Схема подключения ваттметра в цепь

Схема подключения ваттметра в цепь

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 r u , то α = (k2/Ru)IU = k2IU = k3P

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

Шкала ваттметра равномерна. 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 делается односторонней, 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.

Одной из важнейших характеристик электрической цепи является ее мощность. С помощью данного параметра определяется величина работы, которую электрический ток выполняет за определенную единицу времени. Все устройства включаемые в цепь должны иметь мощность, соответствующую мощности конкретной сети. Для замеров мощности электрического тока применяется специальный измерительный прибор – ваттметр.

В основном он нужен в сетях переменного тока, определяя мощность включенных приборов, а также для тестирования сетей и их отдельных участков, контроля и слежения за режимом работы электрооборудования, учета потребленной электроэнергии.

Классификация ваттметров

До того, как выполняется измерение мощности ваттметром, на исследуемом участке предварительно измеряется сила тока и напряжение. Для того чтобы получить наглядную итоговую информацию, эти данные следует преобразовать с помощью ваттметров, которые могут быть аналоговыми и цифровыми.

Большая часть всех измерений в течение длительного времени проводилась аналоговыми устройствами, в свою очередь разделяющихся на категории показывающих и самопишущих. Они отображают значение активной мощности на заданном участке цепи. Типичным представителем считается показывающий прибор с полукруглой шкалой и поворачивающейся стрелкой. На шкалу нанесена градуировка, соответствующая величинам нарастающей мощности, которую он измеряет в ваттах.

Другой тип – ваттметр цифровой относится к измерительным приборам, способным выполнять замеры не только активной, но и реактивной мощности. Все подобные устройства оборудованы дисплеем, на который кроме мощности, выводятся показания силы тока, напряжения, расхода электроэнергии за определенный период времени. Наиболее совершенные приборы подключаются и позволяют выводить полученные данные на компьютер, расположенный удаленно от места проведения измерений.

Читайте также:  Фен щетка polaris phs0745

Принцип действия аналогового ваттметра

Основой конструкции наиболее распространенных аналоговых ваттметров является электродинамическая система. Приборы этого типа дают возможность сделать максимально точные замеры и получить необходимые результаты.

Принцип действия ваттметра аналогового типа осуществляется на основе двух взаимодействующих катушек. Первая катушка является неподвижной, в ее конструкции используется толстый обмоточный провод с небольшим количеством витков и незначительным сопротивлением. Подключение этой катушки выполняется последовательно с потребителем.

Вторая катушка находится в движении. Для ее обмотки применяется тонкий проводник с большим числом витков и высоким сопротивлением. Эта катушка подключается параллельно с потребителем и оборудуется дополнительным сопротивлением для защиты от коротких замыканий обмоток.

Когда ваттметр включается в сеть, в обмотках его катушек появляются магнитные поля, взаимодействующие между собой. За счет этого взаимодействия происходит образование момента вращения, отклоняющего движущуюся обмотку на величину расчетного угла. На данный показатель оказывает влияние произведение силы тока и напряжения в установленный момент времени.

Как работает цифровой ваттметр

Основной принцип работы цифрового ваттметра заключается в предварительном измерении силы тока и напряжения на исследуемом участке цепи. К потребителю нагрузки последовательно подключается датчик тока, а датчик напряжения подключается по параллельной схеме. Главным конструктивным элементом датчика служит термистор, термопара или измеряющий трансформатор.

По такому же принципу работает ваттметр бытовой, широко используемый в домашних условиях. Такое устройство достаточно включить в розетку, чтобы начать процесс измерения.

Основой устройства служит микропроцессор, к которому поступают измеренные параметры тока и напряжения, после чего и вычисляется мощность. Полученные результаты выводятся на экран и одновременно передаются на внешние приборы. В самом микропроцессоре присутствуют элементы, в том числе и микроконтроллеры, позволяющие автоматически управлять рабочими режимами, дистанционно переключать пределы измерений. С их помощью выполняется индикация условных обозначений измеряемых величин.

При работе с преобразователями больших и средних уровней мощности, выполняется калибровка цифрового устройства с помощью калибратора мощности постоянного тока. Самостоятельная калибровка ваттметра осуществляется калибратором мощности переменного тока. Питание всех узлов и элементов происходит через источник питания постоянного тока, встроенный внутрь измерительного прибора.

Напряжение, поступающее с приемного преобразователя, включенного в розетку, усиливается УПТ – усилителем постоянного тока до значений, делающих более устойчивой работу АЦП – блока аналого-цифрового преобразователя. Далее напряжение, пропорциональное измеряемой мощности, преобразуется во временной интервал, заполняемый импульсами опорной частоты.

Количество этих импульсов, пропорциональное измеряемой мощности будет отображаться на ЦОУ – цифровом отсчетном устройстве. Полученные данные могут быть введены в специальное устройство, предназначенное для обработки информации.

Схема подключения измерительного прибора

От того, насколько правильно подключен ваттметр в конкретном участке цепи, будет зависеть точность полученных данных. Правильная схема включения ваттметра выглядит следующим образом: неподвижная катушка тока измерительного прибора последовательно соединяется с нагрузкой или потребителями электроэнергии.

Подвижная катушка напряжения последовательно соединяется с добавочным сопротивлением, а затем весь этот участок параллельно подключается к нагрузке. Подвижная часть ваттметра имеет определенный угол поворота, вычисляемый по формуле: α = k2IхIu = k2U/Ru, в которой I и Iu являются соответственно токами последовательной и параллельной катушек прибора.

Поскольку в схеме используется добавочное сопротивление, параллельная цепь устройства будет обладать практически постоянным сопротивлением (Ru). В этом случае угол поворота будет равен: α = (k2/Ru)хIхU = k2IхU = k3P. То есть, мощность цепи будет определяться именно по этому параметру.

В ваттметре равномерно нанесена измерительная шкала, сделанная в одностороннем варианте, когда расположение делений начинается от нуля в правую сторону. Когда электрический ток в неподвижной катушке изменяет свое направление, это приводит к изменению направления поворота и вращающего момента подвижной катушки. Если подключение ваттметра выполнено неправильно и направление тока будет другим, электронный прибор не сработает.

По этим причинам не следует путать зажимы, которые используют для подключения. Последовательная обмотка имеет зажим для соединения с источником питания, называемый генераторным. Параллельная цепь также называется генераторной и имеет собственную нужную клемму, чтобы подключить участок к проводу, соединенному с последовательной катушкой.

При нормальном подключении, токи в катушках прибора от генераторных зажимов направляются к негенераторным.

Разнообразные электрические приборы могут потреблять неодинаковый объем энергии. Есть большое количество технологий, которые дают возможность сэкономить энергию, не утратив качество эксплуатации. Разрабатываются приспособления, которые измеряют энергопотребление и помогают дать оценку затратам. Таковым считается бытовой ваттметр в розетку.

Что это такое

На сегодняшний день экономия электроэнергии является крайне актуальным вопросом. Осуществляется выпуск большого количества приспособлений, где используются новейшие технологии, которые дают возможность сэкономить электрическую энергию, не потеряв в качестве. Кроме того, прогресс коснулся и измерительных приспособлений.

Ваттметр бытовой — прибор, предназначенный в целях замера мощности, которая потребляется приемником электроэнергии в домашних условиях и не нуждающийся в особой схеме включения. В отличие от электросчетчиков, измеряющих используемую мощность по квартирам (домам), ваттметр способен осуществить измерения мощности в любых точках жилища.

Важно! Рассматриваемое приспособление функционирует также точно, как и электросчетчик. Отличием станет более тонкая разбивка информации по конкретному потребителю.

Основной сферой применения ваттметров являются промышленные отрасли в электроэнергетике, машиностроении, ремонт электроустройств. Кроме того, зачастую подобные устройства используются в бытовых условиях. Они приобретаются специалистами по электронике, компьютерам, радиолюбителями, чтобы рассчитать экономию использования электроэнергии.

Читайте также:  Фиалка голубой лотос фото и описание

Ваттметры используют, чтобы:

  • Вычислить мощность устройств.
  • Провести тесты электроцепей, определенных ее частей.
  • Провести испытания электрических установок, как индикаторов.
  • Проверить действие электрического оборудования.
  • Провести учет потребляемой энергии.

Бытовые ваттметры в розетке не нуждаются в специальных схемах подключения. Когда электросчетчик показывает общую мощность в жилище, то такие приспособления отражают работу всех розеток отдельно. Их устройство предусматривает вилку для подключения к розетке, гнездо, чтобы включить нагрузку.

Технические параметры

В соответствии с указанными техпараметрами, приспособление крайне полезное в домашнем использовании и дает возможность оценить напряжение в электросети, ток, мощность нагрузки и расходование электричества.

    рабочее и тестируемое напряжение: 80

260VAC;

  • замеряемый ток: 0-20A;
  • рабочая частота (в электросети): 50-60 Гц;
  • замеряемая мощность: 0-4500Вт;
  • расходование электроэнергии: 0-9999 кВтч (отображается, какое количество электричества за 60 минут затрачивается подсоединенный к такому приспособление электронный прибор);
  • рабочие температурные показатели окружающего пространства: 0-50 градусов;
  • указанные габариты 8,5 на 5 на 2,5 см будут соответствовать реальным параметрам.
  • Важно! Кроме мощности, такое устройство способно измерять напряжение, электроток, частоту. Другие возможности ваттметров будут зависеть от компании-производителя.

    Преимущества и недостатки ваттметра

    К преимуществам относят:

    • опцию применения в цепях постоянного и переменного токов;
    • опцию градуировки на постоянном токе;
    • достаточную стабильность показаний;
    • высокую точность.

    К недостаткам следует отнести:

    • воздействие наружных электромагнитных полей и механического воздействия;
    • значительную мощность потребления.

    Изучив все достоинства и недостатки устройства, возможно осуществить правильный выбор приспособления.

    Изначально требуется замерять напряжение, после силу тока, а тогда, отталкиваясь от показателей, мощность. С учетом предназначения различаются следующие разновидности ваттметров:

    • Измеритель мощности. Применяют, чтобы вычислить количество ватт в оптическом либо радиодиапазоне.
    • Киловаттметр. Используют в процессе проведения замеров больших параметров (примерно 100Кв).
    • Милливаттметр. Чтобы измерять малые показатели (менее единицы).
    • Варметр. Он показывает реактивную мощность электроцепи.
    • Ваттварметр. Дает возможность узнать сведения об активной и реактивной мощности в электроцепи переменного тока.

    По типу измерения, преобразования показателей и получению информации рассматриваемые приспособления делятся на цифровые и бытовые.

    Цифровой

    Основой функционирования цифрового ваттметра становятся общие измерения. В этих целях на входе устанавливают: последовательно нагрузке — индикатор тока, параллельно — индикатор напряжения. Они выполняются на основе термисторов, спецтрансформаторов, термопар и прочих.

    Мгновенные показатели замеряемых величин при помощи цифрового преобразователя будут переданы на интегрированный процессор. Тут будут произведены требуемые замеры и выданы в качестве итоговых данных на монитор и подсоединенные наружные приспособления.

    Бытовой

    Самыми популярными и точными бытовыми ваттметрами считаются устройства электродинамической системы.

    Принцип функционирования предполагает взаимосвязь 2 катушек. Одна неподвижна и обладает толстой обмоткой с малым количеством витков. Другая будет подвижной, намотка изготовлена из тонкого провода. Обладает большим количеством витков, потому сопротивление будет высоким.

    Подключается параллельно нагрузке и оснащается вспомогательным сопротивлением (чтобы исключить короткое замыкание).

    Во время подсоединения устройства к электросети, в них формируются электромагнитные поля. В процессе взаимодействия создается вращение, отклоняющее подвижную катушку с подключенной стрелкой на конкретный угол.

    Что измеряет

    Часто возникает вопрос, какую мощность будет показывать ваттметр. Посредством рассматриваемого приспособления возможно осуществить замер используемой мощности фактически всех устройств в жилище. При измерении требуется учитывать номинальную мощность приспособления, где происходят замеры, чтобы не нанести вред ваттметру. Это даст возможность сэкономить электрическую энергию при помощи выключения либо снижения времени работы бытовой техники. Теперь будет известно, какое количество электроэнергии потребляет, к примеру, телевизор и он чаще отключается от сети. Кроме того, возможно провести измерения пиковых нагрузок потребителей электроэнергии и коэффициент мощности электросети.

    Помимо этого, есть возможность установить тарифы на электричество для получения цены используемой электроэнергии за определенный период. Достаточно комфортно, когда пользователю необходима экономия, поскольку прибор показывает сколько будет стоить использование конкретного приспособления.

    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.

    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.

    Правила использования

    Известно несколько разных ваттметров, большая часть приспособлений призвана проводить аналогичные замеры. Однако необходимо отыскать устройство, подключаемое к розетке на стене, (наиболее простой метод точного определения, какое количество электроэнергии использует конкретный прибор). Возможно пользоваться аналоговыми и цифровыми ваттметрами. Приобретение цифровых устройств даст возможность потребителям получить точную информацию, в тот момент как аналоговые приборы потребуют от пользователей самых простых расчетов для установления потребления ватт.

    Читайте также:  Как самому сделать тренажер бубновского

    Цифровой прибор подключают к электросети. Необходимо удостовериться, что приспособление будет отображать показатель «0» и очистится от последних замеров. Далее подключают какой-либо домашний прибор к ваттметру для получения показаний мощности. Когда ваттметр цифровой, приспособлению, обычно, необходимо только 5 секунд для вычисления показаний. Такие приспособления будут отображать число ватт, используемых устройством в течение 60 минут.

    Когда счетчик является аналоговым, необходимо посмотреть на крутящиеся диски в нем. Используется секундомер для определения количества времени, которое необходимо для полного разворота дисков. Далее берутся данные киловатт, показываемые ваттметром, умножается на 3600 и разделяется на число секунд, на протяжении которых устройство вращается. Это будет коэффициентом применения мощности в течение 60 минут. Повторяется данная процедура на любых приборах для оценки электрической быттехники в жилище.

    Лица, желающие получить более точные данные об общем энергопотреблении в собственном жилище, могут вызвать электриков (они устанавливают производительный ваттметр). Подобное устройство предоставит подробные данные о цене и применении электроэнергии во всем доме, к примеру, какие части жилища используют наибольшее количество электричества. Такие счетчики предназначаются для помощи владельцам домов. Благодаря им удается сократить собственные траты на электрическую энергию, не проводя индивидуальные тесты на всех бытовых приборах по отдельности.

    Сведения, которые получены при помощи ваттметра, дают возможность существенно сэкономить средства. Тратя адекватную сумму на покупку рассматриваемого приспособления, пользователь получает полные сведения об эффективности функционирования домашней техники.

    Конструкция

    Перед приобретением изделия, необходимо исследовать устройство и понять принцип действия ваттметра. Бытовой ваттметр включает в себя:

    • ДТ, ДН — индикаторы тока и напряжения;
    • АЦП— цифровой преобразователь, при помощи аналогового сигнала происходит преобразование в цифровой;
    • микроконтроллер — происходит обрабатывание полученных от индикаторов сигналов по определенному алгоритму, после чего отправляются сведения на монитор;
    • монитор — на нем будет отображаться полученная информация;
    • СВ — средство, которое осуществляет ввод данных и дает возможность человеку задавать параметры в целях получения необходимой информации;
    • I — ток, который протекает через ваттметр;
    • Uвх — входное напряжение;
    • Uвых — напряжение выхода ваттметра.

    Лучшие модели

    На рынке существует большое количество таких измерительных приборов от европейских и отечественных производителей. Каждый из них имеет свои достоинства и недостатки. Необходимо детально исследовать наиболее популярные модели.

    ROBITON PM-1

    Устройство, которое помогает контролировать расходование электрической энергии из электросети 1 потребителем. В нем совмещается в 1 корпусе вилка, розетка, электроблок и монитор, считывающий полученные данные.

    Дает возможность вычислять мощность единичной, подсоединенной через устройство, нагрузки. Ваттметр определяет число используемой энергии за конкретный временной период и рассчитывает цену использованного электричества.

    • компактные размеры, простота, адекватная цена;
    • возможность работы с любыми бытовыми устройства;
    • возможность определения числа энергии, которая потребляется нагревателем.
    • плохо продумано обнуление;
    • работает лишь в тепле.

    HiDANCE 3680W AC Power Meter

    Компактное бытовое электронное приспособление с расширенным функционалом. Дает возможность определять силу напряжения переменного тока. Рассчитывается потребляемая мощность и ее коэффициент.

    Присутствует функция определения цены используемой энергии. Устройство комфортно во время тестирования быттехники, электроприборов и нагревателей любого типа в целях расчета экономической эффективности.

    • яркий дизайн, аккуратная сборка цифрового прибора;
    • высокоточные измерения, наглядно отображается результат;
    • большое количество режимов.
    • необходимо снова вводить стоимость после обнуления информации;
    • приваренные штыри увилки.

    Espada TSL 1500WB

    Легкий для освоения и использования ваттметр, который тестирует быттехнику по уровню потребленной энергии. Крайне комфортен, чтобы проверять потребление электроэнергии в процессе выбора обогревателя. Устройство в кратчайший период времени показывает реальную мощность, траты и цену электроэнергии.

    Помогает рассчитывать теплоэффективность и траты на протяжении отопительного сезона. Предусматривается опция введения информации при 2-хтарифном счётчике. Изделие сигнализирует о нештатной ситуации либо превышении силы тока, мощности.

    • высокоточное изделие, скорость измерений;
    • подсвечивается монитор, большие цифры;
    • расчёт цены электричества.
    • непостоянная подсветка;
    • трудно менять источник питания.

    TP-Link HS110

    Прибор контролирует и осуществляет замеры на дистанции посредством сети с помощью смартфона либо иного электроприбора. Предусматривается опция автоподключения либо выключения потребителей энергии.

    Мониторинг на дистанции потребления электроэнергии дает возможность выбирать надлежащий режим функционирования быттехники либо отопительных систем. Ваттметр помогает выставлять требуемую мощность.

    • опция контроля на расстоянии;
    • компактные размеры, функционирует с любой бытовой техникой;
    • адекватная стоимость.
    • восприимчивость к качеству сети.

    Edimax SP 2101W

    Интеллектуальное устройство с опцией замера мощности. Подключается к любой стандартной сети. Приспособление будет управлять уровнем энергопотребления, подключать либо отключать бытовую технику самостоятельно, по команде либо по расписанию.

    Контролирует функционирование бытовых устройств, осуществляя автоотключение питания в нештатном режиме. Вспомогательная функция — передается тревожный сигнал в авторежиме.

    • «умная» розетка, контролирующая мощность;
    • помощь при выработке эконом режима;
    • сохраняется результат на протяжении года.

    Ваттметр является прибором, который необходим в различных сферах, в том числе в быту. Цифровые устройства дают намного больше информации. При выборе изделия следует учесть его техпараметры, рабочую частоту и компанию-разработчика. Нужно помнить, что модификации из Китая намного дешевле, но качество и точность их измерений не на самом высоком уровне.

    Ссылка на основную публикацию
    Adblock detector