Рассчитывает потребление энергии. Рассчитывает количество потребленной электроэнергии. Записывает время в часах и минутах. Повышенная безопасность — имеется детский замок.
Ваттметр
Я думаю, вы все знаете, что электричество может изменить ситуацию. Например, вскипятить воду в чайнике, смолоть кофе в кофемолке, разогреть курицу в микроволновой печи и т.д. Все эти приборы создают нагрузку на электросеть. Но, как вы знаете, некоторые приборы «накручивают» счетчик очень быстро, а некоторые приборы вообще почти не потребляют электричества.
Если вы включите чайник и лампочку в комнате и оставите их гореть в течение часа, чайник «потребит» гораздо больше электроэнергии, чем та же лампочка. Дело в том, что в чайнике больше энергии, чем в лампочке. В этом случае можно сказать, что мощность чайника в единицу времени, например, в секунду, больше, чем мощность лампочки. Чтобы точно измерить, насколько больше электроэнергии потребляет чайник, чем лампочка, нам нужно измерить мощность чайника и лампочки.
Ваттметр — это прибор, измеряющий потребляемую нагрузкой мощность. Существует три группы ваттметров:
- низкой частоты и постоянного тока
- радиочастотные ваттметры
- оптические ваттметры
Поскольку наш сайт посвящен электронике и электротехнике, в этой статье мы рассмотрим только ваттметры постоянного тока и низкочастотные ваттметры. Низкая частота относится к частоте 50-60 герц.
Мощность постоянного тока
Все вы уже знаете, что любое энергопотребление использует определенный вид энергии. Мощность постоянного тока выражается следующей формулой:
P — мощность, выраженная в ваттах (Вт, W).
I — ток, потребляемый нагрузкой, выраженный в амперах.
U — напряжение, приложенное к нагрузке, выраженное в вольтах.
Поэтому для определения мощности нагрузки, подключенной к постоянному току, нужно просто перемножить значение тока и напряжения. На этом рисунке, например, мы видим компьютерный вентилятор, подключенный к лабораторному блоку питания. Его мощность, как легко догадаться, равна P=IU=0,18 ампера х 12 вольт =2,16 ватта.
Ваттметры для постоянного тока
Вы же не станете носить с собой громоздкий блок питания или два мультиметра, измеряющих ток и напряжение одновременно? Поэтому сегодня ваттметры — это интегрированные устройства, которые очень легко подключаются к нагрузке. На Aliexpress я нашел эти ваттметры для постоянного тока, которые показывают и ток, и напряжение, и потребляемую нагрузкой мощность. Вы подключаете источник постоянного тока к проводам с надписью SOURCE и подключаете нагрузку к проводам LOAD. Все очень просто и понятно!
Некоторые из них оснащены байпасом
Схема подключения источника постоянного тока и нагрузки к ваттметру выглядит следующим образом.
Самый экономичный вариант — взять амперметр и просто перемножить значения тока и напряжения.
Вольтметр, подобный этому, рассчитан максимум на 100 вольт и 50 ампер. Теоретически он может измерять мощность до 5 кВт.
Методы измерения мощности в электрических цепях
При проектировании электрических схем радиолюбители очень часто сталкиваются с проблемой измерения мощности, потребляемой радиокомпонентами. Специалисты по метрологии рекомендуют два метода, с помощью которых можно правильно рассчитать и определить значение. В этом случае необходимо подробно объяснить физический смысл величины и элементы, от которых она зависит.
Общие сведения
При проектировании оборудования важно уметь правильно рассчитать выходную мощность электрооборудования. Это особенно необходимо для долговечности прибора. Если изделие работает с износом, оно может выйти из строя сразу или со временем.
Это считается неприемлемым, поскольку существует оборудование, которое должно работать без сбоев (респираторы, контроль уровня метана в шахтах и т.д.), так как от них зависит жизнь человека. Наиболее важными характеристиками электричества являются: Мощность, ток, напряжение (разность потенциалов) и электропроводность (сопротивление) материалов.
Мощность потребителя
Мощность не следует путать с электричеством. Единицей измерения первого является ватт (Вт), названный в честь знаменитого физика Джеймса Ватта. Физический смысл 1 ватта — это потребление электроэнергии в единицу времени 1 секунда (1 ватт = потребление 1 джоуля за 1 секунду). Существуют производные единицы измерения: Милливатт (1 мВт = 0,001 Вт), Киловатт (1 кВт = 1000 Вт), Мегаватт (1 МВт = 1000 кВт = 1000000 Вт), Гигаватт (1 ГВт = 1000 МВт = 1000000 кВт = 1000000 Вт) и так далее. Для измерения электроэнергии используются специальные измерительные приборы, единицей измерения которых является Ватт*ч.
Ватт может быть связан с определенными физическими величинами. Последнее числовое значение называется электрической мощностью. Ваттметр — это измеритель электрической мощности. Однако его стоимость можно определить и другим способом. Для этого необходимо проанализировать физические величины, от которых она зависит.
Сила тока
Количество электрического заряда, проходящего через проводящий материал в единицу времени, называется электрическим током. Его сокращенно называют током или амперажем. Он обозначается буквами «I» или «i» и имеет направление (векторное значение). Ток измеряется в амперах (A). Существуют также производные единицы, образованные префиксами: 1 мА = 0,001 А, 1 кА = 1000 А и так далее. Вы можете измерить это значение с помощью амперметра. Для этого его необходимо последовательно соединить в цепь.
Физическое понятие тока в 1 А — это прохождение электрического заряда в 1 Кл (кулон) за 1 секунду через площадь поперечного сечения S. В 1 кулоне содержится около 6,241*10^(18) электронов.
В научном плане ток делится на постоянный и переменный. Первый тип не меняет своего направления в единицу времени, но его амплитудные значения могут меняться. Направление и амплитуда переменного тока изменяются по определенному закону (синусоидальный и несинусоидальный). Наиболее важным параметром является частота. Вид переменного тока определяется с помощью осциллографа.
Электрическое напряжение
Из уроков физики известно, что каждое вещество состоит из атомов, имеющих нейтральный заряд. Они состоят из субатомных частиц. К ним относятся: Протоны, электроны и нейтроны. Первые имеют положительный заряд, вторые — отрицательный, а третьи вообще не имеют заряда.
Методы измерения
Власть можно определить двумя способами: косвенно и прямо. В первом случае это делается с помощью измерителя тока и напряжения и осциллографа. Измеряются значения напряжения и тока, а затем по формулам рассчитывается мощность. Этот метод имеет недостаток: значение мощности определяется с некоторой погрешностью.
При прямом методе используется специальный измерительный прибор, называемый ваттметром. Он называется ваттметром и показывает мгновенное значение мощности. Каждый метод имеет свои преимущества и недостатки. Радиолюбитель сам определяет, какой метод лучше. Если изделие разрабатывается для обеспечения надежности, следует использовать прямой метод. В других случаях рекомендуется использовать косвенный метод.
Косвенный способ
Мощность в цепях постоянного и переменного тока определяется по-разному. Для каждого случая существуют свои законы и формулы. Однако мощность нельзя рассчитать, так как она указана на электроприборе. Расчет относится только к конструкции оборудования.
Для цепей постоянного тока применяется формула: P = U * I. Эта формула может быть получена из закона Ома для участка или полной цепи. Если рассматривается полная цепь, формула принимает другой вид, с учетом ЭМС (e): P = e * I. Основные расчетные соотношения:
- Для участка электрической цепи: P = I * I * R = U * U / R.
- Для полной цепи, в которой подключен электродвигатель или выполняется зарядка аккумулятора (потребление): P = I * e = I * e — sqr (I) * Rвн = I * (e — (I * Rвн)).
- В цепи присутствует генератор или гальванический элемент (отдача): P = I * (e + (I * Rвн)).
Эти соотношения не могут быть применены к цепям переменного тока, так как они подчиняются другим физическим законам. При измерении мощности в цепях переменного тока необходимо учитывать ее составляющие (активную, реактивную и полную мощность). Если в цепи есть только резистор, мощность считается активной. Если присутствует емкость или индуктивность, она является реактивной. Общий показатель — это сумма активной и реактивной составляющих.
Формула такого вида используется для расчета первого типа физической величины. Значения тока и напряжения — среднеквадратичные значения, а cos (a) — косинус угла между ними. Для определения реактивной мощности используется следующая формула: Qp = I * U * sin (a). Если нагрузка в цепи индуктивная, значение будет больше 0. В противном случае он будет меньше 0. Полная мощность P определяется следующей зависимостью: P = Pa + Qp.
Прямое определение величины
Ваттметры используются для определения величины мощности в цепях переменного и постоянного тока. В них используются либо электродинамические, либо ферродинамические механизмы. Электродинамические приборы выпускаются в виде портативных устройств. Они имеют высокий класс точности. Измерители мощности рекомендуются для точных расчетов в цепях постоянного и переменного тока до 5 кГц.
Ферродинамические измерители выпускаются в виде электронных блоков, которые встраиваются в измерительные стенды или панели. Их основное назначение — контроль приблизительного тока потребления электрооборудования. Они имеют низкий класс точности и используются для измерения значений мощности переменного тока. При постоянном токе погрешность увеличивается, поскольку она вызвана искажением петли гистерезиса ферромагнитных сердечников.
Устройство и принцип работы
Ваттметры делятся на два варианта в зависимости от конструкции измерительных цепей прибора.
Аналоговый
Аналоговые сигналы являются непрерывными по своей природе. Электродинамические измерители используются для измерения силы электрического тока, протекающего через цепь. Аналоговый гальванометр работает на основе электромагнитного взаимодействия между двумя катушками. Один из них, электродинамический статор, постоянно соединен с прибором и прикреплен к его раме (нижней части корпуса). Катушка статора намотана толстым эмалированным проводом (диаметром до 1 мм и более). Его толщина небольшая. Он подключается последовательно с нагрузкой без дополнительных резисторов.
Ротор или звуковая катушка движется в поле катушки статора. Он установлен на валу таким образом, что при отклонении в любую сторону не происходит смещения зазора статора. Он намотан тонкой эмалированной проволокой и имеет гораздо большее сопротивление (и количество витков). Если бы они были намотаны одинаковой толстой проволокой, результат гальванометрии был бы визуально неразличим. Он подключается параллельно нагрузке через высокоомный резистор. Это, в свою очередь, предотвращает короткое замыкание в цепи и между катушками — и выход гальванометра из строя.
Когда ваттметр подключен к сети — или, скорее, когда сеть активируется ваттметром — подвижные и неподвижные катушки генерируют свои магнитные поля. Эти поля взаимодействуют друг с другом, и катушка ротора поворачивается на определенный (рассчитанный) угол. Стрелка с плоской пружиной подвешена к валу катушки. Последний возвращает саму стрелку в исходное положение (ноль) — сразу после отключения ваттметра от сети. Направление стрелки совпадает с плоскостью звуковой катушки — они соединены.
Конец неуравновешенной стрелки может ударить по пластине весов с показаниями и градуировкой и застрять на самих весах при их движении. Чтобы предотвратить разбалансировку указателя, производитель уравновешивает его с помощью металлической пружины, установленной на валу, вокруг которого вращается сама катушка.
Спиральная пружина может быть заменена противовесом на коаксиальном конце нижней части указателя, или одна может дополнять другую.
Эта конструкция напоминает крошечную шкалу или каплю на индикаторе уровня жидкости, которая находится в идеальном равновесии, в центре. Сам противовес сваривается из легкоплавкого металла или сплава. Индикатор уравновешивается спиртовым уровнем — в лежачем и вертикальном положении гальванометра. Если прибор упадет и противовес сломается, гальванометр будет разрушен и подлежит утилизации.
Это важно: количество градусов, на которое поворачивается катушка, соответствует количеству вольт-амперов, протекающих через цепь. Некоторые модели оборудования, например, электрокардиометр, имеют регистратор вместо гальванометра — они распечатывают таблицы значений тока, напряжения и мощности или выводят график мощности на бумажный рулон.
Сфера применения
Измерение мощности, потребляемой оборудованием, является обычной задачей для ваттметров. Он используется в различных отраслях промышленности, где вырабатывается электроэнергия, производятся машины и приборы всех видов, обслуживаются и ремонтируются бытовые и промышленные приборы и электрооборудование. Ваттметр — это электромеханический или полностью электронный счетчик киловатт-часов, установленный на входе в дом, квартиру, офис, магазин или завод.
Однако ваттметр — это более продвинутая версия счетчика электроэнергии. Это один из самых эффективных инструментов для ремонта бытовой электроники (вплоть до компьютеров) и для радиолюбителей.
Задача ваттметра — рассчитать, сколько энергии может сэкономить конкретный прибор без потери функциональности или производительности.
Применение ваттметра:
- определение мощности устройств;
- тестирования электрических цепей и схем – частично или полностью;
- испытание электроустановок;
- тестирования устройств и оборудования на наличие неисправностей;
- потребительский расчёт и учёт электроэнергии.
В последнем случае ваттметр выполнен в виде удлинителя с различными розетками, подключаемыми через сам прибор, кнопками управления и цифровой шкалой или встроенным ЖК-дисплеем. Это комплексное решение — включается в розетку и готово к использованию.
Разновидности и обозначения
Ваттметры делятся на следующие группы в зависимости от частоты измеряемого тока:
- низкочастотные и постоянного тока;
- радиочастотные (потребляемой и поглощаемой мощности);
- оптические.
Низкочастотные
Низкочастотные ваттметры используются в сетях переменного тока и в электрических системах постоянного тока. Низковольтные ваттметры делятся на однофазные и трехфазные. Варметры используются для определения реактивной мощности в сети. С помощью цифрового вольтметра можно измерить активную и реактивную мощность. Ваттметры маркируются буквой C и рядом с ней цифрой, указывающей класс точности прибора, пределы измерения мощности и модель, например, C301, D8002, D5071.
Радиочастотные по поглощению
Внушительное подмножество ваттметров используется для измерения потребляемой мощности на радиочастотах. Они делятся на различные типы в зависимости от наличия различных типов и разновидностей датчиков, с которых снимаются показания. Для радиочастот подходящими датчиками являются термопары, термисторы и пиковые детекторы, гальваномагнитные элементы и разнонаправленные силовые элементы. Однако радиочастотное излучение часто отражается, поэтому ваттметр измеряет поглощенную мощность, а не мощность, достигающую датчика.
Термисторные ваттметры содержат приемный преобразователь на основе термистора или вольтметра. К нему подключается измерительный мост. Для нагрева термистора используется обычный источник переменного тока. Термистор изменяет свое сопротивление при нагревании. Температура нагретого термистора определяется уровнем мощности сигнала, воздействующего на термистор.
Разница между мощностью переменного тока, которая нагревает сам термистор, и падающей радиочастотной мощностью используется для расчета фактической измеряемой мощности.
В процессе измерения энергия искры, потребляемая термистором — вместе с переменным током — не приводит к существенному изменению сопротивления термистора. Он стабилен благодаря работе измерительного моста, который реагирует на изменение тока нагрева термистора. Раньше вся эта схема работала с ручными настройками — теперь задачу настройки взял на себя цифровой блок, автоматически вмешивающийся в указанные параметры. Терморезисторные ваттметры работают с потребляемой мощностью до нескольких милливатт. Этот предел превышается входными делителями мощности, что приводит к еще более ненадежным измерениям, например, M3-22A, M3-28.
Ваттметры. Виды и применение. Работа. Примеры и параметры
Одним из свойств, характеризующих состояние цепи, является мощность. Это свойство отражает величину работы, совершаемой электрическим током в данный момент времени. Мощность устройств, включенных в цепь, не должна превышать пропускную способность сети. В противном случае возможны сбои в работе, короткое замыкание или возгорание. Сила электрического тока измеряется с помощью специальных приборов, называемых ваттметрами. При постоянном токе мощность рассчитывается путем умножения напряжения на силу тока (для этого требуется амперметр и вольтметр). В цепи переменного тока ситуация иная, и необходимы измерительные приборы. Вольтметр измеряет работу электрооборудования и регистрирует потребляемый ток.
Разновидности
Сначала измеряется напряжение, затем сила тока, а затем на основе этих данных измеряется мощность. Ваттметры делятся на цифровые и аналоговые в зависимости от метода измерения, преобразования и выхода.
Аналоговые ваттметры делятся на самопишущие и показывающие приборы. Они определяют активную мощность части цепи. На дисплее ваттметра есть шкала и стрелка. Шкала разделена на деления и значения мощности в ваттах.
Конструктивные особенности и принцип работы
Аналоговые ваттметры являются широко используемыми, точными измерительными приборами и относятся к электродинамическим системам.
Принцип работы основан на взаимодействии двух катушек друг с другом. Одна катушка цельная, имеет толстый провод катушки, небольшое количество витков и низкое сопротивление. Он подключается последовательно с нагрузкой. Вторая катушка движется. Он состоит из тонкой проволоки с большим количеством витков и имеет высокое сопротивление. Он подключается параллельно нагрузке и имеет дополнительный резистор для предотвращения короткого замыкания обмоток.
Когда устройство подключается к сети, в обмотках возникают магнитные поля, и их взаимодействие создает вращающий момент, который отклоняет подвижную обмотку с прикрепленной 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 состоят из термисторов, термопар и приборных трансформаторов.
Мгновенные значения измеряемых напряжений и токов передаются через преобразователь на внутренний микропроцессор. Здесь рассчитывается мощность. Результат отображается на экране, а также передается на внешние устройства.
Электродинамические устройства, имеющие широкий спектр применения, подходят для переменного и постоянного тока. Индуктивные ваттметры используются только для переменного тока.
Диапазон применения
Основная область применения ваттметров — энергетика, машиностроение и ремонт электроприборов. Ваттметры также часто используются в домашних хозяйствах. Их покупают компьютерные любители и радиолюбители для расчета экономии электроэнергии.
Ваттметры используются для:
- Вычисления мощности устройств.
- Проведения тестов электрических цепей, некоторых их участков.
- Проведения испытаний электроустановок, в качестве индикаторов.
- Проверка действия электрооборудования.
- Учет потребления электроэнергии.
Определенные версии электроприборов (ваттметры).
Бытовая техника, произведенная в Китае
В руководстве описаны все функции прибора и его технические характеристики.
По сути, это прибор, который измеряет мощность различных электрических потребителей. Как это работает? Вы включаете его в розетку и подключаете к розетке потребителя, мощность которого вы хотите измерить. С его помощью можно измерить мощность электроприбора за определенный период времени, а затем даже рассчитать, сколько ваш холодильник или другой прибор платит за электроэнергию.
8 лучших ваттметров
Ваттметр, или счетчик энергии, — это компактный измеритель мощности (ваттметр), который измеряет потребление электроэнергии (киловатт/час) домашним или другим прибором. Его более крупный аналог — стационарно установленный счетчик, прикрепленный к электросети, ведущей к объекту недвижимости. Он отвечает за суммарную мощность всех потребителей энергии. Бытовые счетчики используются в частном порядке для индивидуальных потребителей, в мастерских по ремонту бытовой техники и электронных приборов. Современная разработка в области ваттметров — это умные розетки с дистанционным управлением через интернет с помощью смартфона.
Не забудьте подписаться на наш Telegram-канал.
Лучшие бытовые ваттметры
Это компактное устройство, которое подключается к сети параллельно. В большинстве случаев дозатор и выпускное отверстие находятся в одном корпусе. Оснащен функцией определения потребляемой мощности (минимальной и максимальной) за единицу времени.
Он отображает значение напряжения в сети, время работы потребителя электроэнергии и расчет стоимости электроэнергии за рабочий период.
ROBITON PM-1 – недорогой
Устройство для мониторинга потребления электроэнергии из сети потребителем. Сочетает в себе вилку, розетку, электронный блок и дисплей для считывания результатов.
Он рассчитывает мощность одной нагрузки, подключенной через устройство. Он определяет количество электроэнергии, потребленной за определенный период, и рассчитывает стоимость использованной энергии.
Преимущества:
- Компактный, простой, стоит недорого.
- Можно работать со всей бытовой техникой.
- Определяет количество электроэнергии, потребляемой нагревателем.
Недостатки:
- Непродуман механизм обнуления.
- Работает только в тепле.
HiDANCE 3680W AC Power Meter – цифровой прибор
Компактный электронный бытовой прибор с расширенными возможностями. Он может определять уровень переменного напряжения и тока. Рассчитывает потребляемую мощность и коэффициент мощности.
Включает возможность расчета стоимости потребленной энергии. Используется для тестирования бытовой техники, электронных устройств и электронагревателей всех видов с целью расчета экономической эффективности.
Преимущества:
- Симпатичный, аккуратно собранный цифровой приборчик.
- Точность измерений, наглядное отображение результатов.
- Несколько режимов.
Недостатки:
- Приходится вновь вводить цену после обнуления полученных результатов.
- Штырьки у вилки не припаяны, а приварены.
Espada TSL 1500WB – оптимален для дома
Простой в освоении и использовании электронный ваттметр для проверки энергопотребления бытовых приборов. Очень практично для проверки энергопотребления при выборе отопительного прибора. Устройство показывает текущий уровень мощности, стоимость и затраты энергии за короткое время.
Он помогает рассчитать тепловую эффективность и затраты в течение отопительного сезона. Вы также можете ввести данные для счетчика вторичного тарифа. Выдает предупреждения о ненормальной работе или перегреве, питании.
Преимущества:
- Хорошая точность, скорость замера.
- Подсветка дисплея, крупные цифры.
- Расчёт стоимости электроэнергии.
Недостатки:
- Подсветка не постоянна.
- Затруднённая смена источника питания.
Лучшие интеллектуальные ваттметры
Современной разработкой в бытовых ваттметрах является наличие внутреннего электронного модуля, который связывается с владельцем через интернет. Управление осуществляется дистанционно с помощью смартфона или других средств.
Функциональные возможности были расширены благодаря улучшенному программированию — отключение в аномальных или аварийных условиях, передача сигнала на телефон или электронную почту. Помимо бытовых задач, цифровой таттометр также полезен для лабораторий, занимающихся разработкой бытовой техники — он предлагает возможность построения графиков и диаграмм с учетом реального времени.
TP-Link HS110 – замеры на расстоянии
Управление и измерения могут осуществляться удаленно через интернет с помощью смартфона или другого электронного устройства. Система может автоматически включать и выключать потребителей электроэнергии.
Дистанционный мониторинг потребления энергии позволяет выбрать оптимальный режим работы бытовых приборов или систем отопления и помогает установить необходимую мощность.
Преимущества:
- Возможность дистанционного управления и контроля.
- Небольшая, работает со всеми бытовыми приборами.
- Цена, для такого уровня.
Недостатки:
- Чувствителен к качеству интернета и наличию связи.
Edimax SP 2101W – интеллектуальный прибор
Интеллектуальный ваттметр-переключатель с функцией измерения мощности. Его можно подключить к любой обычной розетке.
Подключает электронные системы и людей, контролирует потребление электроэнергии, включает или выключает бытовые приборы вручную, по команде или в соответствии с заданным расписанием.
Он контролирует работу бытовых приборов и автоматически отключает питание в случае аномалий. Дополнительная передача сигнала тревоги в автоматическом режиме.
Преимущества:
- Самая настоящая «умная» розетка с контролем мощности.
- Помощь в выработке экономного режима.
- Сохранение результата в течение года.
Недостатки:
- Возможно, цена. Сэкономленной энергии не так уж много, не окупится.
Energenie EGM-PWM – зелёная энергетика
Ваттметр из «зеленой» линейки энергосберегающих приборов. Он регистрирует параметры сети, рассчитывает значения мощности и отображает графики и диаграммы.
Программное приложение рассчитывает потребление энергии за требуемый период времени. Постоянного соединения с персональным компьютером нет; связь может осуществляться по внешней команде или по заранее заданной программе.
Преимущества:
- Точность, снятие информации в любое время.
- Программирование на заданное время.
- Удобен при отоплении дачи.
Недостатки:
- Купив один, попользовавшись, хочется докупить ещё. Но оправданы траты?
