислений для определения использования ватт.

Чтение цифрового измерителя

Подключите ваттметр к розетке. Убедитесь, что ваттметр отображает показание «0» и очистился от последнего показания. Затем подключите любой бытовой прибор к ваттовому счетчику, чтобы получить показания мощности устройства. Если ватт-счетчик является цифровым, для устройства, как правило, требуется всего несколько секунд, чтобы вычислить показания. Цифровые счетчики отображают количество ватт, которое устройство использует за час.

Чтение аналогового счетчика

Если ваттметр представляет собой аналоговый счетчик, посмотрите на вращающиеся диски в счетчике. Используйте секундомер, чтобы определить, сколько времени потребуется, чтобы эти диски полностью развернулись. Затем возьмите цифры киловатт показанные счетчиком, умножьте это на 3600 и разделите на количество секунд, в течение которых прибор должен вращаться. Это коэффициент использования мощности в час. Повторите этот процесс на любом другом устройстве, чтобы оценить все электробытовые устройства в вашем доме.

Расчет затрат энергии

Просмотрите свой счет за энергию, чтобы определить стоимость киловатт-часа энергии в вашем доме. Используя калькулятор, умножьте эту величину на количество ватт в час, которые использует любое тестируемое устройство в доме, чтобы узнать, сколько стоит запустить прибор в вашем доме в течение одного часа.

Использование высокопроизводительных ваттметров

Лица, которые хотят получить более полную информацию об общем потреблении энергии в своем доме, могут позвать электрика, который установит высокопроизводительный ваттметр. Это устройство предоставляет подробную информацию о стоимости и электрическом использовании для всего дома, например, какие области дома потребляют наибольшую энергию. Эти счетчики предназначены для того, чтобы помочь домовладельцам сократить свои затраты на электроэнергию, не выполняя индивидуальные тесты на каждом электронном устройстве в своем доме.

Как купить ваттметр

Многие продавцы строительных и электро магазинов имеют ваттметры, доступные для продажи. Просто спросите у консультанта про «watt meter. Осмотрите прибор и попросите от него технические характеристики, чтобы просмотреть его полное описание и информацию о производителе. Определитесь будет ли он цифровой или аналоговый.

electro-labs.com

Каждый, наверное, когда-нибудь задумывался над вопросом, сколько потребляет тот или иной бытовой электроприбор. Например, сколько энергии потребляет телевизор в дежурном режиме? Как изменяется энергопотребление холодильника в различных режимах работы? Для этих целей вам потребуется ваттметр переменного тока, и в статье мы подробно рассмотрим конструкцию одного из вариантов прибора (Рисунок 1).


Рисунок 1.

Разрабатывать такие приборы для постоянного тока не имеет смысла ввиду того, что в этом случае все очень просто вычисляется с помощью известных законов и математических формул, при этом из измерительных приборов потребуется только амперметр. Для переменного тока все немного сложнее и раньше аналоговые ваттметры для переменного тока, хоть и обеспечивали высокую точность, были сложны в производстве, не говоря уже о цифровых ваттметрах и возможности сборки подобных приборов в домашних условиях. Современные технологии и элементная база позволяют проектировать многофункциональные устройства при минимальных затратах. Дешевые микроконтроллеры (МК) с богатой периферией и мощными вычислительными способностями заметно упрощают создание различных систем автоматизации и управления. Интегрированная прецизионная аналоговая периферия, а в некоторых МК и подсистема цифровой обработки сигналов, дают возможность разрабатывать многофункциональные измерительные приборы.

Цифровой ваттметр, конструкцию которого мы рассмотрим, предназначен для измерения потребляемой мощности устройств, подключенных к сети переменного напряжения 207 - 235 В / 50 Гц. Основным элементом ваттметра является 8-разрядный PIC микроконтроллер компании серии , который с помощью внешних АЦП выполняет измерение протекающег через нагрузку тока, напряжения на нагрузке, вычисляет действующее значение напряжения (эффективное значение) в сети, действующее значение тока и среднее значение потребляемой мощности. Все указанные параметры отображаются на двухстрочном символьном ЖК индикаторе.

Прибор не имеет отдельного источника питания. Используется встроенный сетевой блок питания, благодаря чему микроконтроллерная часть прибора полностью изолирована от аналоговых узлов, находящихся под напряжением сети.

Принципиальная схема

Схема и проект печатной платы разработаны в бесплатной среде проектирования SoloPCB tools. Принципиальная схема прибора изображена на Рисунке 2. Полный список примененных компонентов приведен в Таблице 2.

Для вычисления потребляемой мощности нам необходимо знать напряжение на нагрузке и потребляемый нагрузкой ток. Напряжение, которое должно быть измерено, является напряжением сети переменного тока, поэтому необходимо учитывать, что оно может быть в диапазоне 207 В - 253 В. С целью повышения точности измерений необходимо выполнять измерение напряжения сети, а не использовать в расчетах фиксированное среднее значение 230 В.

Линии сети электропитания подключаются к разъему J1 (AC IN, вход переменного напряжения). Аналоговый узел для измерения напряжения сети состоит из резистивного делителя (R1, R2 R3), прецизионного источника опорного напряжения (U3) и АЦП (U5). Резистивный делитель, включенный между фазой и нейтралью, предназначен для понижающего масштабирования напряжения с коэффициентом R1/(R1+R2+R3)=1/201 . Таким образом мы понижаем пиковое значение напряжения величиной ±320 В в уровня ±1.59 В. Затем с помощью источника опорного напряжения REF03 () мы задаем смещение этого напряжения вверх на величину 2.5 В, и в результате диапазон ±320 В будет соответствовать входному диапазону АЦП 0.91 В - 4.09 В.

После масштабирования и смещения напряжение на резисторе R2 считывается аналого-цифровым преобразователем (U5) MCP3202 (Microchip) и передается в 12-разрядном формате по интерфейсу SPI в микроконтроллер. Для изолирования микроконтроллера от аналоговых узлов используются высокоскоростные оптопары HCPL-0630 . Второй канал АЦП используется для измерения опорного напряжения 2.5 В - это значение будет использоваться в качестве поправочного коэффициента в расчетах.

Линии сети переменного тока, нейтраль и заземление от разъема J1 непосредственно подключаются к выходному разъему J2 (AC OUT), линия фазы проходит через датчик тока (U4) ACS712-20A компании . Это малошумящий аналоговый датчик тока на основе эффекта Холла с гальванической развязкой от измеряемой линии и возможностью измерения постоянного и переменного тока. Для повышения шумовых характеристик и точности измерений имеется вывод для подключения фильтрующего конденсатора. При нулевом токе выходное напряжение датчика составляет 2.5 В. При протекании тока через выводы IP+ и IP- выходное напряжение датчика меняется в соответствии с масштабным коэффициентом 100 мВ/А, следовательно, при протекающем токе +20 А выходное напряжение составит 4.5 В и 0.5 В при токе -20 А. Аналоговое значение датчика тока преобразуется в цифровую форму с помощью еще одной микросхемы АЦП MCP3202.

Датчик тока имеет диапазон измерений ±20 А, но, учитывая ограничения по току для разъемов и держателя предохранителя, узел измерения переменного тока защищен предохранителем 16 А, включенным в фазовую линию.

Для питания аналоговых узлов и микроконтроллерной части используется трансформаторный блок питания (Рисунок 3). Трансформатор имеет две идентичные вторичные обмотки, с которых снимается переменное напряжение 6 В. Далее напряжение выпрямляется и стабилизируется с помощью микросхемы (U1, U2) с типовой схемой включения. Светодиоды D2 и D3 предназначены для индикации напряжения питания.

В ваттметре используется 8-разрядный МК PIC18F252. Он выполняет считывание значений напряжения и тока, выполняет вычисление их среднеквадратичных значений и среднее значение потребляемой мощности. Непосредственно к МК подключен ЖК индикатор, на котором отображаются указанные значения. Может использоваться как 4-, так и 8-битный режим работы. Для работы с внешними АЦП используется интегрированный в МК модуль SPI интерфейса. Несмотря на то, что в схеме используется кварцевый резонатор 20 МГц, микроконтроллер тактируется частотой 5 МГц. Для программирования микроконтроллера предусмотрен разъем ICSP (J3) (Рисунок 4).

Таблица 1. Список использованных компонентов.

Обозначение в схеме	Наименование, номинал	Корпус, примечание
U1, U2	78L05	SOT-89
U3	REF03	SO-8
U4	ACS712-20A	SO-8
U5, U10	MCP3202-BI/SN	SO-8
U6, U7, U8	HCPL-0630	SO-8
U9	PIC18F252-I/SO	SO-28
BR1, BR2	Диодный мост	800 В / 1 А
TR1	Трансформатор HR-E3013051	2 × 6 В, 1.5 VA
LCD1	TC1602D	Двухстрочный ЖК индикатор
C1, C18	470 мкФ 25 В	10 мм × 10 мм
C2, C17	100 мкФ 16 В	6.3 мм × 5.4 мм
C11, C12	22 пФ 50 В	smd 0805, керамика
C9	1 нФ 50 В	smd 0805, керамика
C2, C4, C5, C6, C7, C8,C10, C13, C22, C14, C15, C16, C17, C20	100 нФ 50 В	smd 0805, керамика
C21	1 мкФ 25 В	smd 1206, керамика
R16	0 Ом	smd 0805, 1%
R2, R3	1 МОм
R5, R6, R17	1 кОм
R1, R14, R15, R18, R19	10 кОм
R7, R8, R9, R13	2.5 кОм
R4, R10, R11, R12	330 Ом
D2, D3	Красный светодиод	smd 0805
D1	Диод Шоттки	1 А / 40 В, корпус SMA
Y1	Кварцевый резонатор 20 МГц
F1	Держатель предохранителя	Для поверхностного монтажа
J1, J2	Винтовой клемник 1×3	шаг 5.2 мм
J3	Штыревой разъем 1×5	шаг 2.5 мм

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).

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.

Программа микроконтроллера

Как мы заметили выше, микроконтроллер считывает значения напряжения и тока каждую 1 мс и накапливает 40 измерений каждого параметра, что соответствует двум периодам для частоты 50 Гц. Затем выполняется вычисление действующих значений и потребляемой мощности. Период 1 мс генерируется с помощью встроенного таймера Timer A, работающего в 16-битном режиме с выработкой сигнала прерывания по переполнению.

После получения всех выборок выполняется вычисление действующих (среднеквадратичных) значений напряжения и тока по формуле:

Следует заметить, что полученные выборки содержат также фазовое соотношение между напряжением и током. Таким образом, активная мощность переменного тока, которая вычисляется по формуле (V×I×cosθ ), может быть получена вычислением средней мощности с использованием следующей формулы:

Все вычисленные значения отображаются на экране ЖК индикатора. Для работы с индикатором применяется библиотека lcd.h для компилятора CCS C.

На рисунках ниже изображены измерения с помощью цифрового ваттметра: Рисунок 6 - потребляемая мощность паяльной станции в режиме нагрева, Рисунок 7 - водонагревателя мощностью 2 кВт.

Загрузки

Листинг исходного кода программы микроконтроллера (компилятор CCS C) -

Проектные файлы SoloPCB (схема, печатная плата, библиотеки элементов) -

На этой странице я сделал подборку ваттметров постоянного тока и напряжения популярных по заказам, в том и числе мной используемых. Ваттметры постоянного тока в основном используются для наблюдения за показаниями в солнечных электростанциях. Где устанавливаются как приборы учёта выработанной энергии за различные промежутки времени, а также для наблюдения за показаниями по мощности и току заряда.

Также ваттметры используют авиомоделисты чтобы узнать ёмкость аккумуляторов и токи в системе, мощность потребляемую и другое. Такие ваттметры очень удобные чтобы знать сколько энергии потребляют подключённые устройста, какую мощность выдают солнечные панели или зарядные устройста.

Ниже я сделал подборку ваттметров с ссылками на страницы с полным описанием. Все ваттметры с сайта алиэкспресс, я уже пять лет заказываю там всю электронику и меня всё устраивает. В наших магазинах подают всё тоже самое, но как правило в 2-3 раза дороже. Начну я с самых популярных ваттметров постоянного тока.

Ваттметр постоянного тока 6.5-99 вольт 50/100А

цена 10.79$ Ваттметр постоянного тока с внешним шунтом, в настройках ваттметра, которые осуществляются одной кнопкой можно выбрать с каким шунтом он будет работать, на выбор шунт на 50 А, и на 100А. Очень точный ваттметр, который считает выработку энергии в ваттах и киловаттах до 9999 кВт*ч. Ваттметр начинает считать отображая десятые ватт до значения 999.9 ватта, далее уже только целые ватты отображает. Когда значение в ваттах доходит до 9999 ватт то ваттметр начинает считать в кВт, а до значения 9999 кВт.

Ещё как плюс цифры на экране крупные и чёткие, их хорошо видно и днём и ночью если включена подсветка, которую можно отключать. Ваттметр хорошо встраивается в различные панели и приборы.

Рабочее напряжение от 6.5 до 99 вольт, имеет защиту от перенапряжения так как я подавал на него более 100 вольт и он не сгорел, а заморгал подсветкой сигнализируя превышение напряжения. Также в настройках есть сигнализация (оповещение) по напряжению, которую можно устанавливать, что тоже может быть полезно если нужно оповещать о низком заряде АКБ или его перезарядке. Если нужен ваттметр с шунтом на 100А, то вот ссылка на Ваттметр с шунтом на 100 ампер цена 13.86$

Ваттметр постоянного тока 100V 20А

цена 9.5$ Этот ваттметр точно такой же как и предыдущий, но имеет встроенный измерительный шунт, по этому по подключению очень прост и провода прикручиваются в колодку контактную. То есть всего два провода плюс и минус входные от источника питания, и два провода к потребителям энергии. В настройках также можно установить пороги сигнализации по напряжению если нужно, и включить или отключить подсветку.

Ваттметр постоянного тока 4-60V 50(100)A

цена 7.82$ Этот ваттметр более дешевый, цена около 8$, и некогда самый популярный так как других нормальных не было. Рабочее напряжение от 4 до 60 вольт, ток долговременный до 50А, и пиковый кратковременный то может измерять до 100А. Точность измерений хорошая, из отличий малый вес и компактность. Ваттметр запоминает максимальный показания по мощности, по току, и по напряжению, и они раз в секунду меняются в нижнем левом углу экрана

В реальном времени отображает напряжение, ток заряда и текущую мощность. Счётчик ватт*часов запоминает ватты до 65 Ач, это при 12В до 780 ватт. Очень удобный тем что можно посмотреть какая пиковая мощность была, какой максимальный ток был за всё время.

Ваттметр постоянного тока 4.8-60V до 150A

цена 9.24$ Этот ваттметр очень похож на предыдущий, но более мощный, и имеет подсветку. Максимальный измеряемый ток до 150 Ампер. Рабочее напряжение 4.8-60 вольт. Ваттметр также запоминает пиковые значения по току, напряжению, и мощности. Запоминает значения до 65 Ач.

Такие ваттметры популярны у авиомоделистов где большие токи при низком напряжении, он лёгок и компактен, ну и достаточно прост в подключении. SOURCE это вход, а LOAD это выход на потребителей, подключать можно любыми концами, но считает показания только в одну сторону.

Ваттметр постоянного тока 4.8-60V до 130A

цена 7.46$ ваттметр также похож на предыдущие, но максимальный ток до 130А, имеет подсветку и стандартный экран 16*2. Счетчик ватт*ч считает до 6554 ватт, счетчик ампер отображает данные до 65Ач. Также ваттметр запоминает пиковые данные то току, по мощности и по напряжению.

Ваттметр постоянного тока 100V 10A

цена 8.28$ Особенность этого ваттметра это встроенный шунт, но правда ток который может выдержать ваттметр всего 10А, но и этого может быть вполне достаточно. Сам ваттметр должен подключаться отдельным питанием в диапазоне 4-20 вольт, а измерять может напряжение до 100 вольт. Схема подключения имеется в описании и довольно понятна. Ваттметр имеет кнопку настройки где можно задать установки по времени и другие. Показания считает до 99.999Ач, и 999.99 ватт*ч.

Беспроводной Ваттметр 120V 100A

цена 24.33$ Мощный беспроводной ваттметр на 120 вольт и 100 ампер. Он состоит из двух частей, которые между собой обмениваются информацией по беспроводному каналу rs 485, и могут соединяться USB проводом. Беспроводное соединение более точное так как нет потерь в проводах, может работать на большом удалении. Шунт с большим заасом(200А) по току чтобы до 100А было меньше нагрева самого шунта и более точные показания.

Ваттметр имеет цветной информативный цветной экран с отображением множества данных, и широкими возможностями в настройках. Ваттметр считает показания в обе стороны, то есть может одновременно показывать мощность заряда и разряда, ёмкость аккумулятора, Ач, Втч и др. Также он имеет встроенное программируемое реле, которое может включаться и выключаться по заданным параметрам тока, напряжения и др. На этой основе можно делать защиту от перезаряда отключением зарядного устройства, от превышения зарядного или разрядного тока, а также по напряжению. Более подробное описание в ссылке на ваттметр.

Также есть более мощные версии на 200 и 300 ампер
цена 27.15$ Беспроводной Ваттметр 120V 200A
цена 28.82$ Беспроводной Ваттметр 120V 300A

Цифровой ваттметр - это усовершенствованная модификация его аналогового предшественника. Он служит для в сети, которая не должна выходить за ограничения. В противном случае, может возникнуть пожар и поломка оборудования. При постоянном токе показатель мощности вычисляется посредством умножения напряжения на силу тока при помощи амперметра и вольтметра. В схеме переменного тока требуются специальные измерительные приборы, к которым и относится ваттметр.

Предназначение

Преимущественно цифровые ваттметры используются в сферах электроэнергетической промышленности, машиностроении, при ремонте электрических устройств. В быту данные приборы применяют специалисты по электротехнике, компьютерному оборудованию, радиолюбители.

Возможности ваттметров:

Тестирование электрических цепей или их участков.
Определение мощности устройств.
Испытание электрических установок по типу индикатора.
Контроль работы электрооборудования.
Учет использования электрической энергии.

Виды

Мощность измеряется на основе данных напряжения и силы тока. По способу измерения и выдачи итоговой информации, рассматриваемые приборы разделяют на аналоговые и цифровые ваттметры.

Вариант аналогового типа имеет блок самопишущих и показывающих элементов. Они выявляют активную мощность определенного участка цепи. Экран такого приспособления имеет градуированную шкалу и стрелку. Деления циферблата разделены по величинам показателя мощности в ваттах.

Цифровые модификации измеряют активную и На дисплей выводится информация о напряжении, силе тока, за единицу времени. Результаты замеров выводятся на компьютерное устройство.

Как работает?

Основным принципом работы цифрового ваттметра, схема которого приведена выше, является проведение предварительного замера напряжения и токовой силы. Для этого подключают последовательно к потребляющему устройству датчик тока, а по параллельной схеме индикатор напряжения. Эти элементы изготавливаются из термисторов или их аналогов (измерительных трансформаторов, термопар).

Измеряемые параметры мгновенно посредством преобразователя подаются к внутреннему микропроцессору. Происходит измерение мощности и полученные результаты высвечиваются на экране и передаются на внешние приборы.

Стоит отметить, что электродинамические приборы имеют широкий спектр действия, работают как с постоянным, так и с переменным током. Индуктивные устройства используются только для цепей переменного тока.

Цифровой бытовой ваттметр

Чаще всего на отечественном рынке в рассматриваемом сегменте представлены приборы китайского производства. Такое устройство измеряет мощность разных потребителей электроэнергии. Для начала работы его вилку следует вставить в стандартную розетку, а в розетку бытового цифрового ваттметра подключить вилку потребителя, мощность которого будет измеряться.

Таким приспособлением можно измерить мощность потребителя и рассчитать потраченные деньги за использованную электроэнергию от конкретного устройства.

Подобный цифровой ваттметр оснащен встроенной аккумуляторной батареей, которая служит для запоминания измеряемой мощности. Фронтальная панель имеет несколько кнопок, предназначенных для переключения режимов, указания рассчитанной цены, сброса сведений, переключения верхнего и нижнего положения. На задней части корпуса указывается максимальное рабочее напряжение (230 В), частота (50 Гц), измеряемая мощность (от 0 до 3600 Вт), предельный ток (16 А).

Тестирование

Рассмотрим работу цифрового ваттметра на примере бытовой модификации. После включения в розетку на дисплее высвечивается время, требуемое на измерение мощности потребителя. Возьмем в качестве него светодиодную лампу. На экране при выключенной лампе высвечивается показатель 0,4 Вт (мощность отключенного потребителя). При включении лампы показания меняются на 10,3 Вт. В графе цена стоят нули, если ее не указывать.

Светодиод может менять мощность свечения. При увеличении яркости, возрастают и параметры мощности. При активации второго режима, в верхней части также отображаются два поля (время и кВт/часы). Поскольку устройство проработало меньше часа, во временном поле указаны нули. В нижней части имеется отображение информации о том, сколько дней проводилось измерение конкретного потребителя.

Следующий режим: во втором поле отображается напряжение сети и частота тока. Верхняя часть всех режимов показывает время замеров. Переход на следующий режим сопровождается показаниями силы тока в центральной части экрана.

Режим № 5 отображает минимальную мощность, а на шестом - максимальный ее показатель. устанавливается вручную при помощи кнопок. После выставления всех параметров, можно измерить и рассчитать потребления любого домашнего электроприбора.

Модель ЦП 8506-120

Этот цифровой ваттметр переменного тока предназначен для измерения показателей мощности активной и реактивной цепи в трехфазной сети переменного тока. Агрегат демонстрирует текущую мощность на датчике, высвечивая сигнал аналогового типа. Цифровой экран разделен на четыре разряда, выполненные замеры выводятся в виде цифр с учетом коэффициента трансформации.

Характеристики:

Коэффициент показателя мощности - 1.
Габариты - 12х12х15 см.
Цифры на экране (высота) - 20 мм.
Диапазон показаний по максимуму - 9999.
Погрешность - 0,5.
Скорость преобразования - не более 0,5 секунды.
Рабочие температуры - от +5 до +40 градусов по Цельсию.
Категория корпусной защиты - класс IP 40.
Потребляемая мощность - 5 Вт.
Рабочая частота - 50 Гц.
Масса - 1200 г.

Многофункциональный прибор СМ 3010

Данный цифровой ваттметр предназначен для замеров показателей постоянного и переменного тока. Кроме того, он может использоваться для работы с менее точными аналогами.

Параметры:

Диапазон проводимых измерений - 0,002 - 10 А.
Замеры показателей постоянного/переменного тока - 1-1000/1-700 В.
Частотный интервал 40-5000 Гц.
Погрешность в замерах постоянного/переменного тока - 0,1%/0,1%.
Аналогичный показатель по замеряемым частотам в диапазоне 40-5000 Гц - 0,003%.
Масса - 1 кг.
Габаритные размеры - 22,5х10х20,5 см.
Потребляемая мощность - 5 Вт.

Д 5085

Универсальный ваттметр служит для проведения замеров мощности в однофазных цепях постоянного и переменного тока, а также контроля приборов с меньшими показателями точности.

Характеристики:

Размеры - 20,5х29х13,5 см.
Условия работы - температура от +10 до +35 градусов при влажности не выше 80%.
Погрешность - 0,2.
Номинальный коэффициент мощности - 1,0.
Номинальный показатель тока параллельной цепи прибора - 5 мА.

ЛСЕНЕ

Этот цифровой ваттметр для аккумуляторов, цена которого стартует от 500 рублей, оснащен жидкокристаллическим дисплеем, обеспечивает проверку АБ в реальном времени, при показателях от 0 до 60 В. Устройство имеет низкое потребление энергии, работает с батареями 12, 24, 36, 48 В.

Параметры:

Рабочее напряжение - 0-60 В.
Максимальная сила тока - 0,01 А.
Рабочий ток - 7 А.
Габаритные размеры - 84х50х20 мм.
Последовательность выдачи данных - не более 2 секунд.

Для непосредственного измерения мощности цепи постоянного тока применяется ваттметр. Неподвижная последовательная катушка или катушка тока ваттметра соединяется последовательно с приемниками электрической энергии. Подвижная параллельная катушка или катушка напряжения, соединенная последовательно с добавочным сопротивлением, образует параллельную цепь ваттметра, которая присоединяется параллельно приемникам энергии.

Угол поворота подвижной части ваттметра:

α = k2IIu = k2U/Ru

где I - ток последовательной катушки; I и - ток параллельной катушки ваттметра.

Рис. 1. Схема устройства и соединений ваттметра

Так как в результате применения добавочного сопротивления параллельная цепь ваттметра имеет практически постоянное сопротивление ru , то α = (k2/Ru)IU = k2IU = k3P

Таким образом, по углу поворота подвижной части ваттметра можно судить о мощности цепи.

Шкала ваттметраравномерна. При работе с ваттметром необходимо иметь в виду, что изменение направления тока в одной из катушек вызывает изменение направления вращающего момента и направления поворота подвижной катушки, а так как обычно шкала ваттметра делаетсяодносторонней, т. е. деления шкалы расположены от нуля вправо, то при неправильном направлении тока в одной из катушек определение измеряемой величины по ваттметру будет невозможно.

По указанным причинам следует всегда различать зажимы ваттметра. Зажим последовательной обмотки, соединяемый с источником питания, называется генераторным и отмечается на приборах и схемах звездочкой. Зажим параллельной цепи, присоединяемый к проводу, соединенному с последовательной катушкой, также называется генераторным и отмечается звездочкой.

Таким образом, при правильной схеме включения ваттметра токи в катушках ваттметра направлены от генераторных зажимов к негенераторным. Могут иметь место две схемы включения ваттметра (см. рис. 2 и рис. 3).

Рис. 2. Правильная схема включения ваттметра

Рис. 3. Правильная схема включения ваттметра

В схеме, данной на рис. 2, ток последовательной обмотки ваттметра равен току приемников энергии, мощность которых измеряется, а параллельная цепь ваттметра находится под напряжением U" большим, чем напряжение приемников, на величину падения напряжения в последовательной катушке. Следовательно, Рв = IU" = I(U+U1) = IU = IU1 , т. е. мощность, измеряемая ваттметром, равна мощности приемников энергии, подлежащей измерению, и мощности последовательной обмотки ваттметра.

В схеме, данной на рис. 3, напряжение на параллельной цепи ваттметра равно напряжению на приемниках, а ток в последовательной обмотке больше тока, потребляемого приемником, на величину тока параллельной цепи ваттметра. Следовательно, P в = U(I+Iu) = UI+ UIu , т. е. мощность, измеряемая ваттметром, равна мощности приемников энергии, подлежащей измерению, и мощности параллельной цепи ваттметра.

При измерениях, в которых мощностью обмоток ваттметра можно пренебречь, предпочтительнее пользоваться схемой, показанной на рис. 2, так как обычно мощность последовательной обмотки меньше, чем параллельной, а следовательно, показания ваттметра будут более точными.

При точных измерениях необходимо вводить поправки в показания ваттметра, обусловленные мощностью его обмотки, и в таких случаях можно рекомендовать схему на рис.3, так как поправка легко вычисляется по формуле U 2 /Ru , где Ru обычно известно, а поправка остается неизменной при различных значениях тока, если U постоянно.

При включении ваттметра по схеме на рис. 2 потенциалы концов катушек разнятся только на величину падения напряжения в подвижной катушке, так как генераторные зажимы катушек соединены вместе. Падение напряжения в подвижной катушке незначительно по сравнению с напряжением на параллельной цепи, так как сопротивление этой катушки незначительно по сравнению с сопротивлением параллельной цепи.

Рис. 4. Неправильная схема включения ваттметра

На рис. 4 дана неправильная схема включения параллельной цепи ваттметра. Здесь генераторные зажимы катушек соединены через добавочное сопротивление, вследствие чего разность потенциалов между концами катушек равна напряжению цепи (иногда весьма значительному 240 - 600 В), а так как неподвижная и подвижная катушки находятся в непосредственной близости одна от другой, то создаются условия, благоприятные для пробоя изоляции катушек. Кроме того, между катушками, имеющими весьма различные потенциалы, будет наблюдаться электростатическое взаимодействие, могущее вызвать дополнительную погрешность при измерении мощности в электрической цепи.