Wattmetry – typy a použití, schéma zapojení, vlastnosti použití » Elektrikář Info

Každý spotřebič napájený z elektrické sítě spotřebovává určitou energii. Výkon charakterizuje v tomto případě rychlost, jakou elektrická síť vykonává práci nezbytnou pro provoz konkrétního zařízení nebo obvodu, který je z této sítě napájen. Síť samozřejmě musí být schopna zajistit tento výkon bez přetížení, jinak může dojít k nehodě.

Pro měření spotřeby energie v obvodech střídavého proudu se používají speciální zařízení – wattmetry. Wattmetry ukazují aktuální spotřebu energie a některé z nich dokonce dokážou vypočítat množství energie v kilowatthodinách spotřebované za určitou dobu, když spotřebitel pracoval. V tomto článku se podíváme na několik hlavních typů wattmetrů.

Wattmetry se používají v různých oblastech průmyslu a každodenního života, zejména v elektroenergetice a strojírenství. Kromě toho jsou wattmetry často užitečné v každodenním životě.

Používají se k určení výkonu různých domácích spotřebičů, k výpočtu přibližných nákladů na elektřinu za měsíc, k diagnostice zařízení, k testování sítí a jednoduše jako vizuální indikátory. Existují panelové wattmetry, wattmetry ve formě síťových adaptérů, digitální a analogové wattmetry.

Princip činnosti těchto zařízení je obecně jednoduchý: měří se napájecí napětí a spotřeba proudu a výkon se určuje jako součin těchto hodnot s přihlédnutím k účiníku zkoumaného obvodu. Účiník je určen fázovým rozdílem mezi proudem a napětím. Digitální wattmetry zobrazují hodnoty na displeji nebo je digitálně zaznamenávají, zatímco analogové wattmetry zobrazují hodnoty pomocí šipky na stupnici.

Elektrodynamické měřicí přístroje

Zařízení založená na principu interakce dvou magnetických polí vytvářených proudy tekoucími ve dvou různých cívkách v konstrukci a principu činnosti se nazývají elektrodynamická.

Jedna z těchto cívek je pevně fixována a druhá, umístěná uvnitř první, se může otáčet kolem své osy a je držena v určité výchozí poloze spirálovými pružinami. Podle výchylky pohybující se cívky lze přímo posoudit sílu proudu procházejícího cívkami.

V závislosti na údajích zařízení a způsobu jeho zapnutí lze tímto zařízením měřit buď proud v obvodu (ampérmetr), nebo napětí na svorkách obvodu (voltmetr), nebo spotřebovanou energii v obvod (wattmetr).

Protože se směr elektrického proudu protékajícího oběma cívkami elektrodynamického měřicího zařízení mění současně, zůstává směr interakční síly mezi cívkami při změně směru proudu dodávaného do zařízení nezměněn. Proto jsou takové měřicí přístroje vhodné pro měření střídavého i stejnosměrného proudu.

Analogové wattmetry

Mezi analogová zařízení patří wattmetry elektrodynamického systému. Jejich práce je založena na interakci dvojice cívek, z nichž první je stacionární a druhá je pohyblivá, to znamená, že se může vychýlit do strany. Pevná cívka je spojena s proudem a pohyblivá cívka je spojena s napětím.

Pevná cívka má malý počet závitů a je zapojena sériově do obvodu měření výkonu, zatímco pohyblivá cívka má výrazně větší počet závitů a je připojena přes rezistor paralelně k testovanému zařízení.

Čím více proudu prochází stacionární cívkou, tím více její magnetické pole vychyluje pohybující se cívku spojenou se šipkou. Stupnice přístroje je odstupňována ve wattech. Jak jste již pochopili, zde se automaticky bere v úvahu proud, napětí a účiník obvodu.

Schéma zapojení wattmetru:

Schéma zapojení pro wattmetr z krytu zařízení D5065:

Výkon třífázového systému lze měřit pomocí tří wattmetrů připojených ke každé fázi. Problém však lze vyřešit jednodušším způsobem.

Při rovnoměrném zatížení bylo možné provádět měření pomocí jediného wattmetru. Pro nerovnoměrnou zátěž a třívodičový systém použijte dva wattmetry (nebo jeden speciálně navržený wattmetr, tzv. dvoučlánkový). Pro nerovnoměrnou zátěž a čtyřvodičový systém použijte tři wattmetry nebo jeden tříprvkový.

Někdy se k měření jalového výkonu používají sinusové wattmetry, u kterých je odchylka pohyblivé části úměrná nikoli kosinusu, ale sinusu fázového úhlu mezi proudem a napětím.

Provedení wattmetrů pro měření jalového výkonu je stejné jako pro činný výkon. Jediný rozdíl je v tom, že u sinusových wattmetrů je uměle vytvořen fázový posun o 90° mezi napětím a proudem v paralelním obvodu. Sinusové wattmetry nebo někdy nazývané varmetry se zapínají pomocí stejných měřicích obvodů jako wattmetry pro měření činného výkonu.

Při nerovnoměrném zatížení ve čtyřvodičovém vedení jsou sériová vinutí tří wattmetrů připojena k lineárním vodičům a paralelní obvody jsou připojeny k lineárním vodičům a nulovému vodiči. Výkon třífázového obvodu se určuje jako součet odečtů wattmetru. Je možné použít jeden tříprvkový wattmetr.

Digitální wattmetry

Digitální wattmetr funguje úplně jinak. Proud se měří nepřímo pomocí Ohmova zákona odhadem poklesu napětí na kalibrovaném bočníku a napětí se měří pomocí obvodu digitálního voltmetru. Snímač proudu nemusí být nutně bočník, ale také proudový transformátor.

Okamžité proudové a napěťové parametry naměřené obvodem jsou zpracovávány mikroprocesorem, který na základě těchto údajů vypočítává spotřebu elektrické energie a také množství celkové elektrické energie, kterou spotřebitel za dobu měření spotřeboval. Výsledek se zobrazí na digitálním displeji přístroje.

Analogová zařízení lze často nalézt ve formě panelů, modulárních produktů a digitální zařízení lze nalézt ve formě profesionálních zařízení a přenosných zařízení.

Domácí wattmetr

Velmi častým příkladem jednoduchého digitálního wattmetru je domácí wattmetr v podobě síťového adaptéru – adaptéru. Je určen ke sledování spotřeby energie a také k rychlému odhadu nákladů na elektřinu v domácnosti. Wattmetr se zasune do zásuvky, ze které je obvykle napájeno zařízení, jehož spotřebu je potřeba zjistit. Poté se zástrčka samotného zařízení zapojí do zásuvky wattmetru.

Stisknutím odpovídajícího tlačítka začne wattmetr počítat čas a zaznamenávat množství elektřiny spotřebované od tohoto okamžiku, tedy energii, která byla vydána jeho zásuvkou. Náklady na elektřinu se také počítají, pokud je přednastavena cena za kilowatthodinu. Zatímco zařízení běží a wattmetr měří výkon, cena na displeji se pravidelně aktualizuje. Wattmetry tohoto typu jsou schopny měřit výkony až 3600 W.

Jakmile zařízení zasunete do zásuvky a zapojíte, displej začne okamžitě odpočítávat čas a v reálném čase zobrazuje spotřebu energie. Pomocí tlačítek můžete přepínat zobrazovaný parametr z výkonu na proud, na napětí, zobrazit špičkový výkon, minimální výkon atd.

Navíc na displeji vidíte frekvenci střídavého proudu v zásuvce. Nastavením ceny za kilowatthodinu elektřiny pomocí domácího wattmetru můžete odhadnout náklady na elektřinu spotřebovanou lednicí, počítačem, ventilátorem, klimatizací, topením, ohřívačem vody atd.

Profesionální wattmetry

Profesionální wattmetry se vyznačují rozšířenou funkčností a vyšší třídou přesnosti. Tyto přístroje umožňují otestovat jednodušší měřicí přístroje a samy jsou schopny měřit výkon v mnohem širším rozsahu proudů, napětí a frekvencí než domácí.

Profesionální wattmetr je dražší, jako každý stacionární přístroj této třídy, už jen kvůli zvýšeným požadavkům na přesnost a kvalitu měření. Profesionální wattmetry často nejsou kritické pro tvar proudu, dokážou měřit střídavé a stejnosměrné, sinusové, obdélníkové, pulzující a pilové proudy a přitom vypočítat spotřebu energie s uvedením účiníku a charakteru zátěže (jalové, indukční, kapacitní); , smíšené). K dispozici pro jednofázové i třífázové obvody.

Analogový wattmetr jako součást profesionální laboratorní měřicí sady K540:

Panelové wattmetry

Pro měření a indikaci činného a jalového výkonu v třífázových nebo jednofázových sítích na střídavý proud jsou užitečné panelové vestavěné wattmetry. Indikátor zobrazuje aktuální hodnotu výkonu ve formě čísel na svém displeji, který může mít obvykle až čtyři číslice, aby byla zajištěna dostatečně vysoká přesnost. Zařízení vypadá jako druh měřicí hlavy namontované v pouzdře.

Obvyklým využitím wattmetrů tohoto typu jsou indikační panely různých elektrických zařízení pracujících v sítích s frekvencí 50 Hz, tedy těch, kde je wattmetr instalován napevno a nelze jej již sejmout. Je možné propojit wattmetr s elektronickými obvody, které upravují činnost obvodu, ve kterém je instalován, v závislosti na dynamice spotřeby činného nebo jalového výkonu.

• Zemnící vodič – průřez, značení, barva, zapojení, požadavky na zemnící vodiče
• Napětí, odpor, proud a výkon – základní elektrické veličiny
• DC napájecí zdroje

Doufám, že vám byl tento článek užitečný. Podívejte se také na další články z kategorie Elektrická energie v každodenním životě i v práci » Pomoci začínajícím elektrikářům

Přihlaste se k odběru našeho kanálu na Telegram: World of Electricity

Zde můžete zanechat komentář, položit otázku a jen chatovat:
Chat na elektrická témata

Sdílejte tento článek se svými přáteli:

Jednou z vlastností, která charakterizuje stav elektrického obvodu, je výkon. Tato vlastnost odráží hodnotu práce vykonané elektrickým proudem za určitý čas. Výkon zařízení zařazeného do elektrického obvodu nesmí překročit výkon sítě. V opačném případě může dojít k poruše zařízení, zkratu nebo požáru. Měření výkonu elektrického proudu se provádí pomocí speciálních přístrojů – wattmetrů. V případě stejnosměrného proudu se výkon vypočítá vynásobením napětí proudem (potřebujete ampérmetr a voltmetr). Ve střídavém obvodu jsou věci jiné a budete potřebovat měřicí přístroje. Wattmetr měří provozní režim elektrického zařízení a zaznamenává spotřebu elektrické energie.

Odrůdy

Nejprve se změří napětí, poté proud a následně se na základě těchto údajů změří výkon. Podle způsobu měření, převodu parametrů a výstupu výsledků se wattmetry dělí na digitální a analogové typy.

<strong>Digitální</strong> Wattmetry měří činný a jalový výkon. Na obrazovce se také zobrazuje napětí, proud a spotřeba elektřiny za určité časové období. Parametry měření se zobrazují na počítači.

Analogový Wattmetry se dělí na záznamová a indikační zařízení. Určují činný výkon části obvodu. Obrazovka wattmetru je vybavena stupnicí a šipkou. Stupnice je odstupňována po dílcích a hodnotách výkonu, ve wattech.

<strong>Konstrukční vlastnosti a princip činnosti</strong>

Analogové wattmetry jsou široce používané, měří přesně a jsou zařízeními elektrodynamického systému.

Princip jejich činnosti je založen na interakci dvou cívek. Jedna cívka je stacionární, se silným drátem vinutí, malým počtem závitů a nízkým odporem. Je zapojen do série se spotřebitelem. Druhá cívka se pohybuje. Jeho vinutí se skládá z tenkého vodiče se značným počtem závitů, jeho odpor je vysoký. Je připojen paralelně ke spotřebiči a je vybaven dodatečným odporem, aby se zabránilo zkratům vinutí.

Při připojení zařízení k síti vznikají ve vinutích magnetická pole, jejichž vzájemným působením vzniká moment, který vychyluje pohybující se vinutí s připojenou šipkou o vypočítaný úhel. Hodnota úhlu závisí na součinu napětí a proudu v určitém časovém okamžiku.

Hlavním principem činnosti digitálního wattmetru je předběžné měření napětí a proudu. Pro tyto účely jsou připojeny: v sériovém obvodu ke spotřebiči zátěže – proudový snímač, v paralelním obvodu – napěťový snímač. Tyto snímače jsou obvykle vyrobeny z termistorů, termočlánků, měřicích transformátorů.

Okamžité parametry měřeného napětí a proudu jsou přes převodník zasílány do interního mikroprocesoru. Zde probíhají výpočty výkonu. Výsledek informací se zobrazí na obrazovce a také se přenese na externí zařízení.

Zařízení elektrodynamického typu, která mají široké uplatnění, jsou vhodná pro střídavý i stejnosměrný proud. Wattmetry indukčního typu se používají pouze pro střídavý proud.

<strong>Rozsah použití</strong>

Hlavními oblastmi použití wattmetrů jsou elektroenergetika, strojírenství a opravy elektrických zařízení. Wattmetry se také často používají v každodenním životě. Kupují je specialisté na elektroniku, specialisté na výpočetní techniku ​​a radioamatéři pro výpočet úspor ve spotřebě elektrické energie.

Wattmetry se používají pro:

• Výpočet výkonu zařízení.
• Provádění zkoušek elektrických obvodů a některých jejich úseků.
• Provádění zkoušek elektrických instalací, jako indikátorů.
• Kontrola provozu elektrických zařízení.
• Účtování spotřeby elektřiny.

Některé varianty přístrojů (wattmetry).

<strong>Domácí spotřebiče vyrobené v Číně</strong>

Pokyny popisují všechny provozní režimy tohoto zařízení a jeho technické vlastnosti.

V podstatě se jedná o zařízení, které měří výkon různých elektrických spotřebičů. Jak to funguje? Zasunete do zásuvky a do zásuvky tohoto zařízení zasunete zástrčku spotřebiče, jehož výkon chcete měřit. S tímto přístrojem změříte výkon libovolného spotřebiče po určitou dobu a následně si s jeho pomocí můžete třeba i spočítat, kolik peněz vaše lednička nebo jakékoli jiné zařízení utratí za elektřinu.

Zařízení má vestavěnou baterii. Je potřeba si zapamatovat výkon, který jste naměřili, a ten pak použijete pro výpočet ceny. Na předním panelu zařízení je pět tlačítek: přepínání režimu, indikátor ceny, přepínač nahoru-dolů, tlačítko reset, pokud zařízení narazí na nějakou závadu.

Vlastnosti zařízení jsou vyznačeny na těle:

• Provozní napětí 230 voltů.
• Frekvence 50 Hz.
• Maximální proud 16 ampér.
• Rozsah měřeného výkonu je 0-3600 wattů.

Provoz zařízení.

Zapojíme do zásuvky.

Zařaďme do něj stolní LED lampu.

Na displeji se okamžitě zobrazí doba, po kterou se měří výkon spotřebiče, v tomto případě lampy. 0,4 wattu je výkon vypnuté lampy. Zapneme lampu v provozním režimu spotřebovává 10,3 wattu. Cenu za kilowatt jsme neuvedli, takže jsou tam nuly.

Naše lampa může změnit výkon světla. Se zvyšujícím se světlem lampy se zvyšuje výkon. Při zapnutí druhého režimu se nahoře zobrazuje také provozní doba, ve druhém poli kilowatthodiny, protože zařízení nepracovalo ani jednu hodinu, se zobrazují nuly. Počet dní, po které byl tento spotřebitel měřen, je uveden níže.

V dalším režimu druhé pole zobrazuje síťové napětí a aktuální frekvence je zobrazena níže. Čas se ve všech režimech zobrazuje v horní části displeje. Při přepnutí do dalšího režimu je aktuální síla zobrazena uprostřed. Níže je uveden parametr určitého faktoru, o kterém zatím neexistují žádné údaje, protože výrobcem zařízení je Číňan.

Pátý režim ukazuje minimální výkon. Šestý režim je maximální výkon.

Bude zajímavé sledovat hodnoty těchto režimů, když počítač běží. Například v režimu spánku, s běžnou otevřenou plochou nebo při spuštění výkonné hry.

V dalším režimu se náklady na elektřinu nastavují pomocí nastavovacích tlačítek pro výpočet nákladů na spotřebu energie. Můžete si tak změřit a spočítat spotřebu jakéhokoli vašeho domácího spotřebiče a zařízení a budete vědět, která zařízení jsou ekonomická a která naopak spotřebovávají příliš mnoho elektřiny.

Toto zařízení má nízkou cenu, asi 14 dolarů. To je malá cena, kterou je třeba zaplatit za optimalizaci nákladů pomocí výpočtu spotřeby energie zařízení.

<strong>Digitální multifunkční zařízení CM 3010</strong>

Wattmetr slouží k měření napětí, frekvence, výkonu, stejnosměrného a střídavého proudu s jednou fází. Je také určen k ovládání podobných zařízení s menší přesností.

Rozsah měření proudu 0,002 – 10 ampér.

Měření napětí:

• Přímo od 1 do 1000 voltů.
• Střídavě od 1 do 700 voltů.
• Frekvence se měří v rozsahu 40-5000 hertzů.

Chyba měření:

• Proud, napětí, DC výkon +0,1%.
• Proud, napětí, střídavé napájení +0,1 % ve frekvenčním rozsahu 40-1500 Hz.
• Relativní chyba měření frekvence v rozsahu 40-5000 Hz +0,003%.

Rozměry těla přístroje jsou 225 x 100 x 205 mm. Hmotnost 1 kg. Spotřeba energie méně než 5 wattů.

<strong>Měřicí zařízení CPU 8506 – 120</strong>

Slouží k měření výkonu aktivní a jalové 3-fázové střídavé sítě, zobrazuje aktuální hodnotu parametru výkonu na indikátoru a převádí ji na analogový signál.

Provedená měření jsou zobrazena ve formě čísel na indikátorech v jednotkách veličin, které vstupují do zařízení nebo na vstup proudového nebo napěťového transformátoru. V tomto případě se bere v úvahu transformační poměr. Digitální displej je rozdělen na čtyři číslice.

Účel zařízení – pro měření činného a jalového výkonu v 3fázových sítích elektrického proudu s frekvencí 50 Hz.

<strong>Technické specifikace</strong>

• Účiník – 1.
• Rozměry těla jsou 120 x 120 x 150 mm.
• Výška číslic na displeji je 20 mm.
• Největší rozsah čtení je 9999.
• Úroveň přesnosti: 0,5.
• Doba převodu: méně než 0,5 s.
• Provozní teplota: od +5 do +40 stupňů.
• Třída ochrany skříně a panelu: IP 40.
• Spotřeba energie: 5 wattů.
• Hmotnost méně než 1,2 kg.

Související témata:

• Proudové kleště. Zařízení a typy. Jak si vybrat
• Měřiče fází. Druhy a práce. Zařízení a aplikace. Zvláštnosti
• Multimetry. Druhy a práce. Aplikace a měření
• Nástroj pro elektrikáře. Přístroje a pomocné nástroje
• Osciloskopy. Typy a vlastnosti, Konstrukce a princip činnosti
• Voltmetry. Druhy a práce. Zařízení a značení. Zvláštnosti
• Ampérmetry. Druhy a práce. Design a aplikace. Zvláštnosti