Как подключить ваттметр в цепь. Как правильно подключить ваттметр в электрическую цепь: пошаговая инструкция

Как правильно подключить ваттметр для измерения мощности. Какие существуют схемы подключения ваттметра. Какие меры предосторожности нужно соблюдать при подключении ваттметра. На что обратить внимание при выборе ваттметра.

Что такое ваттметр и для чего он нужен

Ваттметр — это прибор для измерения активной мощности в электрических цепях. Он позволяет определить, сколько энергии потребляет то или иное устройство или электрическая установка.

Основные задачи, которые решает ваттметр:

• Измерение потребляемой мощности электроприборов
• Контроль энергопотребления
• Диагностика неисправностей электрооборудования
• Оптимизация работы электрических систем

Ваттметры бывают аналоговые (стрелочные) и цифровые. Цифровые модели более точные и функциональные, но аналоговые по-прежнему широко применяются из-за простоты и надежности.

Основные виды ваттметров

Существует несколько основных типов ваттметров:

1. Электродинамические — классический тип, основанный на взаимодействии двух катушек
2. Ферродинамические — усовершенствованная версия электродинамических
3. Электронные — используют современную элементную базу
4. Цифровые — оснащены микропроцессором и ЖК-дисплеем

Выбор типа ваттметра зависит от конкретной задачи и условий применения. Для бытовых измерений чаще используются простые цифровые модели.

Схемы подключения ваттметра

Существует несколько основных схем подключения ваттметра:

Однофазная схема

Используется для измерения мощности в однофазных цепях переменного тока. Токовая обмотка ваттметра включается последовательно с нагрузкой, а обмотка напряжения — параллельно.

Трехфазная схема с тремя ваттметрами

Применяется для измерения мощности в трехфазных четырехпроводных цепях. Каждый ваттметр измеряет мощность одной фазы.

Схема двух ваттметров

Позволяет измерить мощность в трехфазной трехпроводной цепи с помощью двух приборов. Основана на методе двух ваттметров.

Пошаговая инструкция по подключению ваттметра

Чтобы правильно подключить ваттметр, выполните следующие шаги:

1. Выберите подходящую схему подключения в зависимости от типа электрической цепи
2. Отключите питание измеряемой цепи
3. Подключите токовую обмотку ваттметра последовательно с нагрузкой
4. Подключите обмотку напряжения параллельно нагрузке
5. Проверьте правильность всех соединений
6. Включите питание и произведите измерения

При подключении строго соблюдайте полярность и не превышайте допустимые пределы измерений прибора.

Меры предосторожности при работе с ваттметром

При подключении и использовании ваттметра необходимо соблюдать следующие меры безопасности:

• Используйте прибор только по назначению
• Не превышайте максимально допустимые значения тока и напряжения
• Не производите измерения во влажной среде
• Не касайтесь оголенных проводов и контактов
• При любых сомнениях обращайтесь к квалифицированному электрику

Помните, что неправильное обращение с электроизмерительными приборами может быть опасно для жизни и здоровья.

На что обратить внимание при выборе ваттметра

При выборе ваттметра следует учитывать следующие параметры:

• Диапазон измерений (по току и напряжению)
• Класс точности
• Тип измеряемой мощности (активная, реактивная, полная)
• Возможность работы в различных электрических сетях
• Наличие дополнительных функций (запись данных, подключение к ПК и т.д.)

Для бытового применения обычно достаточно простой модели с базовым функционалом. Для промышленного использования может потребоваться более сложный и точный прибор.

Распространенные ошибки при подключении ваттметра

Начинающие пользователи часто допускают следующие ошибки при подключении ваттметра:

• Неправильное определение полярности подключения
• Ошибки в выборе схемы включения
• Превышение допустимых пределов измерений
• Неверное подключение токовой обмотки и обмотки напряжения
• Игнорирование мер безопасности

Чтобы избежать этих ошибок, внимательно изучите инструкцию к прибору и схему подключения перед началом работ.

Как проверить правильность подключения ваттметра

Чтобы убедиться в корректности подключения ваттметра, выполните следующие проверки:

1. Сравните показания ваттметра с расчетными значениями мощности
2. Измерьте мощность известной нагрузки (например, лампы накаливания)
3. Проверьте отсутствие нагрева соединений и самого прибора
4. Убедитесь, что показания стабильны и не «плавают»
5. При возможности сравните результаты с показаниями другого ваттметра

Если возникают сомнения в правильности измерений, лучше перепроверить подключение или обратиться к специалисту.

Включение ваттметра в измеряемую цепь

Для включения ваттметра его генераторные зажимы (зажимы, обозначенные *I и *V), соединяются накоротко одним проводником. Для правильного показания ваттметра оба генераторных зажима должны быть присоединены к одному проводу со стороны генератора источника тока, а не нагрузки. Затем другим проводом включается последовательно в цепь неподвижная катушка; при этом в зависимости от предела тока этот провод подключается к зажиму 1А – при измеряемом токе не превышающем 1А, или 5А при токе, не превышающем 5А.

Затем включается параллельно цепи рамки; для этого предварительно к зажиму подключается одно из дополнительных сопротивлений (в зависимости от предела напряжения: 30V – до 30В, 150V – до 150В и 300V – 300В).

В передний паз крышки прибора устанавливается рабочая шкала так, чтобы лицевая сторона прибора была обращена к шкале с пределом измерения, равным произведению предела по току на предел по напряжению.

Опыты с ваттметром

Ниже описаны только отдельные опыты, характеризующие возможности демонстрационного ваттметра.

Опыт 1. Измерение мощности в цепи однофазного переменного тока с активной нагрузкой.

Для выполнения этого опыта собирают электрическую цепь по схеме, приведённой на рисунке 3.

При проведении опыта целесообразно иметь возможность плавного изменения напряжения, поэтому следует провода А, Б подключить к зажимам регулируемого напряжения школьного распределительного щита или воспользоваться школьным регулятором напряжения (или иным трансформатором), допускающим плавное или ступенчатое регулирование напряжения.

Рис. 6 Схема электрической цепи в опыте 1.

В качестве нагрузки следует включить ползунковый реостат сопротивлением до 20 Ом (с допустимым током 5А).

Ваттметр включают в цепь через добавочное сопротивление 150V и через зажим 5А (см.

схему).

Остановив ползунок реостата так, что в цепь включается все сопротивления реостата, устанавливается напряжение на нагрузку 50В, и наблюдают показания ваттметра, вольтметра и амперметра. Затем повышают напряжение на нагрузку, устанавливая последовательно 60, 80, 100В наблюдая каждый раз показания всех приборов.

Результаты этого опыта подтверждают, что мощность равна произведению напряжения на силу тока.

Опыт 2. Измерение мощности в цепи трёхфазного тока с активной симметричной нагрузкой.

С помощью одного демонстрационного ваттметра можно произвести опыт по измерению активной мощности трёхфазного тока при равномерной нагрузке всех фаз (т.е. когда в каждую фазу включены одинаковые нагрузки).

Для проведения этого опыта собирают электрическую цепь, как показано на рисунке 7.

В каждую фазу в качестве нагрузки включают по одной электрической лампе одинакового сопротивления.

Измерительные приборы используются те же, что и в предыдущем опыте.

Пределы ваттметра (по току и напряжению) устанавливаются в зависимости от напряжения и мощности электрических ламп.

Рис. 7 Схема электрической цепи в опыте 2.

По показаниям приборов устанавливают, что мощность одной фазы равна произведению фазного напряжения на ток в фазе.

Учитывая полную симметрию цепи трёхфазного тока, приведённой на рисунке 4, высчитывают мощность всей цепи, умножив показания ваттметра на 3.

Схема включения ваттметра

Содержание

Подключение амперметра через шунт

Если прибор включается в измерительную цепь напрямую, без трансформатора тока, его называют амперметром прямого включения.

Без шунта можно использовать приборы, рассчитанные на небольшую силу тока, порядка миллиампер. За счет шунтирования измерительной обмотки сопротивлением, большим, чем ее собственное, мы можем изменить предел измерения. Схема включения сложностью не отличается: через шунт проходит измеряемый ток, а параллельно ему подключается амперметр.

В дело здесь вступает первый закон Кирхгофа. Измеряемый ток делится на два: один протекает через рамку, второй – через шунт.

Соотноситься между собой они будут так:

Загрузка прошивки

Теперь можно прошить Arduino, если вы еще не сделали это сразу. Вот архив с кодом. Для проверки работоспособности и точности использовалось пару ламп накаливания — их потребление довольно близко к тому, что указано на этикетке, то есть 100 Вт лампочка использует очень близко к 100 Вт реальной мощности, так как это почти полностью резистивная нагрузка. Теперь необходимо настроить коэффициенты масштабирования, поиграйтесь с различными значениями, глядя что отображается на экране счетчика энергии.

Когда счетчик энергии будет откалиброван и коэффициенты масштабирования будут загружены на Ardunio, ваш 3-фазный измеритель готов к подключению.

После запуска, вы увидите 3 типа данных на экране ваттметра с последующим переключением по току, мощности, максимальной мощности и киловатт-часам потребленной энергии. В верхней строке появится фаза 1 и фаза 2, а в нижней строке отображается значение данных фазы 3.

   Обсудить статью ТРЁХФАЗНЫЙ ВАТТМЕТР

Правила использования

Известно несколько разных ваттметров, большая часть приспособлений призвана проводить аналогичные замеры. Однако необходимо отыскать устройство, подключаемое к розетке на стене, (наиболее простой метод точного определения, какое количество электроэнергии использует конкретный прибор). Возможно пользоваться аналоговыми и цифровыми ваттметрами. Приобретение цифровых устройств даст возможность потребителям получить точную информацию, в тот момент как аналоговые приборы потребуют от пользователей самых простых расчетов для установления потребления ватт.

Цифровой прибор подключают к электросети. Необходимо удостовериться, что приспособление будет отображать показатель «0» и очистится от последних замеров. Далее подключают какой-либо домашний прибор к ваттметру для получения показаний мощности. Когда ваттметр цифровой, приспособлению, обычно, необходимо только 5 секунд для вычисления показаний. Такие приспособления будут отображать число ватт, используемых устройством в течение 60 минут.

Когда счетчик является аналоговым, необходимо посмотреть на крутящиеся диски в нем. Используется секундомер для определения количества времени, которое необходимо для полного разворота дисков. Далее берутся данные киловатт, показываемые ваттметром, умножается на 3600 и разделяется на число секунд, на протяжении которых устройство вращается. Это будет коэффициентом применения мощности в течение 60 минут. Повторяется данная процедура на любых приборах для оценки электрической быттехники в жилище.

Использование устройства

Лица, желающие получить более точные данные об общем энергопотреблении в собственном жилище, могут вызвать электриков (они устанавливают производительный ваттметр). Подобное устройство предоставит подробные данные о цене и применении электроэнергии во всем доме, к примеру, какие части жилища используют наибольшее количество электричества. Такие счетчики предназначаются для помощи владельцам домов. Благодаря им удается сократить собственные траты на электрическую энергию, не проводя индивидуальные тесты на всех бытовых приборах по отдельности.

Сведения, которые получены при помощи ваттметра, дают возможность существенно сэкономить средства. Тратя адекватную сумму на покупку рассматриваемого приспособления, пользователь получает полные сведения об эффективности функционирования домашней техники.

Устройство амперметра

Чтобы осознать необходимость включения амперметра через шунт, напомним вкратце его устройство.

Внутри поля постоянного магнита находится катушка – рамка. По ее виткам протекает измеряемый ток. В зависимости от величины измеряемого параметра положение катушки относительно постоянного магнитного поля изменяется. На ее оси жестко закреплена стрелка прибора. Чем больше измеряемый ток, тем больше отклоняется стрелка.

Чтобы рамка могла поворачиваться, ее ось крепят в подпятниках, либо вывешивают на растяжках. При использовании подпятников ток рамки проходит по спиральным пружинам, если же подвижная часть прибора подвешена на растяжках, то они являются проводниками тока.

Ваттметр для чего нужен – назначение, типы, подключение, применение, параметры

Измеряют мощность электрического тока специальным прибором – ваттметром. И если в цепи постоянного тока она рассчитывается простым умножением силы тока на напряжение (достаточно наличия вольтметра и амперметра), то в сети переменного тока без измерительного оборудования не обойтись. Также им контролируют режим работы электрического оборудования и учитывают расход энергии.

Применение Ваттметров

Основная область применения – это электроэнергетическая промышленность и машиностроение, мастерские по ремонту электроприборов. Однако достаточно широко используют и бытовые измерители, которые приобретают любители электроники, компьютеров и просто обыватели – для учета и экономии энергопотребления.

Применяют ваттметры для:

Типы ваттметров

Измерению мощности предшествует измерение силы тока и напряжения исследуемого участка цепи.

В зависимости способов измерения, преобразования данных и показа итоговой информации, ваттметры делятся на аналоговые и цифровые.

Аналоговые ваттметры бывают показывающие и самопишущие и отражают активную мощность участка цепи. Табло показывающего прибора имеет полукруглую шкалу и поворачивающуюся стрелку. Деления шкалы отградуированы в соответствии с определенными величинами мощности, измеряемой в ваттах (Вт).

Цифровые ваттметры измеряют как активную, так и реактивную мощность. Кроме того, на дисплей прибора могут выводиться (кроме показания мощности) также и сила тока, напряжение, и расход энергии по времени. Данные измерений можно вывести удаленно на компьютер оператора.

Видео о ваттметре из Китая:

Аналоговые ваттметры

Наиболее распространенными и точными аналоговыми ваттметрами являются приборы электродинамической системы.

Принцип работы основан на взаимодействии двух катушек. Одна из них – неподвижная, имеет толстую обмотку с небольшим числом витков и малое сопротивление. Подключается последовательно с нагрузкой. Вторая катушка – подвижная.

Ее намотка выполнена из тонкого провода и имеет большое количество витков, поэтому и сопротивление у нее высокое.

При подключении прибора к сети, в катушках образуются магнитные поля. Их взаимодействие создает вращающий момент, который отклоняет подвижную катушку с подсоединенной к ней стрелкой на определенный угол.

Величина угла эквивалентна произведению силы тока и напряжения в данный момент времени.

Цифровые ваттметры

В основе работы цифрового ваттметра лежит предварительное измерение силы тока и напряжения. Для этого на входе устанавливаются: последовательно нагрузке – датчик тока, параллельно – датчик напряжения. Они могут выполняться на базе термисторов, измерительных трансформаторов, термопар и других элементов.

Мгновенные значения полученных величин тока и напряжения посредством аналого-цифрового преобразователя передаются к встроенному микропроцессору. Здесь производятся необходимые вычисления (находится активная и реактивная мощности) и выдаются в виде итоговой информации на дисплей и подключенные внешние устройства.

Рисунок — Схема подключения Ваттметра

Подключение Ваттметра

Ваттметры имеют четыре клеммы (2 входа, 2 выхода) для подключения. Две из них используют при сборе последовательной (токовой) цепи – ее подключают первой, а две – для параллельной (цепи напряжения).

Начало цепи напряжения (вход) подключают к началу токовой цепи (соединить клеммы перемычкой), соединенному с одним зажимом сети. Конец цепи напряжения (выход) соединяют с другим зажимом сети.

Рассмотрим несколько ваттметров разного исполнения и разных производителей:

Многофункциональный цифровой ваттметр СМ3010 класса точности 0,1

Предназначен для измерения активной мощности, тока, напряжения и частоты в цепях постоянного тока и в однофазных цепях переменного тока; для поверки ваттметров, амперметров, вольтметров класса 0,3 и ниже, частотомеров класса 0,01 и ниже.

Пределы измерения тока Iп:

на постоянном и переменном токе: 0,002-0,005-0,01-0,02-0,05-0,1-0,2-0,5-1-2-5-10 А.

Пределы измерения напряжения Uп:

Принципиальная схема

Схема и проект печатной платы разработаны в бесплатной среде проектирования SoloPCB tools. Принципиальная схема прибора изображена на Рисунке 2. Полный список примененных компонентов приведен в Таблице 2.

Рисунок 2.	Принципиальная схема цифрового ваттметра переменного тока.

Для вычисления потребляемой мощности нам необходимо знать напряжение на нагрузке и потребляемый нагрузкой ток. Напряжение, которое должно быть измерено, является напряжением сети переменного тока, поэтому необходимо учитывать, что оно может быть в диапазоне 207 В – 253 В. С целью повышения точности измерений необходимо выполнять измерение напряжения сети, а не использовать в расчетах фиксированное среднее значение 230 В.

Линии сети электропитания подключаются к разъему J1 (AC IN, вход переменного напряжения). Аналоговый узел для измерения напряжения сети состоит из резистивного делителя (R1, R2 R3), прецизионного источника опорного напряжения (U3) и АЦП (U5). Резистивный делитель, включенный между фазой и нейтралью, предназначен для понижающего масштабирования напряжения с коэффициентом R1/(R1+R2+R3)=1/201. Таким образом мы понижаем пиковое значение напряжения величиной ±320 В в уровня ±1.59 В. Затем с помощью источника опорного напряжения REF03 (Analog Devices) мы задаем смещение этого напряжения вверх на величину 2.5 В, и в результате диапазон ±320 В будет соответствовать входному диапазону АЦП 0.91 В – 4.09 В.

После масштабирования и смещения напряжение на резисторе R2 считывается аналого-цифровым преобразователем (U5) MCP3202 (Microchip) и передается в 12-разрядном формате по интерфейсу SPI в микроконтроллер. Для изолирования микроконтроллера от аналоговых узлов используются высокоскоростные оптопары HCPL-0630. Второй канал АЦП используется для измерения опорного напряжения 2.5 В – это значение будет использоваться в качестве поправочного коэффициента в расчетах.

Линии сети переменного тока, нейтраль и заземление от разъема J1 непосредственно подключаются к выходному разъему J2 (AC OUT), линия фазы проходит через датчик тока (U4) ACS712-20A компании Allegro. Это малошумящий аналоговый датчик тока на основе эффекта Холла с гальванической развязкой от измеряемой линии и возможностью измерения постоянного и переменного тока. Для повышения шумовых характеристик и точности измерений имеется вывод для подключения фильтрующего конденсатора. При нулевом токе выходное напряжение датчика составляет 2.5 В. При протекании тока через выводы IP+ и IP- выходное напряжение датчика меняется в соответствии с масштабным коэффициентом 100 мВ/А, следовательно, при протекающем токе +20 А выходное напряжение составит 4.5 В и 0.5 В при токе -20 А. Аналоговое значение датчика тока преобразуется в цифровую форму с помощью еще одной микросхемы АЦП MCP3202.

Датчик тока имеет диапазон измерений ±20 А, но, учитывая ограничения по току для разъемов и держателя предохранителя, узел измерения переменного тока защищен предохранителем 16 А, включенным в фазовую линию.

Для питания аналоговых узлов и микроконтроллерной части используется трансформаторный блок питания (Рисунок 3). Трансформатор имеет две идентичные вторичные обмотки, с которых снимается переменное напряжение 6 В. Далее напряжение выпрямляется и стабилизируется с помощью микросхемы 78L05 (U1, U2) с типовой схемой включения. Светодиоды D2 и D3 предназначены для индикации напряжения питания.

Рисунок 3.	Входной и выходной разъемы, трансформатор блока питания ваттметра.

В ваттметре используется 8-разрядный МК PIC18F252. Он выполняет считывание значений напряжения и тока, выполняет вычисление их среднеквадратичных значений и среднее значение потребляемой мощности. Непосредственно к МК подключен ЖК индикатор, на котором отображаются указанные значения. Может использоваться как 4-, так и 8-битный режим работы. Для работы с внешними АЦП используется интегрированный в МК модуль SPI интерфейса. Несмотря на то, что в схеме используется кварцевый резонатор 20 МГц, микроконтроллер тактируется частотой 5 МГц. Для программирования микроконтроллера предусмотрен разъем ICSP (J3) (Рисунок 4).

Рисунок 4.	Микроконтроллер, АЦП, элементы гальванической развязки на печатной плате ваттметра.

Устройство

У стрелочных амперметров основа прибора – простейший электромагнитный (или иного типа) гальванометр или электроизмерительная головка.

Электромагнитный амперметр

Сам по себе гальванометр работает как нечто среднее между милливольтметром и микроамперметром. Включать его в цепь без нагрузки и балластных сопротивлений нельзя – обмотка катушек не рассчитана на значительную силу тока, что нужна силовым электроустановкам и потребителям, подключённым к ним: с большой долей вероятности его обмотка сгорит. Аналоговый гальванометр устроен следующим образом. В поле постоянных магнитов вращается катушка, по которой в момент подключения прибора начинает идти ток. Вырабатывая собственное магнитное поле, катушка поворачивается на определённый угол – пропорционально пропускаемому через неё току. А поворачиваться её заставляет вращательный момент, образующийся при взаимодействии поля постоянного магнита и поля катушки.

Помимо возвращающей пружины, на противовесе стрелки находится балансир – металлическая нить из мягкого и достаточно эластичного металла (например, платины), уравновешивающая стрелку и не дающая её концу задевать за шкалу – алюминиевую пластину с проградуированными делениями, закреплённую в качестве плоской рамки на лицевой части внутренностей гальванометра. В ряде случаев, чтобы не тратить дорогую платину, на противовес стрелки напаивается капля какого-нибудь легкоплавкого сплава (точно в миллиграммах или в сотнях микрограммов). Если балансир порвётся – результаты измерений будут неточными и прерывистыми либо вообще никакими. Правила обращения с гальванометрическим амперметром строго-настрого запрещают его бросать, подвергать жёсткой вибрации и сильным ударам – измерительные головки ломаются очень легко.

Наконец, стрелочный амперметр обладает плоским винтом, немного сдвигающим пружину стрелки в обе стороны. Благодаря повороту этого винта стрелка может находиться не строго на нуле шкалы, а в околонулевой точке. На сколько делений будет нарушен ноль – на столько же амперметр и «приврёт», сняв показание измеряемого тока. Завод-изготовитель после опробования гальванометра самостоятельно калибрует ноль – по шкале. Пользователь сам подстроит точность нуля на глаз с помощью плоской отвёртки – когда обнаружит, что стрелочный ноль сбился и не совпадает со шкальным.

Подпорки из проволоки с резиновыми прокладками, находящиеся по концам шкалы, удерживают стрелку на околонулевой и максимальной позиции, когда гальванометр «зашкаливает» или подключён «задом наперёд». Они не дают пружине перекрутиться, а концу стрелки – биться о края визуального измерительного поля, если измеряемый параметр по невнимательности пользователя окажется в разы больше, чем реальный, который способен отобразить сам прибор.

Магнитоэлектрический

Удерживает постоянный ток малых значений. Измерительная головка – магнитоэлектрическая система со шкалой, содержащей определённую градуировку.

Термоэлектрический

Создан для цепей быстропеременного тока с частотой в сотни и тысячи герц. Основа такого амперметра – магнитоэлектрическая головка. Он состоит из отрезка проводника, к которому подсоединена термопара. Ток, нагревающий проводник, приводит к выделению тепла, улавливаемого термопарой. Теплоизлучение отклоняет рамку со стрелкой на расчётный угол, линейно зависящий от величины проходного тока.

Электродинамический

Его назначение – измерять ток в быстропеременных электроустановках, работающих на повышенной (до 200 Гц) частоте. Для электродинамических амперметров подойдёт помещение или отсек, где полностью отсутствуют лишние электромагнитные поля. Однако они высокоточны и применяются для регулярной поверки замерителей всех остальных типов.

Ферродинамический

Каркас ферродинамического замерителя исполнен из ферромагнетика, железного сердечника и статичной катушки. Он обладает классом точности, присущим электродинамическому амперметру, но нечувствителен к электромагнитным помехам (паразитным полям).

Цифровой

Цифровой амперметр (в идеале – мультиметр) лишён гальванометрической измерительной головки. Вместо гальванометра используется целая система: датчики подаваемого на измерение тока, АЦП, процессор с ПЗУ и оперативной памятью, дисплей с контроллером вывода значений снимаемых показаний. Для записи показаний на внешний носитель может прилагаться microUSB-порт или Wi-Fi/Bluetooth-радиомодуль – это позволяет подключить амперметр или мультиметр к ПК, смартфону или планшету, и использовать специальное приложение для работы с ним.

Конструкция

Перед приобретением изделия, необходимо исследовать устройство и понять принцип действия ваттметра. Бытовой ваттметр включает в себя:

• ДТ, ДН — индикаторы тока и напряжения;
• АЦП—  цифровой преобразователь, при помощи аналогового сигнала происходит преобразование в цифровой;
• микроконтроллер — происходит обрабатывание полученных от индикаторов сигналов по определенному алгоритму, после чего отправляются сведения на монитор;
• монитор — на нем будет отображаться полученная информация;
• СВ — средство, которое осуществляет ввод данных и дает возможность человеку задавать параметры в целях получения необходимой информации;
• I — ток, который протекает через ваттметр;
• Uвх — входное напряжение;
• Uвых — напряжение выхода ваттметра.

Конструкция прибора

Расчет сопротивления шунта

Отсюда следует, что, зная ток полного отклонения измерительной системы (Iпр) и внутреннее сопротивление рамки (Rпр), можно вычислить требуемое сопротивление шунта (Rш). И тем самым изменить предел измерения амперметра.

Но, перед тем как переделать миллиамперметр в амперметр, нужно решить две непростых задачи: узнать ток полного отклонения измерительной системы и ее сопротивление. Можно найти эти данные, зная тип миллиамперметра, который переделывается. Если это невозможно, придется провести ряд измерений. Сопротивление можно измерить мультиметром. А вот для второго параметра потребуется подать на прибор ток от постороннего источника, измеряя его величину с помощью цифрового амперметра.

Но такой расчет шунта для амперметра не будет точным. Невозможно с помощью подручных средств обеспечить требуемую точность измерений. Система измерения с шунтом имеет большую чувствительность к погрешности при определении исходных данных. Поэтому на практике проводится точная подгонка сопротивления шунта и калибровка амперметра.

Схема — включение — ваттметр

Отклонения стрелок ваттметра пропорциональны косинусам углов а и р, не равных углу ф, что вытекает из схемы включения ваттметров. Действительно, токовая катушка первого ваттметра включена в провод фазы А, и через нее проходит ток / д, а катушка напряжения включена на напряжение UAB. То же самое относится и ко второму ваттметру.
 

Схема включения двухэлементного дифференциального индукционного счетчика реактивной энергии в трехфазную и трехпроводную цепь ( а и соответствующая векторная диаграмма ( б.

В этом случае количество реактивной энергии подсчитывается по показаниям счетчиков по формулам, приведенным для вычисления реактивной мощности и соответствующих схемам включения ваттметров.
 

Стрелка первого ваттметра должна отклониться в обратную сторону — не по шкале Чтобы измерить мощность, отдаваемую первой катушкой, надо изменить схему включения ваттметра Wj. Можно, например, изменить у него подключение цепи напряжения, присоединив зажим со звездочкой к нижнему проводу, а зажим без звездочки к верхнему проводу, так как это показано на рис. 6 — 17, б Тогда он будет измерять мощность, отдаваемую катушкой.
 

Наиболее простым и точным способом измерения угла сдвига фаз между током и напряжением в однофазном токе является измерение при помощи фазометра, схема включения которого вполне аналогична со схемой включения ваттметра ( фиг. Конструкции однофазных фазометров весьма разнообразны.
 

Так как счетчик по своему устройству отличается от ваттметра только механической схемой, а вращающий момент в обоих приборах должен быть пропорционален мощности, то схема включения счетчика ничем не отличается от схемы включения ваттметра.
 

Как видно из схемы, последовательные обмотки ваттметров включены на линейные токи, а параллельные обмо тки — на линейные напряжения. Схема включения ваттметров остается такой же и при соединении нагрузки треугольником.
 

Более просто мощность в цепях постоянного тока измеряется с помощью электродинамического ваттметра. Схема включения ваттметра в цепь показана на рис. 6.3. Как следует из § 3.3, электродинамический стрелочный механизм имеет две обмотки. Показание ваттметра ( положительное или отрицательное) зависит от направления тока в обмотках катушек. Выводы, обозначенные этим знаком, называются генераторными выводами или генераторными зажимами.
 

Схема включения двух ваттметров для измерения активной мощности.| Измерение активной мощности методом трех ваттметров.

Метод трех приборов применяется для измерения активной мощности в трехфазной четырехпро-водной цепи. Схема включения ваттметров показана на рис. 5.14. По этой же схеме производится включение трехэлементных трехфазных ваттметров.
 

Схема включения двух ваттметров в трехфазную цепь приведена на рис. 7.20. В данном случае фазы нагрузки соединены звездой. Схема включения ваттметров остается такой же и при включении нагрузки треугольником. В обоих случаях через последовательные обмотки ваттметров протекают линейные токи, а параллельные обмотки включены на линейные напряжения. Свободной фазой может быть любая из трех.
 

Другие концы катушек напряжения присоединяют к той фазе, в которую не включены токовые катушки. При такой схеме включения ваттметра мощность, потребляемая установкой, будет равна алгебраической сумме показаний двух ваттметров.
 

Использование трех ваттметров для измерения реактивной мощности в трехфазной четырехпроводной цепи, о — схема включения. б — векторная диаграмма.

На рис. 12 14, а показано ( сплошными линиями) включение трех ваттметров PW1 — PW3 для измерения реактивной мощности в трехфазной четырехпроводной цепи. Для удобства анализа схемы включения ваттметров для измерения реактивной мощности на этом же рисунке показано включение трех ваттметров ( штриховые линии) для измерения активной мощности.
 

Измерение электрического напряжения

Электрическое напряжение измеряется вольтметром.

Если измеряемое напряжение не превышает пределов измерения данного вольтметра, то оно может быть измерено путем непосредственного включения вольтметра в сеть (рис. 4).

Для расширения пределов измерения применяют добавочное сопротивление при измерении постоянного напряжения и трансформаторы напряжения (можно использовать и добавочное сопротивление) при измерении переменного напряжения (рис. 5 и 46).

Необходимо иметь в виду, что должно быть использовано то добавочное сопротивление, которое предназначено для данного вольтметра.

Рис. 4. Схема включения вольтметра непосредственно в цепь

Рис. 5. Схема включения вольтметра с добавочным сопротивлением

Рис. 6. Схема включения вольтметра с помощью трансформатора напряжения: А, Х — зажимы первичной обмотки трансформатора напряжения; а, х — зажимы вторичной обмотки трансформатора напряжения; ПР — плавкие предохранители

Что это такое

На сегодняшний день экономия электроэнергии является крайне актуальным вопросом. Осуществляется выпуск большого количества приспособлений, где используются новейшие технологии, которые дают возможность сэкономить электрическую энергию, не потеряв в качестве. Кроме того, прогресс коснулся и измерительных приспособлений.

Бытовой ваттметр

Ваттметр бытовой — прибор, предназначенный в целях замера мощности, которая потребляется приемником электроэнергии в домашних условиях и не нуждающийся в особой схеме включения. В отличие от электросчетчиков, измеряющих используемую мощность по квартирам (домам), ваттметр способен осуществить измерения мощности в любых точках жилища.

Важно! Рассматриваемое приспособление функционирует также точно, как и электросчетчик. Отличием станет более тонкая разбивка информации по конкретному потребителю

Основной сферой применения ваттметров являются промышленные отрасли в электроэнергетике, машиностроении, ремонт электроустройств. Кроме того, зачастую подобные устройства используются в бытовых условиях. Они приобретаются специалистами по электронике, компьютерам, радиолюбителями, чтобы рассчитать экономию использования электроэнергии.

Ваттметры используют, чтобы:

• Вычислить мощность устройств.
• Провести тесты электроцепей, определенных ее частей.
• Провести испытания электрических установок, как индикаторов.
• Проверить действие электрического оборудования.
• Провести учет потребляемой энергии.

Бытовые ваттметры в розетке не нуждаются в специальных схемах подключения. Когда электросчетчик показывает общую мощность в жилище, то такие приспособления отражают работу всех розеток отдельно. Их устройство предусматривает вилку для подключения к розетке, гнездо, чтобы включить нагрузку.

Конструкция устройства 

Тонкости подключения и использования

Ваттметр имеет два входа – по две клеммы на каждом. Схема включения ваттметра не предусматривает последовательное включение подвижной катушки и параллельное – неподвижной. Если вы подключите цепь неправильно – сожжёте прибор, устроите замыкание в сети, этим повлечёте пожар.

По правилам, обмотки включаются согласно своему сопротивлению – это позволяет активному в данный момент ваттметру не вносить заметные искажения в количество ватт, потребляемое включённым через прибор потребителем.

Определить показания по потреблённому количеству электричества на стрелочном приборе можно, умножив значение, которое показывает ваттметр, на то время, пока потребитель активен.

В следующем видео вас ждет обзор самых популярных ваттметров (SRM, Stages, Garmin Vector 2, BePro, Quarq, Power2max и Powertap).

 

 

Помогла ли вам статья?

Задать вопрос

Пишите ваши рекомендации и задавайте вопросы в комментариях

Ваттметр

Заявление о конфиденциальности — Информация об авторских правах. — Свяжитесь с нами

Другой Измерители Введение в защиту цепей, Управление и измерение Частота Счетчики
ВАТТМЕТР Электрическая мощность измеряется с помощью ваттметра. Этот инструмент из электродинамический тип. Он состоит из пары неподвижных катушек, известных как катушки тока, и подвижная катушка, известная как потенциальная катушка. (См. рис. 1-44.) Фиксированные катушки состоят из несколько витков сравнительно большого проводника. Потенциальная катушка состоит из множества витков из тонкой проволоки. Он установлен на валу в подшипниках с драгоценными камнями, так что он может вращаться внутри стационарных катушек. Подвижная катушка несет иглу, которая перемещается по соответствующей отмеченный масштаб. Спиральные винтовые пружины удерживают иглу в нулевом положении. Рис. 1-44. — Упрощенная схема электродинамического ваттметра. Токовая катушка (неподвижная катушка) ваттметра соединена последовательно с цепь (нагрузка), а потенциальная катушка (подвижная катушка) подключена поперек линии. Когда через токовую катушку ваттметра течет линейный ток, вокруг катушка. Сила этого поля пропорциональна линейному току и совпадает с ним по фазе. Потенциальная катушка ваттметра обычно имеет высокоомный резистор, включенный в сериал с ним. Это делается для того, чтобы сделать цепь потенциальной катушки измерителя как можно более резистивным. В результате ток в потенциальной цепи равен практически в фазе с линейным напряжением. Поэтому при подаче напряжения на потенциальная цепь, ток пропорционален линейному напряжению и находится в фазе с ним. Сила срабатывания ваттметра создается полем его катушки тока и поле его потенциальной катушки. Сила, действующая на подвижную катушку в любой момент (стремящая повернуть его) пропорциональна мгновенным значениям линейного тока и напряжения. Ваттметр состоит из двух цепей, любая из которых будет повреждена, если через них проходит ток. Этот факт следует особо подчеркнуть в случае ваттметры, поскольку показания прибора не сообщают пользователю, что катушки перегреваются. Если амперметр или вольтметр перегружен, стрелка будет указывает на выход за верхний предел его шкалы. В ваттметре измеряется как ток, так и потенциальные цепи могут испытывать такую ​​перегрузку, что их изоляция сгорает, и тем не менее, указатель может быть только на полпути вверх по шкале. Это связано с тем, что позиция указатель зависит от коэффициента мощности цепи, а также от напряжения и текущий. Таким образом, схема с низким коэффициентом мощности будет давать очень низкие показания ваттметра. даже когда токовые и потенциальные цепи нагружены до максимально безопасного предела. Этот Рейтинг безопасности обычно указан на лицевой стороне прибора. Ваттметр всегда измеряется не в ваттах, а в вольтах и ​​амперах. Рисунок 1-45 показывает правильный способ для включения ваттметра в различные цепи. Рис. 1-45. — Ваттметр, включенный в различные цепи. ДВУХФАЗНАЯ СИСТЕМА СЧЕТЧИК ВАТТ-ЧАСОВ Счетчик ватт-часов — это прибор для измерения энергии. Поскольку энергия является продуктом мощности и времени, ваттметр должен учитывать оба этих фактора. В принципе, счетчик ватт-часов представляет собой небольшой двигатель, мгновенная скорость которого пропорциональна POWER проходящий через него. Общее количество оборотов за заданное время пропорциональны общему количеству ЭНЕРГИИ , или ватт-часов, потребленных в течение этого время. При чтении циферблатов ватт-часов необходимо соблюдать следующие указания. метр. Счетчик в данном случае четырехстрелочный. Стрелка на правом циферблате (рис. 1-46) показывает 1 киловатт-час или 1000 ватт-часов на каждое деление циферблата. Полный оборот стрелки на этом циферблате приведет к перемещению стрелки второго циферблата одно деление и записывают 10 киловатт-часов или 10 000 ватт-часов. Полная революция стрелки второго циферблата переместит третью стрелку на одно деление и зарегистрирует 100 киловатт-часы или 100 000 ватт-часов и так далее. Рис. 1-46. — ваттметр. Соответственно, читать руки надо слева направо, а к сумме прибавлять три нуля. показания самого нижнего циферблата для получения показаний счетчика в ватт-часах. Циферблат руки всегда следует читать как указывающие на цифру, которую они имеют ПОСЛЕДНИЙ ПРОХОД , а не тот, к которому они приближаются. Q.60 Почему вместо мультиметра можно использовать навесной вольтметр? Q.61 Какая электрическая величина измеряется ваттметром? Q.62 Какая электрическая величина измеряется счетчиком ватт-часов? Q.63 Какая величина показана на счетчике ватт-часов на рис. 1-46?

Использование счетчиков для измерения простых цепей — основное электричество

Перейти к содержимому

Электрические цепи

Электричество — это то, что нельзя увидеть. Мы можем видеть только его последствия.

Когда цепь работает неправильно, очень сложно посмотреть на нее и обнаружить, что не так.

Счетчики используются для измерения воздействия электричества. Измерители являются точными приборами, которые легко повредить, поэтому необходимо соблюдать определенные меры предосторожности:

• Следует избегать ударов и вибрации.
• Следует учитывать температуру, влажность и пыль.
• Магнитные поля: Магнитное поле лотка может привести к неточным показаниям.

Меры предосторожности при использовании счетчиков

Соблюдайте следующие меры предосторожности:

• Никогда не используйте омметр в цепи под напряжением, поскольку омметр является собственным источником питания. В лучшем случае вы получите неточные показания, в худшем — повредите счетчик или себя.
• Подберите счетчик к источнику питания. Если вы работаете с постоянным током, используйте измеритель постоянного тока; если вы работаете с переменным током, используйте измеритель переменного тока.
• При работе с любым измерителем постоянного тока всегда соблюдайте полярность при подключении его к цепи.
• Убедитесь, что счетчик ориентирован правильно для считывания. Некоторые из них предназначены для чтения сидя, а другие предназначены для чтения лежа.
• Считайте показания счетчика, глядя прямо на него, чтобы избежать ошибки параллакса.
• Когда закончите со счетчиком, выключите его.

Вольтметры

Рисунок 21. Вольтметр

Вольтметры представляют собой гигантские резисторы, потребляющие минимальный ток от источника. Вольтметры предназначены для измерения разности потенциалов между двумя точками.

Счетчик должен быть подключен параллельно нагрузке.

Рекомендуется сначала проверить вольтметр на известной цепи.

 

 

Амперметры

Рис. 22. Клещевые амперметры

Амперметры имеют низкое сопротивление, поэтому они не добавляют нежелательного сопротивления в цепь.

Подключите амперметр последовательно к цепи. При параллельном подключении это может привести к короткому замыканию и перегоранию предохранителя в счетчике.

 

 

Ваттметры

Рисунок 23. Ваттметр

Ваттметр имеет четыре щупа. Два на ток и два на напряжение.

Мощность является произведением как напряжения, так и тока, поэтому ваттметр измеряет влияние обоих факторов и умножает их, чтобы получить мощность.

Подключите катушку напряжения параллельно нагрузке.

Подключите катушку тока последовательно с нагрузкой.

Не превышайте номинальную мощность измерителя.

Омметры

Рисунок 24. Изображение омметра, сделанное Hannes Groebe. Используется по лицензии Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported.

Омметры используются для измерения сопротивления. Они имеют собственный источник ЭДС (аккумулятор) и не должны использоваться в цепи под напряжением.

Шкала большинства омметров считывается в обратном направлении относительно других измерителей. Ноль справа, бесконечность слева.

Многие омметры имеют регулировку нуля.