Показание ваттметра равно произведению напряжения на зажимах его параллельной цепи , тока его последовательной обмотки и косинуса угла между векторами и (рис. 13.1).
Рис. 13.1. Определение показания ваттметра
Стрелки напряжения и тока на схеме ваттметра начинаются у зажимов, отмеченных звездочками, так называемых генераторных зажимов.
Из рис. 11.1 следует:
Данное вычисление может быть оформлено и иначе:
При измерении мощности в реальных цепях в зависимости от схемы подключения ваттметра показание последнего может быть как положительным, так и отрицательным. Поэтому результат может получиться и со знаком минус.
14. Преобразование электрической цепи
В соответствии с заданием № 3 к расчету электрической цепи однофазного синусоидального тока часть заданной цепи (см. рис. 11.1), содержащую обе ЭДС и подключенную к зажимам и (к
зажимам переменного элемента третьей ветви), требуется представить в виде эквивалентного генератора (рис. 14.1), параметры которого определяются на основании теоремы об активном двухполюснике.
ЭДС эквивалентного генератора равна напряжению холостого хода на разомкнутых
зажимах двухполюсника (рис. 14.2).
Для
ее определения необходимо сначала найти
ток :
и затем напряжение :
или по другой формуле (через параметры первой ветви):
Внутреннее сопротивление эквивалентного генератора Z Э равно входному сопротивлению двухполюсника (входному сопротивлению цепи на рис. 14.2 относительно зажимов и при
мысленно закороченных ЭДС):
Рис. 14.2. Холостой ход активного двухполюсника
Для проверки найденных и найдем ток по схеме рис. 14.1 при заданном значении :
Получили величину, равную найденной ранее.
15. Построение круговой диаграммы
Записываем комплексное уравнение окружности для неразветвлённой цепи (рис. 14.1):
,
где – ток короткого замыкания, протекающий по цепи при закороченном переменном
сопротивлении и равный
Ψ – угол, равный разности аргументов переменного и постоянного комплексных сопротивлений:
Порядок построения круговой диаграммы
1. Выбираем масштабы ЭДС – m E , тока – m I и сопротивления – m Z .
2. На комплексной плоскости по выражению (14.1) в выбранном масштабе откладываем вектор ЭДС эквивалентного генератора (рис. 15.1).
3. По данным формулы (15.1) проводим вектор тока короткого замыкания . Его длина равна
модулю тока короткого замыкания, делённому на масштаб тока:
Рис. 15.1. Круговая диаграмма тока
4. На векторе от его начала откладываем отрезок 0а , определяющий в масштабе сопротивления модуль постоянного сопротивления :
5. Через точку а под углом –Ψ к направлению проводим линию переменного параметра (л.п.п.). Для правильного её проведения мы должны зайти за точку а (идя от начала вектора ) и
отложить в нужном направлении угол –Ψ. В рассматриваемом примере этот угол отрицателен (–Ψ = –129,7°), поэтому он откладывается по часовой стрелке.
Из точки 0 (из начала координат) перпендикулярно линии переменного параметра проводим отрезок 0D
Из середины вектора (из точки р ) восстанавливаем перпендикуляр pb. Точка пересечения
отрезков pb и 0D (точка с ) – центр окружности, отрезок 0с – её радиус.
Устанавливаем остриё циркуля в точку с и радиусом, равным отрезку с0 , проводим дугу окружности между точками 0 и К . Рабочая часть окружности лежит с той же стороны от вектора , что и линия переменного параметра.
Для определения тока по диаграмме откладываем на линии переменного параметра отрезок аn , равный в масштабе m Z заданному значению переменного сопротивления: аn = . Из начала
координат через точку n проводим прямую. Точка пересечения этой прямой с окружностью (точка М ) является концом вектора тока . Величина тока равна произведению длины вектора на
I 3 = 0M ּm I .
Цифровой ваттметр - это усовершенствованная модификация его аналогового предшественника. Он служит для в сети, которая не должна выходить за ограничения. В противном случае, может возникнуть пожар и поломка оборудования. При постоянном токе показатель мощности вычисляется посредством умножения напряжения на силу тока при помощи амперметра и вольтметра. В схеме переменного тока требуются специальные измерительные приборы, к которым и относится ваттметр.
Предназначение
Преимущественно цифровые ваттметры используются в сферах электроэнергетической промышленности, машиностроении, при ремонте электрических устройств. В быту данные приборы применяют специалисты по электротехнике, компьютерному оборудованию, радиолюбители.
Возможности ваттметров:
- Тестирование электрических цепей или их участков.
- Определение мощности устройств.
- Испытание электрических установок по типу индикатора.
- Контроль работы электрооборудования.
- Учет использования электрической энергии.
Виды
Мощность измеряется на основе данных напряжения и силы тока. По способу измерения и выдачи итоговой информации, рассматриваемые приборы разделяют на аналоговые и цифровые ваттметры.
Вариант аналогового типа имеет блок самопишущих и показывающих элементов. Они выявляют активную мощность определенного участка цепи. Экран такого приспособления имеет градуированную шкалу и стрелку. Деления циферблата разделены по величинам показателя мощности в ваттах.
Цифровые модификации измеряют активную и На дисплей выводится информация о напряжении, силе тока, за единицу времени. Результаты замеров выводятся на компьютерное устройство.
Как работает?
Основным принципом работы цифрового ваттметра, схема которого приведена выше, является проведение предварительного замера напряжения и токовой силы. Для этого подключают последовательно к потребляющему устройству датчик тока, а по параллельной схеме индикатор напряжения. Эти элементы изготавливаются из термисторов или их аналогов (измерительных трансформаторов, термопар).
Измеряемые параметры мгновенно посредством преобразователя подаются к внутреннему микропроцессору. Происходит измерение мощности и полученные результаты высвечиваются на экране и передаются на внешние приборы.
Стоит отметить, что электродинамические приборы имеют широкий спектр действия, работают как с постоянным, так и с переменным током. Индуктивные устройства используются только для цепей переменного тока.
Цифровой бытовой ваттметр
Чаще всего на отечественном рынке в рассматриваемом сегменте представлены приборы китайского производства. Такое устройство измеряет мощность разных потребителей электроэнергии. Для начала работы его вилку следует вставить в стандартную розетку, а в розетку бытового цифрового ваттметра подключить вилку потребителя, мощность которого будет измеряться.
Таким приспособлением можно измерить мощность потребителя и рассчитать потраченные деньги за использованную электроэнергию от конкретного устройства.
Подобный цифровой ваттметр оснащен встроенной аккумуляторной батареей, которая служит для запоминания измеряемой мощности. Фронтальная панель имеет несколько кнопок, предназначенных для переключения режимов, указания рассчитанной цены, сброса сведений, переключения верхнего и нижнего положения. На задней части корпуса указывается максимальное рабочее напряжение (230 В), частота (50 Гц), измеряемая мощность (от 0 до 3600 Вт), предельный ток (16 А).
Тестирование
Рассмотрим работу цифрового ваттметра на примере бытовой модификации. После включения в розетку на дисплее высвечивается время, требуемое на измерение мощности потребителя. Возьмем в качестве него светодиодную лампу. На экране при выключенной лампе высвечивается показатель 0,4 Вт (мощность отключенного потребителя). При включении лампы показания меняются на 10,3 Вт. В графе цена стоят нули, если ее не указывать.
Светодиод может менять мощность свечения. При увеличении яркости, возрастают и параметры мощности. При активации второго режима, в верхней части также отображаются два поля (время и кВт/часы). Поскольку устройство проработало меньше часа, во временном поле указаны нули. В нижней части имеется отображение информации о том, сколько дней проводилось измерение конкретного потребителя.
Следующий режим: во втором поле отображается напряжение сети и частота тока. Верхняя часть всех режимов показывает время замеров. Переход на следующий режим сопровождается показаниями силы тока в центральной части экрана.
Режим № 5 отображает минимальную мощность, а на шестом - максимальный ее показатель. устанавливается вручную при помощи кнопок. После выставления всех параметров, можно измерить и рассчитать потребления любого домашнего электроприбора.
Модель ЦП 8506-120
Этот цифровой ваттметр переменного тока предназначен для измерения показателей мощности активной и реактивной цепи в трехфазной сети переменного тока. Агрегат демонстрирует текущую мощность на датчике, высвечивая сигнал аналогового типа. Цифровой экран разделен на четыре разряда, выполненные замеры выводятся в виде цифр с учетом коэффициента трансформации.
Характеристики:
- Коэффициент показателя мощности - 1.
- Габариты - 12х12х15 см.
- Цифры на экране (высота) - 20 мм.
- Диапазон показаний по максимуму - 9999.
- Погрешность - 0,5.
- Скорость преобразования - не более 0,5 секунды.
- Рабочие температуры - от +5 до +40 градусов по Цельсию.
- Категория корпусной защиты - класс IP 40.
- Потребляемая мощность - 5 Вт.
- Рабочая частота - 50 Гц.
- Масса - 1200 г.
Многофункциональный прибор СМ 3010
Данный цифровой ваттметр предназначен для замеров показателей постоянного и переменного тока. Кроме того, он может использоваться для работы с менее точными аналогами.
Параметры:
- Диапазон проводимых измерений - 0,002 - 10 А.
- Замеры показателей постоянного/переменного тока - 1-1000/1-700 В.
- Частотный интервал 40-5000 Гц.
- Погрешность в замерах постоянного/переменного тока - 0,1%/0,1%.
- Аналогичный показатель по замеряемым частотам в диапазоне 40-5000 Гц - 0,003%.
- Масса - 1 кг.
- Габаритные размеры - 22,5х10х20,5 см.
- Потребляемая мощность - 5 Вт.
Д 5085
Универсальный ваттметр служит для проведения замеров мощности в однофазных цепях постоянного и переменного тока, а также контроля приборов с меньшими показателями точности.
Характеристики:
- Размеры - 20,5х29х13,5 см.
- Условия работы - температура от +10 до +35 градусов при влажности не выше 80%.
- Погрешность - 0,2.
- Номинальный коэффициент мощности - 1,0.
- Номинальный показатель тока параллельной цепи прибора - 5 мА.
ЛСЕНЕ
Этот цифровой ваттметр для аккумуляторов, цена которого стартует от 500 рублей, оснащен жидкокристаллическим дисплеем, обеспечивает проверку АБ в реальном времени, при показателях от 0 до 60 В. Устройство имеет низкое потребление энергии, работает с батареями 12, 24, 36, 48 В.
Параметры:
- Рабочее напряжение - 0-60 В.
- Максимальная сила тока - 0,01 А.
- Рабочий ток - 7 А.
- Габаритные размеры - 84х50х20 мм.
- Последовательность выдачи данных - не более 2 секунд.
Различные электроприборы потребляют неодинаковое количество энергии. Существует масса технологий, позволяющих экономить энергию без утраты качества эксплуатации. Разработаны устройства для измерения энергопотребления, помогающие оценить все затраты. Одно из них - бытовой ваттметр в розетку.
Общая информация
Ваттметр - комбинированное устройство, измеритель мощности в розетках. Его можно назвать прибором учета электричества, но на этом функциональность устройства не заканчивается. Прибор служит и как вольтметр, показывая напряжение постоянного тока в сети.
Есть разные виды ваттметров в розетку:
- цифровые;
- аналоговые.
Первые отражают всю нужную информацию на табло, вторые требуют произведения простых расчетов самостоятельно, зато стоят дешевле. Внешне ваттметр напоминает переходник в розетку. На панели есть кнопки управления и регулировки работы. Важно приобрести прибор, который можно включить непосредственно в гнездо. Если подключать устройство в розетку, оно показывает, сколько ватт потребляют приборы.
Бытовые ваттметры в розетки не требуют особых схем подключения. Если счетчик покажет лишь общую мощность в квартире, то эти мини-устройства отразят работу каждой розетки в отдельности. В их конструкции предусмотрена вилка для присоединения к розетке, гнездо для включения нагрузки.
Устройство состоит из следующих составляющих:
- датчиков тока, напряжения;
- преобразователя аналогово-цифрового;
- микроконтроллера;
- клавиатуры (средства ввода данных).
Качественные ваттметры для розеток, которые показывают, сколько прибор потребляет электроэнергии, могут параллельно измерять напряжение, коэффициент мощности, силу тока, частоту и ряд других показателей. Параметры измерения прибора - длительность работы техники, общее число киловатт, которые может расходовать техника.
Некоторые ваттметры после ввода тарифа даже отразят сумму, которую нужно заплатить за электроэнергию. Существуют ваттметры в розетки с регулятором мощности: при превышении показателя приборы издают сигналы.
Как работает ваттметр
В эксплуатации устройство довольно простое. Его следует включить в розетку, а через него подключить прибор, который нужно проверить. На экране будет отражена необходимая информация.
Порядок эксплуатации цифрового прибора таков:
- Подсоединить устройство к сети.
- Удостовериться, что оно показывает «ноль», а предыдущие цифры сброшены.
- Включить бытовую технику.
- Через несколько секунд оценить показания - количество ватт/час и другие.
Аналоговый счетчик устроен проще. В нем есть вращающиеся диски, по которым информацию придется вычислять с привлечением секундомера. Включив секундомер, нужно посчитать, за какое время диски развернулись. Далее нужно умножить киловатты по счетчику на 3600 и поделить на вычисленное время в секундах. Так будет получен коэффициент мощности.
Характеристики ваттметров
Ряд моделей имеет отверстия для расположения аккумуляторов, батареек, которые потребуются, если предусмотрены функции сохранения измеренных параметров и анализ, сопоставление данных.
Обычно технические характеристики устройств следующие:
- номинальная мощность - 3,6 кВт;
- ток - 16А;
- напряжение - 190 – 270 В;
- частота - 50 Гц;
- минимальная измеряемая мощность - 0,1 Вт;
- точность измерения - погрешность до 1 %;
- суммарное отражаемое энергопотребление - до 10000 кВт/ч;
- собственное потребление энергии - меньше 0,5 Вт;
- оптимальная температура окружающей среды - 5 – 40 градусов.
Чаще всего при помощи ваттметров в розетки с индикатором потребляемой мощности оценивают работу чайников, стиральных машин, обогревателей, прочей бытовой техники.
Плюсы и минусы приборов
К недостаткам можно отнести ограничение по максимальной нагрузке в пределах 3,6 кВт, хотя большинство домашних приборов укладываются в этот показатель. Не удастся проверить работу техники при сильном морозе: в неотапливаемом помещении работа прибора будет неправильной.
Достоинств у ваттметров множество:
- возможность оценить работу всех приборов в доме;
- простота в эксплуатации - справится даже новичок;
- отсутствие необходимости в особых схемах включения, в применении переходников;
- получение полной информации о работе техники;
- возможность подсчитать затраты и сэкономить в будущем;
- приемлемая цена, доступность.
Бытовые ваттметры - многофункциональные устройства, которые должны быть в каждом доме. Изделия заменят ряд других приборов для любителей электротехники и помогут контролировать энергопотребление в квартире.
Измерение мощности производят обычно с помощью ваттметра электродинамической системы, в котором имеются две катушки - неподвижная и подвижная.
Подвижная катушка, выполненная из очень тонкого провода, имеет практически чисто активное сопротивление и называется параллельной обмоткой. Ее включают параллельно участку цепи, подобно вольтметру. Жестко скрепленная со стрелкой (указателем), она может вращаться в магнитном поле, создаваемом непод вижной катушкой.
Неподвижная катушка, выполненная из довольно толстого провода, имеет очень малое активное сопротивление и называется последовательной обмоткой. Ее включают в цепь последовательно, подобно амперметру.
На электрической схеме ваттметр изображают, как показано на рис. 3.22. Одна пара концов (на рисунке обычно расположена горизонтально) принадлежит последовательной обмотке, другая пара концов (на рисунке расположена вертикально) - параллельной. На концах одноименных зажимов обмоток (например, у начала обмоток) принято ставить точки.
Вращающий момент ваттметра, а следовательно, и его показания пропорциональны действительной части произведения комплексного напряжения на параллельной обмотке ваттметра на сопряженный комплекс тока втекающего в конец последовательной (токовой) обмотки ваттметра и снабженной точкой:
Напряжение на параллельной обмотке берут равным разности потенциалов между ее концом, имеющим точку (точка а), и ее концом, не имеющим точки (точка ). Предполагается, что ток втекает в конец последовательной обмотки, у которого поставлена точка.
Цена деления ваттметра определяется как частное от деления произведения номинального напряжения на номинальный ток (указывают на лицевой стороне прибора) на число делений шкалы.
Пример 41. Номинальное напряжение ваттметра 120 В. Номинальный ток 5 А. Шкала имеет 150 делений. Определить цену деления ваттметра.
Решение. Цена деления ваттметра равна
Ваттметр
Ваттме́тр
прибор для измерения активной электрической мощности (в ваттах). Ваттметры имеют две электрические цепи: тока (включается в цепь нагрузки последовательно) и напряжения (включается параллельно с нагрузкой). Шкала ваттметра градуируется в ваттах. Применяются электродинамические, электронные ваттметры (для измерений на постоянном и переменном токе) и ферродинамические ваттметры для измерений на переменном токе. Наиболее распространены электродинамические ваттметры (см. рис.), которых состоит из неподвижной катушки 1 , включённой последовательно с нагрузкой Н (цепь тока), и подвижной катушки 2 , включённой через большое добавочное сопротивление R параллельно нагрузке (цепь напряжения). Работа ваттметра такого типа основана на взаимодействии магнитных полей подвижной и неподвижной катушек при прохождении по ним электрического тока. При этом вращающий момент, вызывающий отклонение подвижной части прибора и соединённой с ней стрелки (указателя), при постоянном токе пропорционален произведению силы тока на напряжение, а при переменном токе – ещё косинусу угла сдвига фаз между током и напряжением. Расширение пределов измерений достигается с помощью трансформаторов тока и добавочных резисторов, а в цепях высокого напряжения – с помощью трансформаторов тока и напряжения.
Энциклопедия «Техника». - М.: Росмэн . 2006 .
Синонимы :
Смотреть что такое "ваттметр" в других словарях:
- (см. ватт + ...метр) прибор для измерения активной мощности в электрической цепи постоянного или переменного тока. Новый словарь иностранных слов. by EdwART, 2009. ваттметр ваттметра, м. [от слова ватт и греч. metreo – мерю] (физ.). Прибор для… … Словарь иностранных слов русского языка
- (от ватт и греч. metreo измеряю), прибор для измерения мощности в электрич. цепях (в цепях перем. тока для измерения активной мощности Р=UIcosj, где U напряжение, I сила электрич. тока, j фазовый угол между синусоидально изменяющимися током и… … Физическая энциклопедия
- (Уаттметр) прибор, имеющий назначение измерять работу,совершаемую электрическим током в единицу времени при прохождении токачрез какой либо проводник; так, напр., ваттметр может дать число ваттов,потребных для получения некоторой силы… … Энциклопедия Брокгауза и Ефрона
ваттметр - а, м. wattemètre < wattmeter. Прибор для измерения электрической модности постоянного или перменного тока. Крысин 1998. Свет от лампа маловаттнойц, к тому же прикроватный. В. Корнилов Боль. // ДН 2002 2 9. Лекс. БСЭ 1: ваттметр; МАС 1957:… … Исторический словарь галлицизмов русского языка
ВАТТМЕТР, прибор для измерения активной электрической мощности в ваттах (Вт). Имеет 2 электрические цепи: тока (включается в цепь нагрузки последовательно) и напряжения (включается параллельно с нагрузкой) … Современная энциклопедия
- (от ватт и...метр) электрический прибор для измерения активной мощности (в ваттах) в цепях постоянного или переменного тока. Работа ваттметра основана на взаимодействии 2 обмоток токовой и напряжения, включаемых последовательно с нагрузкой и… … Большой Энциклопедический словарь
- (Wattmeter) прибор для измерения электрической мощности, расходуемой в данном участке электрической цепи. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское Издательство НКВМФ Союза ССР, 1941 … Морской словарь
Загрузка...