Многофункциональный ваттметр с гальванической развязкой

Многофункциональный ваттметр с гальванической развязкой

Бесплатная техническая библиотека:
▪ Все статьи А-Я
▪ Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники
▪ Новости науки и техники
▪ Журналы, книги, сборники
▪ Архив статей и поиск
▪ Схемы, сервис-мануалы
▪ Электронные справочники
▪ Инструкции по эксплуатации
▪ Голосования
▪ Ваши истории из жизни
▪ На досуге
▪ Случайные статьи
▪ Отзывы о сайте

Справочник:
▪ Большая энциклопедия для детей и взрослых
▪ Биографии великих ученых
▪ Важнейшие научные открытия
▪ Детская научная лаборатория
▪ Должностные инструкции
▪ Домашняя мастерская
▪ Жизнь замечательных физиков
▪ Заводские технологии на дому
▪ Загадки, ребусы, вопросы с подвохом
▪ Инструменты и механизмы для сельского хозяйства
▪ Искусство аудио
▪ Искусство видео
▪ История техники, технологии, предметов вокруг нас
▪ И тут появился изобретатель (ТРИЗ)
▪ Конспекты лекций, шпаргалки
▪ Крылатые слова, фразеологизмы
▪ Личный транспорт: наземный, водный, воздушный
▪ Любителям путешествовать – советы туристу
▪ Моделирование
▪ Нормативная документация по охране труда
▪ Опыты по физике
▪ Опыты по химии
▪ Основы безопасной жизнедеятельности (ОБЖД)
▪ Основы первой медицинской помощи (ОПМП)
▪ Охрана труда
▪ Радиоэлектроника и электротехника
▪ Строителю, домашнему мастеру
▪ Типовые инструкции по охране труда (ТОИ)
▪ Чудеса природы
▪ Шпионские штучки
▪ Электрик в доме
▪ Эффектные фокусы и их разгадки

Техническая документация:
▪ Схемы и сервис-мануалы
▪ Книги, журналы, сборники
▪ Справочники
▪ Параметры радиодеталей
▪ Прошивки
▪ Инструкции по эксплуатации
▪ Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Бесплатный архив статей
(200000 статей в Архиве)

Алфавитный указатель статей в книгах и журналах

Бонусы:
▪ Ваши истории
▪ Загадки для взрослых и детей
▪ Знаете ли Вы, что.
▪ Зрительные иллюзии
▪ Веселые задачки
▪ Каталог Вивасан
▪ Палиндромы
▪ Сборка кубика Рубика
▪ Форумы
▪ Карта сайта

Дизайн и поддержка:
Александр Кузнецов

Техническое обеспечение:
Михаил Булах

Программирование:
Данил Мончукин

Маркетинг:
Татьяна Анастасьева

При использовании материалов сайта обязательна ссылка на https://www.diagram.com.ua


сделано в Украине

БЕСПЛАТНАЯ ТЕХНИЧЕСКАЯ БИБЛИОТЕКА

В нашей Бесплатной технической библиотеке Вы можете бесплатно и без регистрации скачать статью Многофункциональный ваттметр переменного тока с гальванической развязкой.

Воспользуйтесь поиском по Архиву, чтобы узнать, в каком журнале опубликована статья Многофункциональный ваттметр переменного тока с гальванической развязкой. В результатах поиска запишите название журнала, год и номер. Затем нажмите на ссылку “скачать в Бесплатной технической библиотеке” и бесплатно скачайте архив с нужным Вам номером.

Для быстрого бесплатного скачивания можно сразу перейти в нужный раздел Библиотеки.

Поиск по книгам, журналам и сборникам:

Рекомендуем скачать в нашей Бесплатной технической библиотеке:

Ваттметры – виды и применение, схема подключения, особенности использования

Каждый потребитель, питаемый от электрической сети, потребляет какую-то мощность. Мощность характеризует в данном случае скорость выполнения электрической сетью работы, необходимой для функционирования того или иного прибора либо цепи, которая от этой сети питается. Разумеется, сеть должна быть в состоянии обеспечить данную мощность и не быть при этом перегруженной, иначе может случиться авария.

Для измерения потребляемой мощности в цепях переменного тока используют специальные приборы — ваттметры. Ваттметры показывают текущую потребляемую мощность, а некоторые из них способны даже подсчитать количество энергии в киловатт-часах, израсходованной за определенное время, пока потребитель работал. В данной статье мы рассмотрим несколько основных видов ваттметров.

Ваттметры находят применение в самых разных сферах промышленности и быта, особенно в электроэнергетике и в машиностроении. Кроме того ваттметры часто полезны в быту.

Их используют для определения мощности различной бытовой техники, для расчета приблизительной стоимости электроэнергии в месяц, для диагностики приборов, для тестирования сетей, да и просто в качестве наглядных индикаторов. Есть щитовые ваттметры, ваттметры в виде сетевых адаптеров, цифровые и аналоговые ваттметры.

Принцип работы данных приборов в общем виде прост: измеряются напряжение питания и потребляемый ток, а мощность определяется как произведение данных величин с учетом коэффициента мощности исследуемой цепи. Коэффициент мощности определяется по разности фаз между током и напряжением. Цифровые ваттметры отображают показания на дисплее или записывают их в цифровой форме, а аналоговые — показывают стрелкой на шкале.

Электродинамические измерительные приборы

Приборы, основанные на принципе взаимодействия двух магнитных полей, создаваемых токами, текущими в двух различных катушках по устройству и принципу действия называют электродинамическими.

Одна из этих катушек укреплена неподвижно, а вторая, помещенная внутри первой, может поворачиваться вокруг своей оси и удерживается в некотором начальном положении спиральными пружинами. По отклонению подвижной катушки можно непосредственно судить о силе протекающего по катушкам тока.

В зависимости отданных прибора и способа его включения с помощью этого прибора можно измерять либо силу тока в цепи (амперметр), либо напряжение на зажимах цепи (вольтметр), либо мощность, потребляемую в цепи (ваттметр).

Т. к. направление электрического тока, протекающего через обе катушки электродинамического измерительного прибора изменяется одновременно, то направление силы взаимодействия между катушками остается неизменным при изменении направления подводимого к прибору тока. Поэтому такие измерительные приборы пригодны для измерения как переменного, так и постоянного токов.

К аналоговым устройства относятся ваттметры электродинамической системы. Их работа основана на взаимодействии пары катушек, первая из которых неподвижна, а вторая — подвижна, то есть может отклоняться в сторону. Неподвижная катушка связана с током, а подвижная — с напряжением.

Неподвижная катушка имеет небольшое число витков и включается в цепь измерения мощности последовательно, в то время как подвижная катушка имеет значительно большее количество витков и включается через резистор параллельно исследуемому прибору.

Чем больший ток проходит по неподвижной катушке — тем сильнее ее магнитное поле отклоняет подвижную катушку, связанную со стрелкой. Шкала прибора отградуирована в ваттах. Как вы уже поняли, здесь автоматически учитываются и ток, и напряжение, и коэффициент мощности цепи.

Схема подключения ваттметра:

Схема подключения ваттметра с крышки прибора Д5065:

Цифровые ваттметры

Цифровой ваттметр работает совершенно иначе. Ток измеряется косвенным путем по закону Ома посредством оценки падения напряжения на калиброванном шунте, а напряжение — по схеме цифрового вольтметра. Датчиком тока может быть не обязательно шунт, но и трансформатор тока.

Измеренные схемой мгновенные параметры тока и напряжения обрабатываются микропроцессором, который вычисляет на основе этих данных потребляемую мощность, а также величину суммарной электроэнергии, которая была израсходована потребителем за время проведения замеров. Результат отображается на цифровом дисплее прибора.

Аналоговые приборы часто можно встретить в виде щитовых, модульных изделий, а цифровые — в виде профессионального оборудования и портативных устройств.

Бытовой ваттметр

Очень распространенный пример простого цифрового ваттметра — бытовой ваттметр в виде сетевого адаптера — переходника. Он предназначен для наблюдения мощности потребления, а также для оперативной оценки стоимости электроэнергии в домашних условиях. Ваттметр вставляется в ту розетку, от которой обычно питается прибор, потребление которого необходимо узнать. Затем в розетку ваттметра втыкается вилка самого прибора.

По нажатии соответствующей кнопки, ваттметр начинает отсчет времени и запись количества потребленной с этого момента электроэнергии, то есть той энергии, которая была отдана через его розетку. Тут же считается стоимость электроэнергии, если предварительно задана цена киловатт-часа. Пока прибор работает а ваттметр измеряет мощность, стоимость на дисплее периодически обновляется. Ваттметры такого типа способны измерять мощности до 3600 Вт.

Стоит вставить прибор в розетку и воткнуть в него вилку — на дисплее тут же начинается отсчет времени и в режиме реального времени отображается потребляемая мощность. При помощи кнопок можно переключить отображаемый параметр с мощности — на ток, на напряжение, посмотреть пиковую мощность, минимальную мощность и т. д.

Кроме того на дисплее можно увидеть частоту переменного тока в розетке. Задав стоимость киловатт-часа электроэнергии, при помощи бытового ваттметра можно оценить стоимость электроэнергии, потребляемой холодильником, компьютером, вентилятором, кондиционером, обогревателем, водонагревателем и т. д.

Профессиональные ваттметры

Профессиональные ваттметры отличаются расширенным функционалом и повышенным классом точности. Данные приборы позволяют тестировать более простые измерительные приборы, а сами способны измерять мощности в значительно более широком диапазоне величин токов, напряжений и частот нежели бытовые.

Профессиональный ваттметр стоит дороже, как любой стационарный прибор подобного класса, просто в силу повышенных требований к точности и качеству измерений. Зачастую профессиональные ваттметры не критичны к форме тока, они могут измерять переменный и постоянный, синусоидальной, прямоугольный, пульсирующий и пилообразный токи, вычислять при этом мощность потребления с указанием коэффициента мощности и характера нагрузки (активная, индуктивная, емкостная, смешанная). Выпускаются как для работы с однофазными цепями, так и для трехфазных.

Аналоговый ваттметр в составе профессионального лабораторного измерительного комплекта К540:

Читайте также:  Не выбрасывайте аккумулятор от ups

Щитовые ваттметры

Для осуществления замеров и индикации активной и реактивной мощности в сетях трехфазного или однофазного переменного тока, полезны щитовые встраиваемые ваттметры. Значение текущей мощности индикатор показывает в виде цифр на своем дисплее, который может иметь обычно до четырех разрядов для обеспечения достаточно высокой точности. Прибор имеет вид своеобразной измерительной головки, монтируемой в корпус.

Привычное применение ваттметров данного вида — индикаторные панели различных электротехнических устройств, работающих в сетях с частотой 50 Гц, то есть такие, где ваттметр установлен стационарно и больше не снимается. Возможно сопряжение ваттметра с электронными схемами, которые корректируют работу цепи в которой он установлен в зависимости от динамики активной или реактивной мощности потребления.

marazmPRO2 › Блог › Ваттметр 60V 100A из Китая

Речь пойдёт о китайском измерительном устройстве, назвать его ваттметром это не совсем правильно, потому как устройство многофункциональное и замеряет не только ватты, но и амперы, ватт/ч, ампер/ч…Устройство по сути представляет из себя мультиметр который измеряет всё и сразу, да и помимо измерений делает расчёты потреблённой энергии, может точно рассчитать емкость аккумулятора (как при его зарядке так и при разрядке).

Ваттметр включается в разрыв цепи постоянного тока с напряжением до 60Вольт и способен пропустить через себя огромный ток до 100Ампер (я кратковременно пропускал более 300А но прибор при таком токе отключается), зачастую такой ток не возможно измерить обычным мультиметром (тестером), можно конечно использовать токовые клещи с функцией измерения постоянного тока (у меня есть Mastech MS2108) но тогда точность измерений будет не велика.

Итак, как я сказал включать прибор нужно последовательно в цепь между источником напряжения (тока) и потребителем.

сторона SOURCE — сторона подключения источника тока (вход)
сторона LOAD — сторона подключения нагрузки (выход)

Стороны подписаны на самом устройстве, а вот провода никак не отмаркировнны и к тому же имеют не прилично маленькую длину.

Проблему я решил сразу, разобрав корпус и перепаяв провода на более длинные и на концы сделал крокодилы для удобства (фото нет, но всё видно на видео)

В первую очередь применяю я такое устройство для замера ёмкости аккумуляторов. Иногда только так можно определить остаточную ёмкость старого АКБ, и понять сколько он потерял А/ч за срок службы. Так же по показаниям амперметра можно сразу определить заряжается ли АКБ или процесс заряда уже закончен и ток заряда упал до нуля или процесс заряда даже не начат. За время использования прибора было восстановлено пять АКБ и двум был поставлен не утешительный диагноз. Помимо замера ёмкости АКБ я прибором проверяю истинную мощность тех или иных устройств, например тех же китайских ламп или блоков питания…пару раз даже возвращал деньги за св. диодные лампы которые не соответствовали мощности из описания.

Так же устройство имеет функцию фиксации всех максимальных значений, но не имеет функции отключения нагрузки при падении напряжения источника питания. Это было бы удобно при том же разряде АКБ и проверке его на остаточную ёмкость, а так приходится “ловить” нижнее значение напряжение АКБ (обычно 10В) дабы не подвергнуть АКБ глубокому разряду. Так же в устройстве не предусмотрен таймер, поэтому засекать время нужно самому.

Из недостатков могу отметить только короткие провода, которые неудобны для подключения и наверное отсутствие какого либо предохранителя. Дело в том что были случаи когда по неосторожности я замыкал нагрузочные провода тем самым создав КЗ с током под 300А (источник был АКБ на 70А/ч), горели провода и думал что всё хана прибору, но к с частью при устранении КЗ прибор заново загружался и продолжал радовать своей безотказной работой, но всё же иметь какой либо предохранитель не помешало бы.

Само устройство потребляет 0.027 А как от входной цепи, так и от цепи внешнего питания. При наличии внешнего питания устройство всё равно потребляет от входной цепи 0.003 А.

Ваттметр 60V 100A модель UAN11578
Покупал ТУТ

Более подробный обзор и демонстрация прибора в работе у меня на канале.

Описание из сети:

Устройство (ватт метр) включается между источником питания и нагрузкой и показывает напряжение, ток, мощность, потребление энергии в течение времени (ампер-часы и ватт-часы), а также минимальное напряжение, максимальный ток и пиковую мощность.

Ah — ток, прошедший через устройство с момента запуска (ампер-часы);
Wh — мощность за всё время с момента запуска (ватт-часы);
Ap — максимальный ток, измеренный с момента запуска;
Vm — минимальное напряжение с момента запуска;
Wp — пиковая мощность с момента запуска.

Цвет корпуса: синий
Диапазон напряжения: 0-60V DC
Ток: 0-100А
Мощность: 0-6554 Вт
Время обновления измерений: 400 мс.
Сопротивление цепи: 0,001 Ом.
Размеры (ДхШхВ): 84х50х20 мм

ТРЕХФАЗНЫЙ ВАТТМЕТР С WIFI

При создании умного дома нужно знать, как обстоит дело с энергопотреблением. Это важно, потому что весь дом, включая отопление, работает на электричестве. Кроме того, планировалось установить фотоэлектрические солнечные панели и полезно знать, сколько энергии вносится и потребляется из сети 220 В. Напряжение и ток часто сдвигаются по фазе, но их формы сигналов далеки от математических синусов. Независимо от формы напряжения и формы волны, мощность определяется по формуле P = U х I, и результат может быть как положительным, так и отрицательным. Чтобы определить обмен энергией (потребление или отдача), все что нужно сделать, это сложить dE = P х I х dt. При достаточно коротком времени dt (быстрая выборка) получается довольно точный результат.

Схема ваттметра требует подключения к трехфазной сети и трансформаторы тока должны быть установлены на кабелях основного источника питания. Несмотря на простоту электросхемы не рекомендуем применять эту систему людям, не имеющим опыта работы с сетевым 3-х фазным напряжением.

Схема трехфазного ваттметра

Блок питания является наиболее большой частью – он подает ток на ESP12, MCP3208, а также формирует опорные напряжения VREF и VREF2. VREF2 составляет половину напряжения VREF и позволяет сдвигать формы волны от делителя и трансформатора в положительный диапазон напряжения. Схема не имеет гальванической развязки от сети. Сетевое напряжение измеряется делителем 660 кОм (два резистора 330 кОм) и резистором 3,9 кОм. Ток измеряется путем контроля напряжения на 33R резисторе, закорачивающем трансформатор тока. Резисторы делителя должны составлять 1 Вт – причём речь идет не о рассеиваемой мощности, а о возможности работы при высоких напряжениях.

В качестве электролитических конденсаторов используются танталовые. Диод “D” – любой выпрямительный. Микросхема AMS1117 – стабилизатор миниатюрный. Модуль ESP12 имеет два поляризационных резистора GPIO15 и CH_PD (эти резисторы не показаны на схеме). В сети есть простой рисунок соединений этого адаптера.

Программа под Arduino составляет чуть более 100 строк кода. Обратите внимание на используемую библиотеку WiFiManager. Работа библиотеки заключается в том, что в случае первого запуска или при отсутствии сети WiFi программа переходит в режим AP и запускает свой веб-сервер. Просто подключитесь к точке доступа (желательно с мобильного телефона) и запустите страницу конфигурации из ESP (адрес: 192.168.4.1). На сайте выбираем нашу WiFi сеть и предоставляем пароль. За этой конфигурацией следует перезапуск ESP, который обычно подключается к нашей сети.

  • При старте светодиод загорается на 1 с, что означает, что запуск прошел успешно.
  • После подключения к сети WiFi идут две короткие вспышки – с этого момента схема должна работать правильно.
  • Мигание также сигнализирует об отправке информации на сервер.

Процедура loop () дает правильное измерение и периодическую отправку данных. Тут суммируется обмен энергией за 5 с циклов, после чего средняя мощность будет отправляться на сервер в течение этого периода. Можно измерять и с более короткими интервалами, но 5 с является оптимальным из-за частоты отправки данных. Эти данные должны быть не только отправлены, но и сохранены сервером.

На первом этапе следует измерение VREF2 опорного напряжения. Это значение будет затем вычтено из измеренных напряжений. Поскольку одним из измеренных значений является напряжение сети, решено также измерить эффективное значение напряжения. Измерение максимального отклонения от теоретического опорного напряжения VREF2 облегчает анализ работы схемы и полезно во время запуска. Отправляется на сервер количество измерений, отклонение VREF2, время измерения и средняя мощности в каждой фазе и средние эффективные напряжения. Среднее количество измерений за период 5 с составляет 28500, что дает 114 измерений всех значений за один период. Чтобы получить этот результат, изменена тактовая частота ESP с 80 МГц до 160 МГц. ESP не рассчитывает мощность и напряжение в ваттах напрямую – это делается сервером, который запрограммирован на PHP. Алгоритм преобразования в отдельном файле.

Все результаты сохраняются на стороне сервера вместе со временем измерения. Поскольку измеряется средняя мощность, расчет обмена энергией (получение / отдача) основано на этих временах. Можно рассчитать по тарифам – PHP-скрипт может устанавливать тариф на основе времени, дня недели и даты. Скрипт PHP подсчитывает энергию для дневного и ночного тарифа отдельно. Благодаря надежности и скорости работы сервер должен работать в локальной сети.

Схема ваттметра собрана на универсальной монтажной плате. Соединения были удалены между фазами L1, L2, L3 и N, чтобы увеличить расстояния. Также удалены некоторые точки пайки снизу, как показано на фото.

Сначала была идея использовать ATMEGA8, но его аналого-цифровой преобразователь работает слишком медленно. Ключевые элементы устройства: трансформаторы MCP3208, MCP1541, AZ-1000. Трансформаторы должны быть как минимум на 40 А и маленькие. Размер имеет значение, потому что кабели питания подключены непосредственно к УЗО, что оставляет мало места между ними. Силовые кабели имеют 16 мм2 – поэтому отверстие в трансформаторе должно быть достаточно большим. Трансформатор AZ-1000 отвечал всем этим условиям. Существуют также версии с передаточным числом 750 и 500, так что вы можете сделать устройство с меньшей мощностью. При подключении обратите особое внимание где подключен провод «N». Порядок выводов напряжения и трансформаторов также важен – в противном случае будет измерено напряжение одной фазы, а ток другой.

Читайте также:  Работа с интерфейсом

Мощность будет измерена правильно если измеряем мгновенное U и мгновенный I. Каждое из этих значений может быть положительным или отрицательным. Их сумма также будет положительной или отрицательной. Если нет сдвига, у нас с U всегда один и тот же знак, и итог всегда будет положительным. При сдвиге напряжения и тока произведение будет один раз положительным и отрицательным, но сумма U х I х dt будет правильной. Особый случай – сдвиг на 90 градусов – тогда сумма будет равна нулю – то, что мы добавим, будет вычтено. Это показано на рисунке ниже:

Если черный график показывает напряжение и ток красного цвета, то произведение значений представляет собой синюю форму волны. Алгоритм расчета энергии состоит в сложении области выше и ниже графика – как видите она будет равна нулю.

Здесь не нужно синхронизировать измерение с пересечением нуля. Достаточно если измерение будет длиться кратно 20 мс. Например 5 секунд или 250 периодов. При 250 периодах измерения даже не имеет значения, где мы начинаем или где оно заканчивается. Данная библиотека также линейно интерполирует считываемое напряжение и предыдущее напряжение, чтобы сбалансировать разницу во времени между измерением тока и напряжения. Недостатком библиотеки является деление результата на количество образцов. Это важно, потому что ESP может задержать цикл из-за необходимости контролировать связь WiFi.

После установки солнечных панелей получился двунаправленный счетчик электроэнергии, но результаты значительно отличались от однонаправленных и вскоре удалось обнаружить причину – измеритель должен балансировать энергию между фазами. Поэтому пришлось отключить балансировку в вычислениях и результаты снова оказались такими же точными. Теперь сохраняется мощность в каждой фазе, а не общая.

Ваттметр

Что такое ваттметр

Думаю, все вы курсе, что электрический ток может выполнять работу. Например, вскипятить воду в электрочайнике, перемолоть кофе в кофемолке, согреть курицу в микроволновке и так далее. Все эти бытовые приборы являются нагрузкой для домашней сети. Но, как вы знаете, некоторые приборы “крутят” счетчик очень быстро, а некоторые приборы почти не потребляют электрический ток.

Если включить чайник и лампочку накаливания в вашей комнате и оставить на час, то чайник “съест” электроэнергии намного больше, чем та же самая лампа накаливания. Дело в том, что чайник обладает большей мощностью, чем лампочка. В этом случае можно сказать, что мощность чайника будет больше, чем мощность лампы в единицу времени, например, за секунду. Чтобы точно измерить, во сколько раз чайник потребляет электрической энергии больше, чем лампочка, нам нужно измерить мощность чайника и лампочки.

Ваттметр – это прибор, который измеряет потребляемую мощность какой-либо нагрузки. Выделяют три группы ваттметров:

  • низкой частоты и постоянного тока
  • радиочастотные ваттметры
  • оптические ваттметры

Так как наш сайт посвящен электронике и электротехнике, то мы будем в этой статье рассматривать только ваттметры постоянного тока и низкой частоты. Под низкой частотой подразумевается частота в 50-60 Герц.

Мощность постоянного тока

Итак, вы уже все в курсе, что любая нагрузка для электрического тока потребляет какую-либо мощность. Мощность постоянного тока выражается формулой:

P – это мощность, которая выражается в Ваттах (Вт,W)

I – сила тока, которую потребляет нагрузка, выражается в Амперах

U – напряжение, которое подается на нагрузку, выражается в Вольтах

Поэтому, чтобы найти мощность какой-либо нагрузки, которая подсоединена к постоянному току, достаточно перемножить значение силы тока и напряжения. Например, на этом фото мы видим вентилятор от компьютера, который подцепили к лабораторному блоку питания. Его мощность, как не трудно догадаться, составила P=IU=0,18 Ампер x 12 Вольт =2,16 Ватт.

Ваттметры для постоянного тока

Вы ведь не будете каждый раз таскать с собой громоздкий блок питания или два мультиметра, которые будут измерять и ток и напряжение? Поэтому, в настоящее время ваттметры представляют из себя законченные приборы, которые очень легко соединяются с потребляемой нагрузкой. На Алиэкспрессе я находил вот такие ваттметры для постоянного тока, которые показывают сразу и ток, и напряжение, и потребляемую мощность нагрузки. К проводам, где написано SOURCE цепляем источник постоянного тока, а к проводам LOAD цепляем нагрузку. Все элементарно и просто!

Некоторые из них идут в комплекте со шунтом

Схема подключения источника постоянного тока и нагрузки в таком ваттметре выглядит так

Ну и самый бюджетный вариант – это взять ампервольтметр и просто умножать значения тока и напряжения

Вот такой вольтамперметр рассчитан на максимальные параметры 100 Вольт и 50 Ампер. То есть, теоретически, он может измерять мощность до 5 кВт.

Мощность переменного тока

Мощность переменного тока вычисляется по формуле:

P – мощность, Ватт

I – сила тока, Ампер

U – напряжение, Вольты

cos φ – коэффициент мощности

Что еще за косинус фи? И что он вообще означает? Есть такие радиоэлементы как конденсаторы, катушки индуктивности, трансформаторы, электромеханические реле различные двигатели и прочие радиоэлементы, которые обладают какой-либо емкостью или индуктивностью.

Если вспомнить осциллограмму переменного напряжения из нашей домашней розетки, то она будет выглядеть вот так:

Если же запитать какую-нибудь нагрузку, типа лампочки накаливания, то у нас в дело пойдет также такой параметр как сила тока. Так как лампочка накаливания не обладает никакой емкостью или индуктивностью, то сила тока у нас будет синфазно меняться с напряжением. Синфазно – это означает одинаково, синхронно. Например, синхронное плавание. Там участники все делают вместе и одинаково.

Так вот, такой параметр как сила тока и напряжение на лампочке тоже действуют синфазно. Ниже красной синусоидой я показал силу тока, которая “бежит” через лампочку:

Видите? Она начинается в этом же месте, где и напряжение. Сила тока достигает максимума, и напряжение тоже достигает максимума в это же самое время, следовательно и мощность в этот момент тоже максимальная (P=IU). Сила тока равняется нулю и напряжение тоже равняется нулю в том месте, где пересекаются эти синусоиды, значит и мощность в этот момент тоже будет равняться нулю.

Но весь прикол в том, что каким-то чудом радиоэлементы, обладающие индуктивной или емкостной составляющей (конденсаторы, катушки, трансформаторы и тд) умудряются сдвигать синусоиду силы тока.

Предположим, будем питать от сети мой трансформаторный блок питания.

И у нас осциллограмма силы тока уже будет принимать примерно вот такой вид:

Что здесь произошло? Так как первичная обмотка трансформатора обладает индуктивностью, то эта самая индуктивность сдвинула осциллограмму силы тока. Более подробно можете прочитать в статье активное и реактивное сопротивление.

В зависимости от значения индуктивной или емкостной составляющей, сила тока может либо опережать либо отставать от напряжения. А чтобы измерить на сколько, для этого в обиход ввели фи ( φ), которая показывает этот сдвиг в градусах.

Короче говоря, не будем рассматривать тригонометрию, скажу просто, что для расчета мощности берут косинус значения этого угла.

Ваттметр цифровой на сетевое напряжение

В гостях у нас китайский ваттметр, приобретенный на распродаже в Алиэкспрессе.

Ну что же, давайте познакомимся с ним поближе.

Первая строка на ваттметре – это часы. Они начинают счет только тогда, когда в розетку ваттметра включена какая-либо нагрузка. Нагрузкой в нашем случае может быть любой электробытовой прибор: утюг, паяльник, светильник и так далее

Строкой ниже, с помощью кнопки “Energy”, мы можем выводить параметры электрического сигнала, такие как:

– напряжение (V, Вольт)

– сила тока (A, Ампер)

– коэффициент мощности (Power Factor) или cos φ (косинус фи,безразмерная величина, то есть измеряется чисто в цифрах)

Третья строка – это расчет стоимости электроэнергии. Измеряется в Киловаттах умноженных на Час (КВатт х час). Самая частая ошибка – это когда пишут кВатт/час. Запомните, там знак не деления, а умножения! Вот за эти киловатт-часы мы и платим денежку провайдерам электрической энергии ;-).

Сейчас никакая нагрузка не включена в розетку ваттметра. Смотрим на дисплей:

Ничего себе, почти 240 вольт.

Можно замерить частоту. 50 Герц – так и должно быть.

Так как в розетке нашего ваттметра нет никакой нагрузки, следовательно и сила тока также будет равняться нулю:

Ну и мощность также будет равняться нулю

Косинус фи и реактивная нагрузка

Например, мой самопальный простой блок питания, включенный в сеть и не питающий никакую нагрузку, все равно потребляет энергию, так как является трансформаторным. Напряжение сразу идет на первичную обмотку трансформатора.

Его не следует оставлять включенным в розетку, так как он все равно хоть и немного потребляет ток.

Включаю свой трансформаторный блок питания в сеть 220 Вольт. Итак, напряжение в розетке 236,8 Вольт:

К блоку питания я подцепил лампочку на 12 вольт. Итого, нагруженный блок питания у нас потребляет 0,043 Ампера.

Читайте также:  Usb flash. часть 3 - заключительная. протокол scsi

Power Factor – коэффициент мощности, он же косинус фи. Сейчас он у нас равен 0,42, так как нагрузка индуктивная.

Проверяем все это дело по формуле P=IU cos φ=0,043х236,8х0,42= 4,28 Ватт. Почти все сходится с небольшой погрешностью.

Косинус фи и активная нагрузка

Давайте проведем еще один опыт. Возьмем лампу накаливания на 220 Вольт и подцепим ее через ваттметр в сеть. Так как лампочка накаливания у нас не обладает ни индуктивностью, ни емкостью, то на графике синусоида силы тока и напряжения будет примерно выглядеть вот так. То есть синхронно:

Фи в этом случае равен нулю (сдвига фаз между ними нет). Вспоминаем школьный курс тригонометрии и помним, что косинус нуля – это единичка!

Проверяем на опыте.

Power Factor, он же косинус фи, высвечивает единичку. Все верно!

Замеряем потребляемую силу тока:

Считаем по формуле: P=IU cos φ=0,115х233,5х1= 26,9 Ватт. Все также сходится с небольшой погрешностью 😉

Немного отходя от темы, давайте еще напоследок глянем, какую мощность потребляет светодиодная лампа

Всего 6 Ватт! А светит она даже получше 25 Ваттной, которую я использовал в опытах. Вывод делайте сами.

Где купить ваттметр

Как я уже сказал, брал на Али. Выбирайте любой понравившийся на сетевое напряжение

7 лучших ваттметров

*Обзор лучших по мнению редакции expertology.ru. О критериях отбора. Данный материал носит субъективный характер, не является рекламой и не служит руководством к покупке. Перед покупкой необходима консультация со специалистом.

Широкое применение в промышленности и быту находят ваттметры. Они используются для измерения мощности бытовых электроприборов, определения суммарной стоимости потребляемой электроэнергии, выявления утечек тока и т. д. Принцип работы ваттметров достаточно прост, устройство регистрирует напряжение и силу тока проходящего через него тока, перемножает полученные данные и выдает на экране конечный результат в ваттах. В торговой сети нашей страны представлен широкий ассортимент ваттметров. Они отличаются по стоимости и функциональным возможностям. Рекомендации наших экспертов помогут потенциальным покупателям выбрать наиболее подходящую модель.

Рекомендации по выбору

Виды ваттметров. Существует несколько разновидностей ваттметров.

  1. Аналоговые устройства состоят из подвижной и неподвижной катушки, а также стрелочного индикатора. Приборы считаются устаревшими, но надежными и долговечными.
  2. Цифровые ваттметры оснащены микропроцессором, датчиком тока и дисплеем. Такие приборы могут применяться в качестве профессионального оборудования или портативных измерительных устройств.
  3. Бытовой ваттметр представляет собой сетевой адаптер (переходник). Он оснащен вилкой и розеткой, подключение электроприборов выглядит достаточно просто. При включении бытовой техники на ЖК дисплее ваттметра отразится мощность потребления, стоимость электроэнергии, а также некоторые другие параметры тока. Главным достоинством бытовых ваттметров является ценовая доступность.

Диапазон измеряемой мощности. При выборе ваттметра следует узнать о диапазоне измерения мощности.

  1. Нижний предел может колебаться от 0,1 до 6 Вт. Если к ваттметру будут подключаться маломощные электроприборы, то следует отдать предпочтение моделям с самым низким нижним диапазоном измерений (0,1 Вт).
  2. Максимальная мощность в бытовых приборах варьируется от 3500 до 4500 Вт. Выбор ваттметра зависит от суммарной мощности бытовых приборов, которые будут участвовать в измерениях. Поэтому перед покупкой следует открыть паспорта всех устройств и суммировать их потребляемую мощность.

Точность измерений. В бытовых целях обычно не требуется высокая точность от ваттметров. Однако многие модели демонстрируют небольшую погрешность (1-2%), чего достаточно для определения мощности или стоимости энергозатрат в доме или гараже.

Дополнительные опции. Для удобства в работе и длительного срока службы производители оснащают свои изделия некоторыми полезными опциями.

  1. Подсветка дисплея помогает снимать показания в темное время суток, не включая дополнительное освещение.
  2. Благодаря встроенной памяти ваттметр сохраняет последние результаты измерений. Это удобно для анализа энергопотребления.
  3. Защита от перегрузок предотвращает выход прибора из строя в случае скачков напряжения в электросети.

Мы отобрали в обзор 7 лучших ваттметров. Все они реализуются в российских магазинах. При распределении мест редакция журнала expertology отталкивалась от мнения экспертного сообщества, принимая во внимание отзывы отечественных потребителей.

Рейтинг лучших ваттметров

Номинацияместонаименование товарацена
Рейтинг лучших ваттметров1ROBITON PM-31 100 ₽
2МЕГЕОН 710172 665 ₽
3Energenie EHB12-11 079 ₽
4REXANT RX-81 380 ₽
5ROBITON PM-1668 ₽
6Energenie EG-EM1840 ₽
7PROCONNECT PC-7890 ₽

ROBITON PM-3

Простым и удобным в управлении электроизмерительным прибором является ваттметр ROBITON PM-3. Российская разработка выгодно отличается от конкурентов высокой измеряемой мощностью (4416 Вт). Суммарный ток электроприборов не должен превышать 16 А. Устройство предназначено для проведения замеров в сети с переменным напряжением в пределах 190-276 В. Эксперты по достоинству оценили широкие функциональные возможности, с помощью ваттметра можно определить мощность, силу тока, время, частоту, стоимость электроэнергии. Для работы в темноте производитель предусмотрел подсветку экрана. Модель завоевывает золото в нашем обзоре.

Отечественным пользователям прибор понравился за доступную цену, простоту в работе, широкие функциональные возможности. Из минусов отмечается мелкий шрифт букв на экране.

Достоинства

  • простота в управлении;
  • доступная цена;
  • многофункциональность;
  • подсветка экрана.

Недостатки

  • маленькие буквы.

МЕГЕОН 71017

Компактностью и легкостью (136 г) покорил экспертов российский ваттметр МЕГЕОН 71017. Устройство может работать в широком интервале температур (0. +45ºС), максимальная измеряемая мощность ограничивается 3520 Вт. Напряжение в сети может колебаться от 180 до 260 В, диапазон измеряемой силы тока составляет 0-16 А. Результаты измерений выводятся на жидкокристаллический дисплей, который оснащен светодиодной подсветкой. Еще прибор способен определять концентрацию углекислого газа в воздухе, это особенно полезно знать при работе в закрытых помещениях. Благодаря встроенной памяти данные можно сохранять. Модель получает серебро нашего обзора.

Российские потребители пока не спешат скупать ваттметры в магазинах. Одной из причин низкой популярности является высокая цена.

Достоинства

  • многофункциональность;
  • интуитивное меню;
  • дисплей с подсветкой;
  • определяет содержание углекислого газа.

Недостатки

  • высокая цена.

Energenie EHB12-1

Роль счетчика электроэнергии может играть ваттметр Energenie EHB12-1. Прибор умеет измерять и контролировать потребление электричества различными устройствами с суммарной силой тока 16 А. Все данные отражаются на жидкокристаллическом дисплее размером 2,8 дюйма, для управления есть 4 кнопки. Безопасность модели достигнута за счет установки защитных шторок розетки. А вот в точности ваттметр уступает лидерам обзора, демонстрируя погрешность 2%. Не предусмотрел производитель и подсветку экрана. Поэтому модель занимает третье место.

Отечественные пользователи лестно отзываются о качестве сборки, прочном корпусе, защитном исполнении розетки и встроенном аккумуляторе. К недостаткам они относят отсутствие подсветки дисплея.

Достоинства

  • многофункциональность;
  • простота управления;
  • защитные шторки розетки;
  • встроенный аккумулятор.

Недостатки

  • нет подсветки дисплея.

REXANT RX-8

Высокую точность измерений (погрешность 1%) демонстрирует российско-китайский ваттметр REXANT RX-8. Эксперты по достоинству оценили широкие возможности прибора, он может не только показывать параметры тока, но и подсчитывать суммарную стоимость потребленной энергии. Предельное показание мощности составляет 3600 Вт, максимальная сила тока всех прибором не должна превышать 16 А. Рабочая температура устройства находится в интервале 0. +50ºС, питается счетчик от трех батареек LR44/AG13. Ваттметр оснащен ЖК дисплеем и тремя кнопками управления.

Российские потребители довольны простотой и удобством работы ваттметра, качественной сборкой, широкими функциональными возможностями. Из недостатков отмечается отсутствие подсветки дисплея, небольшие буквы.

Достоинства

  • качественная сборка;
  • точность измерений;
  • широкие функциональные возможности;
  • простота применения.

Недостатки

  • нет подсветки дисплея;
  • мелкие буквы.

ROBITON PM-1

Самым доступным ваттметром в нашем обзоре стал прибор ROBITON PM-1. Устройство оснащено вилкой, розеткой, электронным блоком и ЖК дисплеем. Суммарная сила тока всех электроприборов не должна превышать 16 А. Эксперты отмечают достойную точность бюджетного ваттметра (1% погрешности). А вот подсветки в дисплее нет. В актив модели следует занести компактность, легкость, простоту применения. Предельная нагрузка по мощности составляет 3680 Вт. Счетчик способен работать в широком диапазоне температур (+5. +40ºС).

В отзывах отечественные пользователи хвалят устройство за низкую цену, многофункциональность, компактность. К недостаткам модели они относят непродуманный механизм обнуления и боязнь холода.

Достоинства

  • низкая цена;
  • широкие функциональные возможности;
  • компактность;
  • простота в применении.

Недостатки

  • нет подсветки дисплея;
  • непродуманный механизм обнуления.

Energenie EG-EM1

Замыкает ТОП-6 нашего обзора ваттметр Energenie EG-EM1. Эксперты отмечают такие достоинства прибора, как доступная цена и простота применения. С помощью устройства можно узнать о мощности электроприборов в пределах 5-3680 Вт, а также следить за стоимостью потребленной электроэнергии. Бюджетный ваттметр оснащен дисплеем с подсветкой, защитой от перегрузок по току. Для сохранения настроек и показаний модель питается от встроенного аккумулятора.

А вот точность измерений вызывает у потребителей определенные сомнения. Например, при включении лампочки 15 Вт на экране высвечивается 12 Вт, при измерении мощности 100-ваттной лампы прибор показывает 86 Вт. А мощность устройств, потребляющих меньше 6 Вт, на дисплее стремиться к 0.

Достоинства

  • доступная цена;
  • простота применения;
  • подсветка дисплея;
  • встроенный аккумулятор.

Недостатки

  • ограниченные функциональные возможности;
  • неточные показания.

PROCONNECT PC-7

Еще один бюджетный ваттметр попал в поле зрения наших экспертов. Модель PROCONNECT PC-7 отличается удобством в работе, позволяя получать пользователю информацию о потребляемой и накопленной мощности, суммарной стоимости потребленной электроэнергии. Прибор помогает выявить утечки тока, сэкономить на энергопотреблении. Суммарная нагрузка на ваттметр не должна превышать 16 А, а максимальная мощность ограничена 3520 Вт. Устройство оснащено ЖК дисплеем и тремя кнопками управления. Заявленная погрешность не превышает 1%.

На тематических форумах много лестных слов сказано в адрес российско-китайского изделия. Похвалы заслуживает доступная цена и простота в применении. Однако он не подходит для двухтарифного учета, достаточно скромно выглядят и функциональные возможности.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Загрузка ...
Adblock
detector