Ваттметр в розетке: какую мощность он измеряет, как его подключить - услуги электромонтажа, строительства и ремонта

Когда устройство подключается к электричеству, в нем создаются электромагнитные поля. В результате взаимодействия возникает вращение, которое отклоняет подвижную катушку с подключенным индикатором на определенный угол.

Экономия энергии – очень актуальная тема сегодня. В настоящее время разрабатывается множество устройств, использующих новейшие технологии для экономии электроэнергии без ущерба для ее качества. Кроме того, прогресс был достигнут и в области измерительных приборов.

Бытовой ваттметр

Бытовой ваттметр – это прибор, предназначенный для измерения мощности, потребляемой потребителем электроэнергии в быту, и не требующий специальной схемы включения. В отличие от счетчиков электроэнергии, которые измеряют мощность, потребляемую квартирами (домами), ваттметр способен измерить мощность в любой точке квартиры.

Важно! Устройство, о котором идет речь, работает так же, как счетчик электроэнергии. Разница будет заключаться в более подробной разбивке информации о рассматриваемом потребителе.

Основные области применения ваттметров – энергетика, машиностроение и ремонт электроприборов. Кроме того, такие устройства часто используются в бытовых целях. Их покупают любители электроники, компьютеров и радио для расчета экономии энергии.

Ваттметры используются для:

Рассчитайте мощность электроприборов.
Проводить испытания электрических цепей, определенных частей цепей.
Испытание электроустановок в качестве индикаторов.
Проверьте работу электроприборов.
Проводить энергетические измерения.

Бытовые ваттметры в розетке не требуют специальных схем подключения. Когда счетчик электроэнергии показывает общую мощность в жилище, такие светильники отражают работу всех розеток по отдельности. Их конструкция предусматривает вилку для включения в розетку, розетку для включения нагрузки.

Дизайн устройства

В случае со светодиодными лампами обман уже доказал свою обратную сторону, т.е. лампы слишком слабые.

Содержание

Цифровой ваттметр в розетке со счетчиком энергии: обзор устройства и определение нижнего предела эксплуатации

Ваттметр (счетчик электроэнергии) может показаться элементарным прибором, но в действительности он должен выполнять сложную математическую задачу.
В конце концов, только в школьных учебниках физики вы умножаете ток на напряжение, чтобы получить мощность!
А в реальной жизни ток может быть гораздо сложнее синусоиды или постоянного тока; и фаза тока и напряжения может не совпадать, и все это должно быть каким-то образом учтено.
Современные цифро-аналоговые процессоры (можно назвать их микроконтроллерами) могут решить эту проблему прямым вычислительным путем: возьмите значения тока и напряжения для каждого временного образца, перемножьте их и сложите за период времени; в результате вы получите мощность и несколько других параметров.
В данном обзоре будет рассмотрена одна из многочисленных вариаций этого типа устройств:

(фото с Aliexpress)

Этот цифровой ваттметр был куплен на Aliexpress у этого продавца, цена на дату этого обзора составляет $12,5 (может измениться).

И еще несколько слов объяснения, почему вы не можете получить точное значение мощности, просто умножив ток на напряжение, даже для чисто активной нагрузки.

Обычные измерительные приборы (вольтметры, амперметры, мультиметры) не измеряют непосредственно среднеквадратичное значение измеряемого параметра (тока или напряжения), которое необходимо для расчетов мощности.

Обычно они измеряют выпрямленное среднее значение параметра (тока или напряжения) и на основе этого масштабируют его до среднеквадратичного значения.

Такой метод вполне корректен для “идеального” синуса, но в наших розетках нет идеального синуса!

Вот пример измерения осциллографом напряжения на розетке (взято из обзор выпрямительно-фильтровальной установки для ОНЧ):

Для этого типа напряжения значение, измеренное “обычным” вольтметром, не будет полностью соответствовать фактическому среднеквадратичному значению.

Другими словами, такая форма напряжения может вызвать некоторую ошибку метода, и в этом случае даже трудно предсказать знак ошибки.

Кроме того, при наличии реактивной составляющей в нагрузке может наблюдаться сдвиг фаз между током и напряжением.

Именно здесь на помощь приходят цифровые ваттметры, которые могут измерить и рассчитать все “правильно”! Более того, они могут измерять не только основной параметр (мощность), но и сопутствующие: ток, напряжение, коэффициент мощности (т.е. знаменитый “косинус фи”). А кроме того – расход энергии и даже денег.

Внешний вид, конструкция и схема ваттметра

Внешний вид ваттметра показан на рисунках ниже:

Ваттметр включается непосредственно в розетку, а в нее вставляется прибор, потребляемая мощность которого должна быть измерена. Использование ваттметра удобно и практично!

Именно поэтому эти устройства в народе называют “ваттметрами в розетке”. Это звучит немного сленгово, но суть верна.

Экран ваттметра буквенно-цифровой, жидкокристаллический, без подсветка.

Экран обновляется примерно каждые 2 секунды. Это время для накопления и усреднения энергии. Производитель мог бы легко внедрить более быстрое обновление, но это привело бы к “мерцанию” показаний.

На задней стороне устройства находится табличка с его параметрами:

Здесь все ясно и просто, за исключением третьей строки: “Широкий диапазон напряжения: 230 В —-250V”.

Это не “Широкий”, не так ли? Это не “Широкий”, это просто уродливый! Я не могу поверить, что не могу запустить его от стандартного напряжения 220 В!

Как оказалось, все так и есть. А вопрос о нижнем пределе производительности устройства будет рассмотрен в отдельном обзоре.

Половинки ваттметра соединены между собой тремя винтами и тремя защелками. Они очень прочно удерживают устройство, но их демонтаж также не представляет технологической сложности.

Электронная часть устройства состоит из двух плат.

Плата слева отвечает за дисплей, а плата справа – за измерения и вычисления.

На стороне, обращенной к нам, вы можете видеть некоторые важные компоненты схемы.

Зеленый “бочонок” в левом верхнем углу платы – это никель-металлгидридный аккумулятор с 3 ячейками емкостью 20 мАч и напряжением 3,6 В. Следует сразу отметить, что он не используется для питания устройства, а только для его зарядки с целью сохранения параметров после отключения от сети.

Другими словами, устройство с ним включится (при нажатии кнопки), но не сможет ничего измерить (если подать на него небольшое напряжение).

Под ним находится пара электролитиков (фильтрация источника питания), а еще ниже – большой желтый “сухой” конденсатор.

Давайте посмотрим на это с другой стороны:

Желтый конденсатор имеет емкость 0,68 мкФ и служит пассивным супрессором для цепи питания самого ваттметра.

Последовательно с ним (справа от конденсатора) включен резистор 33 Ом; он используется для предотвращения резких скачков тока при подключении ваттметра.

Слева от конденсатора находится шунт в виде скобы из толстого провода. Он используется для измерения тока, протекающего в нагрузке.

На этой стороне платы также находится кристалл, который необходим для синхронизации аналого-цифрового процессора на задней стороне платы. Сейчас мы рассмотрим это.

Основной микросхемой на плате (U3) является специализированный аналого-цифровой процессор BL6523GX для измерения мощности.

Принципиальная схема (взята из технического паспорта):

Мы не будем рассматривать эту схему, чтобы не усложнять обзор.

Еще одна схема меньшего размера (U2) – ATMHK220 24CO2N. Он работает как флэш-память с последовательной передачей данных.

Последняя и самая маленькая схема (U3, 78L05) представляет собой регулятор напряжения 5 В.

Режимы ваттметра

Давайте посмотрим на показания ваттметра:

На передней панели расположено 5 кнопок: 4 большие кнопки и одна полускрытая кнопка – RESET.

Я рекомендую использовать кнопку RESET при каждом подключении устройства, иначе на экране может отображаться тарабарщина. Когда кнопка RESET нажата, устройство работает стабильно и проблем не возникает.

Из остальных кнопок самая важная – FUNCTION. С помощью этой кнопки пользователь определяет, какую информацию он хочет увидеть.

При нажатии этой кнопки происходит последовательное переключение следующих режимов отображения по кругу:

Время работы (при ненулевой мощности) + мощность + стоимость (если установлена цена за кВт/ч);
Время работы + общее потребление энергии (накопление);
Время работы + напряжение сети;
Время работы + потребляемый ток + коэффициент мощности (косинус фи);
Время работы + минимальное потребление энергии во время работы;
Время работы + максимальная потребляемая мощность во время работы;
Стоимость за кВт/ч (вид и установка).

Остальные три кнопки предназначены только для установки цены за кВт/ч.

Как выглядит экран ваттметра в режиме напряжения и тока, можно увидеть на изображениях ниже (режим мощности показан выше):

Теперь перейдем к оценке “производительности” ваттметра – его тестированию.

Проверка ваттметра

Первое, что необходимо проверить, это точность измерения напряжения и тока. Для этого мы сравнили результаты измерений с помощью мультиметра DT9205A:

Если взять за основу показания мультиметра, то ваттметр немного занижает показания напряжения (на 0,7%). Учитывая ограниченную точность обоих приборов, можно предположить, что расхождений нет.

В случае с током расхождение несколько больше: 1,5% с тем же знаком (ваттметр показывает меньше).

Поэтому при измерении мощности эти две ошибки суммируются, и погрешность измерения мощности должна составлять 2,2%. Однако это лишь приблизительное значение (с учетом возможной погрешности мультиметра).

Конечно, было бы неплохо проверить тестируемый ваттметр не вольтметром и амперметром, а эталонным ваттметром, сертифицированным Ростестом. Но извините: чего нет, того нет.

Теперь подключите простую активную нагрузку – лампочку мощностью 25 Вт:

Эх, как хорошо – теплый свет лампы! Но суть здесь в том, что номинальная мощность лампы подтверждена с большой точностью.

Теперь – небольшая таблица с тестовыми измерениями различных приборов, которая покажет, в том числе, и то, как “дурят нашего брата”:

Испытанный аппарат	Номинальная мощность	Измеренная мощность	Измеренный коэффициент мощности
Паяльник	25W	27.3 W	0.97
Светодиодная лампа запуска	10W	8.3 W	0.59
Светодиодная лампа “Пуск”	15 W	11.8 W	0.59
Микроволновая печь в состоянии покоя	–	1.8 W	0.44
Микроволновая печь (в режиме 800 Вт)	1200 W	1274 W	0.91
Зарядка смартфона	10 W	11.1 W	0.54
Системный блок компьютера (выключен)	–	2.7 W	0.35
Системный блок компьютера (включен, неактивен)	–	45 – 67 Вт	0.54
Системный блок компьютера (нагрузочное испытание OCCT-Linpack)	–	95 – 98 W	0.75
Системный блок компьютера (нагрузочное испытание OCCT-Linpack)	–	105 – 111W	0.76

Давайте немного поговорим о результатах.

Микроволновая печь показала результат, явно превышающий паспортную мощность микроволновой печи. Учитывая высокий КПД магнетрона, можно предположить, что пища нагревалась не при заявленной мощности 800 Вт, а при гораздо большей мощности.

Это пример обмана в пользу потребителя, но в то же время потребитель должен учитывать достаточную “мощность” проводки.

Интересным тестом было измерение выходной мощности микроволновой печи в режиме “320 Вт”. Микроволны периодически включали на полную мощность (1274 Вт), а затем периодически снижали мощность почти до нуля, чтобы получить среднюю мощность 320 Вт.

Светодиодные лампы были обмануты в обратном направлении, т.е. лампы были слишком слабыми.

В компьютерном тесте обратите внимание, что это был не игровой компьютер, а компьютер офисного типа. Игровой компьютер будет потреблять гораздо больше, особенно в самых жарких баталиях.

В целом, ваттметр помог сделать много интересных открытий об имеющемся дома оборудовании.

Последний вопрос при тестировании ваттметра заключается в следующем нижний предел его возможностей по напряжению.

Для ответа на этот вопрос был использован трансформатор ТПП-282-127/220-50 с несколькими отводами от первичной обмотки (своего рода замена ЛАТРа).

Эксперименты с подключением к разным отводам трансформатора показали, что ваттметр работает при напряжении 112 В и выше (по данным самого ваттметра). При более низких напряжениях устройство включалось, но ничего не измеряло (показывая нулевой ток, напряжение и мощность).

Таким образом, ваттметр будет работать даже при значительных колебаниях напряжения в сети.

Результаты и выводы

Протестированный “розеточный ваттметр” показал точность, достаточную для бытового использования. (Не претендуя на что-то большее). И это самое главное.

Конечно, у него много недостатков, которые можно простить, учитывая цену.

Отсутствует возможность выгрузки данных на компьютер или смартфон, а также возможность построения графика энергопотребления с течением времени.

Лично мне также не понравилось, что нет возможности одновременно отображать потребляемую мощность, напряжение и ток. Чтобы увидеть их, необходимо переключаться между экранами.

И, конечно, отсутствие подсветки экрана тоже не является изюминкой.

Но, учитывая цену, это все мелочи, на самом деле.

Ваттметр можно приобрести на Aliexpress по этой ссылке.

В дополнение к протестированной версии ваттметра в том же корпусе, также доступен ваттметр на базе другого процессора. Он не тестировался, но, вероятно, должен обладать схожими характеристиками.

лампа накаливания 60 Вт

Ваттметр. Характеристики не заявлены.

Были сомнения по поводу мощности лампочек, особенно светодиодных, а также паяльников, оловоотсосов и т.д. которую я недавно приобрел.
Поскольку у меня не было ничего, с чем можно было бы его проверить, я решил приобрести не дорогой встроенный вольт-ампер-ваттметр.
В целом эта тема достаточно хорошо освещена на этом сайте, поэтому я не собирался писать обзор, но в процессе ознакомления с работой устройства мне пришло в голову несколько вопросов. Я отсылаю интересующихся к этой ссылке.

Согласно заявленным техническим параметрам, прибор весьма полезен в повседневной жизни и позволяет оценить напряжение сети, потребляемый ток, мощность нагрузки и энергопотребление.
Диапазоны измерений:
– Рабочее напряжение устройства: 80

260VAC;
– Напряжение для тестирования: 80

260VAC;
– Измеряемый ток: 0 – 20A;
– Рабочая частота (сеть): 45-65 Гц;
– измеряемая мощность: 0 – 4500 Вт (формат отображения измеряемой мощности: до 1 кВт -0-999,9 Вт, свыше 1 кВт 1000 -4500 Вт);
– потребление энергии: 0 -9999 кВтч. (Показывает, сколько энергии было потреблено устройством, подключенным к данному устройству, в течение одного часа);
– рабочая температура окружающей среды: 0-50 градусов Цельсия;
– заявленные размеры 84,6*49,6*24,4 мм соответствуют фактическим размерам.

Устройство предназначено для установки и эксплуатации внутри жилых или промышленных помещений, т.е. оно должно быть установлено и эксплуатироваться таким образом, чтобы исключить попадание влаги, воды, осадков и т.д.
Устройство оснащено одной кнопкой, которая выполняет несколько функций:

– Кратковременное нажатие кнопки без ее удержания включает или выключает подсветку дисплея. (Дисплей яркий, имеет широкий угол обзора и голубую подсветку);

– При нажатии и удержании кнопки в течение 5 секунд мигает индикатор питания.
Мигающие цифры мощности указывают на установленный порог мощности, при превышении которого дисплей начинает мигать (заводская установка – 4,5 кВт).
Чтобы установить другой порог, пока мигают цифры мощности, кратковременно нажмите кнопку – десятичный сегмент начнет мигать. С помощью кнопки установите нужное значение сегмента. Чтобы изменить средний сегмент (единицы мощности), НЕ касайтесь кнопки в течение 3 секунд после установки нижнего сегмента. Значение устанавливается так же, как и для низкого сегмента. Высокий сегмент (десятки ватт) устанавливается аналогичным образом. Затем, удерживая кнопку нажатой в течение 5 секунд, сохраните новое пороговое значение в памяти ваттметра.
Сразу возникает вопрос: как прибор с диапазоном измерения 0 – 4500 Вт, т.е. 4,5 кВт, может установить порог выше этого значения?
Видимо, прошивка для устройств с большим диапазоном измерений не сильно отличается от прошивки в данном случае, и производитель пошел по пути унификации.
Звуковая сигнализация о превышении установленного порога мощности отсутствует, что весьма нежелательно при круглосуточной работе.

– Нажатие и удержание кнопки более 5 секунд приведет к миганию счетчика энергии -Wh. Короткое нажатие сбросит показания счетчика.

Учитывая, что измерительный прибор имеет точность до 1, т.е. 1%, показаниям можно доверять.
Внешне устройство хорошего качества, планки не имеют дефектов ни снаружи, ни внутри.
Схема подключения находится на задней панели устройства, и найти ее несложно.

Присутствуют легкие следы флюса, но обойти это невозможно. Пайка выполнена аккуратно, следы флюса были удалены в качестве меры предосторожности.

Может быть выделена из аксессуаров:
– HT1621B – драйвер ЖК-дисплея 32×4;
– RN8208G – измерительный процессор;
– STM 32F030F4P6 – микроконтроллер с 256 кБ флэш-памяти
Источник питания – бестрансформаторный.

При использовании прибора помните, что он регистрирует только активную мощность, т.е. умножение напряжения на ток не даст таких же показаний, как ваттметр. Мы имеем дело с переменным током, поэтому необходимо учитывать cosφ. Счетчик учитывает это. Следует также помнить, что для устройств с активными характеристиками нагрузки cosφ близок к 1. Для устройств с конденсаторами, двигателями, симисторами, тиристорами cosφ будет далек от 1, и поэтому реактивная нагрузка не будет учитываться организацией.
Вооруженный теорией и вдохновленный добычей, я начал измерять все, что попадало мне в руки.
Использовались лампа накаливания 60 Вт, светодиодные лампы 6 и 10 Вт различных производителей, паяльник 25 Вт ЭПСН-25, утюг, пылесос и недавно приобретенный регулируемый паяльник 60 Вт вместе с феном.
Входное напряжение измерялось параллельно с помощью мультиметра.
И здесь устройство меня удивило.
При сравнении измеренного сетевого напряжения с помощью мультиметра оно отличалось на 3, а иногда и на 5 вольт. Поэтому мощность не будет рассчитана правильно.

К сожалению, мой мультиметр не измеряет переменный ток, и у меня нет токовых клещей, но измерения заставили меня задуматься о точности измерительного прибора.
Разница между показаниями вольтметра и ваттметра составляла 3-5 вольт.
Кроме того, было обнаружено, что при подключении большой нагрузки показания вольтметра сразу падают как минимум на 10 вольт по сравнению с параллельным измерением напряжения мультиметром.

Несколько дней размышлял над ситуацией и заметил слегка пониженное напряжение в сети.
Забрав прибор и несколько уже протестированных мною устройств, я навестил своих родственников.
Здесь картина была совершенно иной, не считая светодиодных ламп – их мощность была явно ниже указанного значения, хотя напряжение в сети было отличным.

Лампа накаливания 60 Вт

Коричневый чайник

Фен 1300 Вт

Пылесос LG

Результаты двух серий испытаний показали, что прибор адекватно измеряет напряжение 225 В и выше, при напряжении ниже 220 В результаты были далеки от реальности.
В разговоре с продавцом возник вопрос. Из лучших побуждений он связался с производителем, который через несколько дней прислал инструкции по КАЛИБРОВКЕ устройства.
Что необходимо для этого?
Теоретически алгоритм очень прост, но не всегда осуществим без дополнительного оборудования.
Таким образом:
1) Для калибровки необходимо, чтобы напряжение в сети составляло 220 В. Не больше и не меньше – т.е. требуется опорное напряжение;
2) Создайте активную нагрузку при напряжении 220 В и потребляйте ток 1 Ампер – т.е. необходим эталон тока;
3) Отключите ваттметр от электросети;
4) Найдите два контакта на плате с маркировкой W и соедините их вместе;

5) Подключите выбранную эталонную нагрузку к ваттметру и вставьте вилку ваттметра в розетку
Сразу после включения датчика на дисплее появится надпись CAL – – – – – – PASS.
Через несколько секунд измерительный прибор переключается на нормальное отображение и сообщает пользователю, что напряжение в сети составляет 220 Вольт, а сила тока – 1 Ампер;
6) Отключите устройство от электросети
7) Снимите перемычку.
На этом процедура калибровки завершена.

Казалось бы, все просто, но есть сложности – напряжение в нашей сети не всегда 220 вольт.
Сначала я пытался использовать сетевой стабилизатор напряжения для получения 220 В, но, как показала практика, он поддерживает не выходное напряжение 220 В, а определенный диапазон напряжения (возможно, он был неисправен, а возможно, это особенность схемы).
Я не пытался поймать нужное напряжение в течение дня – я отнес ваттметр в лабораторию и там, используя ЛАТР, установил нужное значение.
Нагрузка была выбрана из ламп накаливания. Почему от ламп накаливания? Для калибровки требуется активная нагрузка, т.е. лампочки, спирали, нагревательные элементы и т.д. Но спирали, нагревательные элементы, нагреватели классических паяльников изготавливаются из нихрома, и это изменяет их сопротивление в сторону увеличения в течение довольно длительного времени после включения. В лампах накаливания этот процесс происходит гораздо быстрее, поэтому такая лампа больше подходит в качестве условного эталона.
После нескольких калибровок я получил отклонения в пределах 1% от заявленных производителем значений. Я использовал сетевой выключатель в качестве перемычки.
Разница в показаниях напряжения на мультиметре в 3-5 В исчезла. Теперь отклонения составляют около 1-2 В, а скачок напряжения после подключения сильной нагрузки происходит только в начальный момент, и через несколько секунд показания исчезают…..
Прошу прощения за отсутствие фото процесса калибровки, но снимал не на работе – это не антураж, хоть и лаборатория)).
Результаты лабораторных исследований)):
Обратите внимание на пониженное напряжение в сети! Мультиметр уже другой, потому что старый сломался. Однако ранее эти два прибора сравнивались друг с другом, и показания совпадали.

Лампочка мощностью 60 Вт.

Аналогичная закономерность во всем диапазоне испытанных нагрузок.
Несмотря на экземпляр, с которым я столкнулся, я нашел устройство очень полезным. Тем более, что теперь я знаю особенность, которая не была заявлена в спецификации и описании)).

Одним из свойств, дающих характеристику состояния электрической цепи, является мощность. Это свойство отражает величину работы, совершаемой электрическим током в данный момент времени. Мощность оборудования в цепи не должна превышать мощность электросети. В противном случае оборудование может выйти из строя, вызвать короткое замыкание или возгорание. Мощность электрического тока измеряется с помощью специальных приборов, называемых ваттметрами. В цепи постоянного тока мощность рассчитывается путем умножения напряжения на силу тока (вам понадобятся амперметр и вольтметр). В цепях переменного тока все происходит по-другому, и здесь необходимы измерительные приборы. Ваттметр измеряет работу электроприборов и измеряет потребление электроэнергии.

Разнообразие

Сначала измеряется напряжение, затем ток, и на основе этих данных измеряется мощность. В зависимости от способа измерения, преобразования параметров и отображения результатов ваттметры делятся на цифровые и аналоговые.

Цифровой Ваттметры измеряют активную и реактивную мощность. Также отображаются напряжение, ток и потребление энергии за определенный период времени. Параметры измерения отображаются на компьютере.

Аналог Ваттметры делятся на саморегистрирующиеся и индикаторные. Они определяют активную мощность участка цепи. На экране ваттметра есть шкала и стрелка. Шкала градуирована в делениях, а значения мощности – в ваттах.

Конструктивные особенности и принцип работы

Аналоговые ваттметры – это ваттметры с широким применением, точными измерениями и являются приборами электродинамической системы.

Принцип их работы основан на взаимодействии двух катушек. Одна катушка – стационарная, с толстым проводом обмотки, малым числом витков и низким сопротивлением. Он подключается последовательно с приемником. Другая катушка находится в движении. Эта катушка состоит из тонкого провода с большим количеством витков и имеет высокое сопротивление. Он подключается параллельно нагрузке и оснащен дополнительным резистором для предотвращения замыкания обмоток.

При подключении устройства к сети в обмотках создаются магнитные поля, взаимодействие которых создает вращающий момент, отклоняющий подвижную обмотку с присоединенной стрелкой на расчетный угол. Значение угла зависит от произведения напряжения и тока в данный момент времени.

Основной принцип работы цифрового ваттметра заключается в предварительном измерении напряжения и силы тока. Датчик тока подключается последовательно с нагрузкой, а датчик напряжения – параллельно нагрузке. Эти датчики обычно изготавливаются из термисторов, термопар, измерительных трансформаторов.

Мгновенные параметры измеряемого напряжения и тока поступают через преобразователь во внутренний микропроцессор. Там рассчитывается мощность. Полученная информация отображается на экране, а также передается на внешние устройства.

Приборы электродинамического типа, имеющие широкий спектр применения, подходят для переменного и постоянного тока. Ваттметры индукционного типа используются только для переменного тока.

Диапазон применения

Основная область применения ваттметров – электроэнергетика, машиностроение и ремонт электроприборов. Ваттметры также часто используются в домашних хозяйствах. Их приобретают любители электроники, аппаратуры и радиолюбители для расчета экономии потребляемой электроэнергии.

Ваттметры используются для:

Расчет мощности электроприборов.
Проведение испытаний электрических цепей, отдельных их участков.
Испытание электроустановок, как индикаторов.
Проверка работы электроприборов.
Измерение потребления электроэнергии.

Некоторые версии приборов (ваттметры).

Бытовая техника, произведенная в Китае

В руководстве описаны все режимы работы данного устройства, технические характеристики.

По сути, это устройство, которое измеряет мощность различных электрических нагрузок. Как это работает? Вы включаете его в розетку, а вилку потребителя, мощность которого вы хотите измерить, вставляете в розетку этого прибора. Вы можете измерить мощность прибора за определенный период времени, а затем использовать это для расчета того, сколько ваш холодильник или другой прибор платит за электроэнергию.

В вашем устройстве есть встроенный аккумулятор. Он используется для хранения измеряемой мощности и последующего использования ее для расчета цены. На передней панели устройства расположены пять кнопок: переключатель режимов, индикатор цены, переключатель вверх/вниз, кнопка сброса, если устройство поймает какие-либо неисправности.

На корпусе указаны технические характеристики устройства:

Рабочее напряжение 230 В.
Частота 50 герц.
Максимальный ток 16 ампер.
Диапазон измеряемой мощности 0-3600 Вт.

Эксплуатация устройства.

Вставьте вилку в розетку.

Включите светодиодную лампу на столе.

На дисплее сразу же отображается время, в течение которого измеряется мощность приемника, в данном случае лампы. 0,4 Вт – это мощность выключенной лампы. Когда лампа включена, в рабочем режиме она потребляет 10,3 Вт. Мы не указали цену за киловатт, поэтому есть нули.

У нас есть лампа, которая может менять свой световой поток. По мере увеличения силы света лампы показания мощности увеличиваются. При включении второго режима работы вверху также отображается время работы, во втором поле киловатт-часа отображаются нули, так как устройство еще не проработало и часа. Количество дней, в течение которых измерялся данный потребитель, показано внизу.

В следующем режиме второе поле показывает напряжение сети, нижнее поле – частоту тока. В верхней части дисплея во всех режимах отображается время. При переключении на следующий режим текущая интенсивность отображается посередине. Внизу находится параметр фактора, который пока неизвестен, так как производитель устройства – китайский.

Пятый режим показывает минимальную мощность. Шестой режим показывает максимальную мощность.

Будет интересно посмотреть на показания этих режимов во время работы компьютера. Например, в спящем режиме, при нормально открытом рабочем столе или при запуске продолжительной игры.

В следующем режиме с помощью кнопок настройки вы устанавливаете стоимость энергии для расчета стоимости потребления энергии. Таким образом, вы сможете измерить и рассчитать энергопотребление каждого бытового прибора и устройства и будете знать, какие приборы экономичны, а какие потребляют слишком много электроэнергии.

Стоимость такого устройства невелика – около 14 долларов. Это небольшая цена за то, чтобы оптимизировать свои расходы путем расчета энергопотребления ваших приборов.

Цифровой многофункциональный измерительный прибор CM 3010

Ваттметр используется для измерения напряжения, частоты, мощности, постоянного и переменного однофазного тока. Он также подходит для проверки аналогичных устройств с более низкой точностью.

Диапазон измерения тока 0,002 – 10 ампер.

Измерения напряжения:

Постоянный ток от 1 до 1000 В.
AC от 1 до 700 В.
Частота измеряется от 40 до 5000 герц.

Точность измерения:

Постоянный ток, напряжение, мощность +0,1%.
Ток, напряжение, мощность переменного тока +0,1% в диапазоне частот 40-1500 герц.
Относительная погрешность измерения частоты в диапазоне 40-5000 герц +0,003%.

Размеры корпуса устройства составляют 225 x 100 x 205 мм. Вес 1 кг. Потребляемая мощность менее 5 Вт.

Измерительное устройство CP 8506 – 120

Используется для измерения активной и реактивной мощности 3-фазной сети переменного тока, отображает текущее значение параметра мощности на индикаторе, преобразует его в аналоговый выходной сигнал.

Выполненные измерения отображаются в виде чисел на дисплеях в блоках прибора или на входе трансформатора тока или напряжения. При этом учитывается коэффициент пересчета. Цифровой дисплей разделен на четыре разряда.

Назначение устройства – Для измерения активной и реактивной мощности в 3-фазных электрических сетях с частотой 50 Гц.

Robiton PM-2 был разработан как стандартный.

Завершение

Измеритель мощности – это недорогой и полезный прибор, позволяющий узнать, сколько электроэнергии потребляют различные электроприборы. С его помощью можно узнать, сколько холодильник расходует в день, сколько стиральная машина расходует на одну стирку или сколько стоит вскипятить чайник. С его помощью вы можете узнать, какие приборы в вашем доме потребляют больше всего энергии (поверьте, это не самые мощные приборы), и найти способы экономии энергии.

Из двух ваттметров Robiton я настоятельно рекомендую Robiton PM-2 – он более точный и имеет гораздо больше функций.

Профессиональные ваттметры

Ваттметры – типы и применение, схемы подключения, особенности

Каждая нагрузка, питающаяся от сети, потребляет определенную мощность. Мощность – это скорость, с которой сеть способна выполнять работу, необходимую для работы устройства или цепи, питающейся от сети. Разумеется, электросеть должна быть способна обеспечить такую мощность без перегрузки, иначе возможен сбой в работе.

Для измерения потребляемой мощности в цепях переменного тока используются специальные приборы, называемые ваттметрами. Ваттметры показывают текущее потребление энергии, а некоторые даже способны рассчитать количество энергии в киловатт-часах, использованной за определенный период времени при работе потребителя. В этой статье мы рассмотрим некоторые основные типы ваттметров.

Ваттметры используются в широком спектре промышленных и бытовых приложений, особенно в энергетике и машиностроении. Ваттметры также часто полезны в быту.

Они используются для определения мощности различных приборов, для расчета приблизительной стоимости электроэнергии в месяц, для диагностики приборов, для проверки сети и просто в качестве визуального индикатора. Существуют ваттметры, устанавливаемые на панели, ваттметры в виде сетевых адаптеров, цифровые ваттметры и аналоговые ваттметры.

Основной принцип работы этих приборов прост: измеряются напряжение питания и потребляемый ток, а мощность определяется как произведение этих величин с учетом коэффициента мощности цепи. Коэффициент мощности определяется разностью фаз между током и напряжением. Цифровые ваттметры показывают показания на дисплее или записывают их в цифровом виде, а аналоговые показывают их стрелкой на шкале.

Электродинамические измерительные приборы

Приборы, основанные на принципе взаимного взаимодействия двух магнитных полей, создаваемых токами, протекающими в двух разных катушках, называются электродинамическими.

Одна из этих катушек неподвижна, в то время как другая катушка, расположенная внутри первой, может вращаться вокруг своей оси и удерживается в определенном исходном положении витками пружины. Отклонение подвижной катушки является прямым показателем тока, протекающего через катушки.

В зависимости от прибора и способа его включения, он может использоваться для измерения тока, протекающего в цепи (амперметр), напряжения на клеммах цепи (вольтметр) или мощности, потребляемой в цепи (ваттметр).

Поскольку направление электрического тока, протекающего через обе катушки электродинамического счетчика, изменяется одновременно, направление силы взаимодействия между катушками остается постоянным при изменении направления тока, подаваемого на счетчик. Поэтому эти измерительные приборы подходят для измерения как переменного, так и постоянного тока.

Аналоговые ваттметры

К аналоговым приборам относятся ваттметры электродинамической системы. Их работа основана на взаимодействии пары катушек, одна из которых неподвижна, а другая подвижна, т.е. может наклоняться из стороны в сторону. Неподвижная катушка подключена к току, а подвижная катушка – к напряжению.

Неподвижная катушка имеет небольшое число витков и подключается последовательно в цепь измерения мощности, а подвижная катушка имеет гораздо большее число витков и подключается через резистор параллельно тестируемому устройству.

Чем больше тока протекает через неподвижную катушку, тем сильнее ее магнитное поле отклоняет подвижную катушку, соединенную со стрелкой. Шкала измерительного прибора градуирована в ваттах. Как вы уже поняли, ток, напряжение и коэффициент мощности учитываются автоматически.

Схема подключения ваттметра:

Схема подключения ваттметра с крышки D5065:

Мощность трехфазной системы можно измерить с помощью трех ваттметров, подключенных к каждой фазе. Однако эту задачу можно решить и более простым способом.

Если нагрузка равномерная, измерения можно проводить одним ваттметром. При несбалансированной нагрузке и трехпроводной системе следует использовать два ваттметра (или один специально разработанный, так называемый двухэлементный ваттметр). При неравномерной нагрузке и четырехпроводной системе следует использовать три ваттметра или один трехэлементный ваттметр.

Иногда для измерения реактивной мощности используются синусоидальные ваттметры, в которых отклонение подвижной части пропорционально синусу фазового угла между током и напряжением, а не косинусу.

Конструкция ваттметров для измерения реактивной мощности такая же, как и для измерения активной мощности. Разница лишь в том, что в синусоидальном ваттметре сдвиг фаз между напряжением и током в параллельной цепи на 90° создается искусственно. Синусоидальные ваттметры, или иногда называемые варметры, используют те же измерительные схемы, что и ваттметры, для измерения активной мощности.

При несбалансированной нагрузке на четырехпроводной линии последовательные обмотки трех ваттметров подключаются к проводникам линии, а параллельные цепи – к проводникам линии и нейтральному проводнику. Мощность трехфазной цепи определяется как сумма показаний ваттметра. Можно использовать один трехэлементный ваттметр.

Цифровые ваттметры

Цифровой ваттметр работает совершенно по-другому. Ток измеряется косвенно по закону Ома путем оценки падения напряжения на калиброванном шунте, а напряжение измеряется в цепи цифрового вольтметра. Датчик тока может быть трансформатором тока или шунтом.

Измеренные системой мгновенные значения тока и напряжения обрабатываются микропроцессором, который на основе этих данных рассчитывает потребляемую мощность и общее количество электроэнергии, потребленной потребителем за период измерения. Результат отображается на цифровом дисплее.

Аналоговые приборы часто встречаются в виде модульных изделий, монтируемых на панели, в то время как цифровые приборы выпускаются в виде профессионального оборудования и портативных устройств.

Домашний ваттметр

Очень распространенным примером простого цифрового ваттметра является бытовой ваттметр в виде блока питания. Он предназначен для мониторинга потребления электроэнергии, а также для быстрой оценки стоимости электроэнергии в доме. Ваттметр подключается к розетке, от которой обычно питается прибор, потребление которого необходимо измерить. Затем вилка прибора подключается к розетке ваттметра.

При нажатии соответствующей кнопки ваттметр начинает считать и записывать количество потребленной за это время электроэнергии, то есть энергии, которая была потрачена через его розетку. Он также рассчитывает стоимость электроэнергии, если цена киловатт-часа была предварительно установлена. Пока устройство работает и ваттметр измеряет мощность, значение на дисплее периодически обновляется. Ваттметры этого типа способны измерять мощность до 3600 Вт.

Как только устройство подключено, дисплей сразу же начинает обратный отсчет и показывает потребление энергии в режиме реального времени. Дисплей можно переключать с мощности, на ток, на напряжение, на пиковую мощность, на минимальную мощность и т.д.

На дисплее также отображается частота переменного тока в розетке. Установив стоимость одного киловатт-часа электроэнергии, домашний ваттметр можно использовать для оценки стоимости электроэнергии, используемой холодильником, компьютером, вентилятором, кондиционером, обогревателем, водонагревателем и т.д.

Профессиональные ваттметры

Профессиональные ваттметры отличаются повышенной функциональностью и более высоким классом точности. Эти приборы позволяют тестировать более простые измерительные устройства и сами способны измерять мощность в гораздо более широком диапазоне токов, напряжений и частот, чем бытовые приборы.

Профессиональный ваттметр стоит дороже любого стационарного измерительного прибора в своем классе, просто из-за повышенных требований к точности и качеству измерений. Часто профессиональные ваттметры не критичны к форме волны тока и могут измерять переменный и постоянный ток, синусоидальный, прямоугольный, пульсирующий и пилообразный, а также рассчитывать потребляемую мощность с учетом коэффициента мощности и характера нагрузки (активная, индуктивная, емкостная, смешанная). Они доступны как для однофазных, так и для трехфазных цепей.

Аналоговый ваттметр, который является частью профессионального набора для лабораторных испытаний K540:

Панельные ваттметры

Ваттметры, устанавливаемые на панели, полезны для измерения и отображения активной и реактивной мощности в трехфазных или однофазных сетях переменного тока. Текущее значение мощности отображается на дисплее в виде числа, которое обычно может иметь до четырех цифр для обеспечения достаточно высокой точности. Прибор имеет тип измерительной головки, установленной в корпусе.

Этот тип ваттметра обычно используется на дисплеях различных электроприборов, работающих в сети 50 Гц, т.е. там, где ваттметр установлен стационарно и не может быть демонтирован. Возможно сочетание ваттметра с электронными схемами, корректирующими работу цепи, в которой он установлен, в зависимости от динамики потребления активной или реактивной мощности.

Читайте далее: