Vše o Wattmetru: účel, typy, zapojení, použití, parametry

Jedním z parametrů, který charakterizuje stav elektrické sítě, je její výkon. Odráží množství práce vykonané elektrickým proudem za jednotku času. Výkon zařízení zahrnutých v elektrickém obvodu musí být v rámci výkonu sítě. V opačném případě jsou možná nepříjemná překvapení – od selhání zařízení až po zkraty a požáry.

Výkon elektrického proudu se měří speciálním přístrojem – wattmetrem. A pokud se ve stejnosměrném obvodu počítá pouhým vynásobením proudu napětím (stačí voltmetr a ampérmetr), pak se ve střídavé síti bez měřicího zařízení neobejde. Řídí také provozní režim elektrických zařízení a zohledňují spotřebu energie.

Aplikace wattmetrů

Hlavní oblastí použití je elektroenergetika a strojírenství, opravny elektrospotřebičů. Hojně se však používají i měřiče pro domácnost, které si pořizují milovníci elektroniky, počítačů i obyčejní lidé – pro zúčtování a úsporu spotřeby energie.

Wattmetry se používají pro:

Stanovení výkonu zařízení;
Testování elektrických sítí a jejich jednotlivých úseků;
Testování elektrických instalací (jako indikačních zařízení);
Monitorování provozu zařízení;
Účtování spotřeby elektřiny.

Typy wattmetrů

Měření výkonu předchází měření proudu a napětí zkušebního úseku obvodu.

Podle způsobů měření, převodu dat a zobrazení finálních informací se wattmetry dělí na analogové a digitální.

Analogové wattmetry Existují indikační a samonahrávací a odrážejí činný výkon části obvodu. Displej indikačního zařízení má půlkruhovou stupnici a otočnou šipku. Dílky stupnice jsou odstupňovány podle konkrétních hodnot výkonu, měřených ve wattech (W).

Digitální wattmetry měřit činný i jalový výkon. Kromě toho může displej zařízení zobrazovat (kromě údajů o výkonu) také proud, napětí a spotřebu energie v průběhu času. Naměřená data lze zobrazit vzdáleně na počítači operátora.

Video o wattmetru z Číny:

Zařízení a princip činnosti

Analogové wattmetry

Nejběžnější a nejpřesnější analogové wattmetry jsou zařízení elektrodynamického systému.

Princip činnosti je založen na interakci dvou cívek. Jeden z nich je stacionární, má silné vinutí s malým počtem závitů a nízkým odporem. Zapojeno do série se zátěží. Druhá cívka je pohyblivá.

Jeho vinutí je vyrobeno z tenkého drátu a má velký počet závitů, takže jeho odolnost je vysoká.

Je připojen paralelně k zátěži a je vybaven přídavným odporem (aby se zabránilo zkratu mezi cívkami).

Při připojení zařízení k síti se v cívkách tvoří magnetická pole. Jejich interakce vytváří točivý moment, který vychyluje pohybující se cívku se šipkou k ní připojenou pod určitým úhlem.

Velikost úhlu je ekvivalentní součinu proudu a napětí v daném čase.

Digitální wattmetry

Činnost digitálního wattmetru je založena na předběžném měření proudu a napětí. K tomu jsou na vstupu instalovány následující: v sérii se zátěží – proudový senzor, paralelně – napěťový senzor. Mohou být založeny na termistorech, přístrojových transformátorech, termočláncích a dalších prvcích.

Okamžité hodnoty získaných hodnot proudu a napětí jsou přenášeny přes analogově-digitální převodník do vestavěného mikroprocesoru. Zde se provedou potřebné výpočty (zjistí se činný a jalový výkon) a zobrazí se jako konečná informace na displeji a připojených externích zařízeních.

Přečtěte si více

TOP 10 2021: Nejlepší značka ledniček současnosti

Obrázek – Schéma zapojení wattmetru

Připojení wattmetru

Wattmetry mají čtyři svorky (2 vstupy, 2 výstupy) pro připojení. Dva z nich se používají při sestavování sériového (proudového) obvodu – je připojen jako první a dva – pro paralelní (napěťový obvod).

Začátek napěťového obvodu (vstup) je spojen se začátkem proudového obvodu (svorky propojte propojkou), připojený k jedné svorce sítě. Konec napěťového obvodu (výstup) je připojen k jiné svorce sítě.

Podívejme se na několik wattmetrů různých konstrukcí a různých výrobců:

Multifunkční digitální wattmetr CM3010 třída přesnosti 0,1

Navrženo pro měření činného výkonu, proudu, napětí a frekvence ve stejnosměrných obvodech a jednofázových střídavých obvodech; pro testování wattmetrů, ampérmetrů, voltmetrů třídy 0,3 a nižší, měřičů frekvence třídy 0,01 a nižší.

Aktuální limity měření Iп:

na stejnosměrný a střídavý proud: 0,002-0,005-0,01-0,02-0,05-0,1-0,2-0,5-1-2-5-10 A.

Meze měření napětí Nahoru:

постоянный ток: 1-3-7,5-15-30-75-150-300-450-700-1000 В.
переменный ток: 1-3-7,5-15-30-75-150-300-450-700 В.

Meze měření výkonu resp. Up* Iп

Limity měření frekvence jsou od 40 do 5000 Hz.

snížená chyba měření proudu, napětí a výkonu při stejnosměrném proudu ±0,1 %;
snížená chyba měření proudu a napětí na střídavý proud ve frekvenčním rozsahu od 40 do 1500 Hz ±0,1 %;
snížená chyba měření výkonu na střídavý proud ve frekvenčním rozsahu od 40 do 1000 Hz ±0,1 %;
chyba měření relativní frekvence ve frekvenčním rozsahu od 40 do 5000 Hz ±0,003 %;

Celkové rozměry 225x100x205 mm. Hmotnost ne více než 1 kg. Spotřeba energie ne více než 5W.

Multifunkční wattmetry SM3010 jsou vyráběny dle TU 4221-047-16851585-2014, splňují požadavky TR TS 004/2011, TR TS 020/2011.

Měřicí přístroje TsP8506-120 (dále jen přístroje).

Určeno k měření činných, jalových, činných a jalových třífázových třívodičových střídavých obvodů, zobrazení aktuální hodnoty měřeného výkonu na digitálním indikátoru a její převod na analogový výstupní signál (dále jen výstupní signál).

Naměřené hodnoty jsou zobrazovány digitálně na vestavěných indikátorech. Naměřené hodnoty se zobrazují na digitálních indikátorech v jednotkách měřené hodnoty přiváděné přímo na vstup zařízení nebo v jednotkách naměřené hodnoty přiváděné na vstup proudových a napěťových transformátorů, s přihlédnutím k transformačním poměrům, ve wattech , kilowatty, megawatty, vars, kilovary, megavary. Digitální indikátory mají čtyři platné číslice.

pro měření činného a jalového výkonu v třífázových třívodičových elektrických obvodech střídavého proudu o frekvenci 45 až 55 Hz

Stručné technické specifikace CPU8506-120 (Wattmetr)

Panelový digitální třífázový varmetr:

Účiník: pro wattmetr cos φ=1, pro varmetr sin φ=1
Celkové rozměry: 120x120x150 mm
Výška cedulky: 20 mm
Maximální rozsah zobrazení: 9999
Třída přesnosti: 0,5
Doba převodu: ne více než 0,5 s
Provozní teplota: +5 . +40 stupňů C (O4.1), -40 . +50 stupňů C (UHL3.1)
Stupeň ochrany předního panelu: IP40
Spotřeba energie: 5VA
Hmotnost: ne více než 1,2 kg

Wattmetr D5085 (D 5085, D-5085)

Určeno pro měření výkonu v jednofázových AC a DC obvodech a také pro testování méně přesných přístrojů.

Přečtěte si více

Jaké nůžky na zahradu vybrat? Zahradní nůžky na prořezávání stromů a keřů

Rozměry ne více než (205±1,45)x(290±1,6)x(135±2,0) mm.

Třída přesnosti 0,2.

Wattmetry D5085 jsou určeny pro měření výkonu v jednofázových AC a DC obvodech a také pro testování méně přesných přístrojů.

Wattmetry D5085 jsou určeny pro provoz v mírném klimatu v uzavřených, suchých, vytápěných místnostech, při okolní teplotě od 10 do 35 °C a relativní vlhkosti do 80 % (při 25 °C).

Wattmetry D5085 -04.1 (tropická verze) jsou určeny pro provoz v podmínkách suchého i vlhkého tropického klimatu v uzavřených prostorách s klimatizovaným nebo částečně klimatizovaným vzduchem při okolních teplotách od 1 do 45 °C a relativní vlhkosti do 80 % při teplotě 25 ° C (podle GOST 15150-69).

Technické specifikace

Wattmetry D5085 odpovídají třídě přesnosti 0,2 podle GOST 8476-78.

Jmenovitý účiník wattmetru je 1,0.

Jmenovitý proud paralelního obvodu wattmetru D5085 je (5 ± 0,1) mA. Běžný frekvenční rozsah wattmetru je od 45 do 500 Hz, pracovní frekvenční rozsah je 500-1000 Hz.

Hranice přípustné dodatečné chyby přístroje Wattmetr D5085, způsobené odchylkou napětí ± 20 % od jmenovité hodnoty nebo od mezí normálního rozsahu napětí, při konstantní hodnotě měřeného výkonu je rovna ± 0,2 %. konečné hodnoty rozsahu měření.

Hranice přípustné dodatečné chyby přístroje Wattmeter D5085, způsobená odchylkou frekvence od horní hranice normální oblasti na jakoukoli hodnotu v rozsahu provozních frekvencí, nepřesahuje ± 0,2 % konečné hodnoty rozsahu měření.

Hranice přípustné dodatečné chyby zařízení Wattmetr D5085, způsobené změnou okolní teploty z normální na jakoukoli teplotu v rozsahu provozních teplot při každé změně teploty o 10 °C, je rovna ±0,2 % konečné hodnoty měření. rozsah. Normální teplota je 20±2 °C, pokud není na přední straně zařízení uvedena jiná hodnota.

Další video o vestavěném wattmetru:

Jednou z nejdůležitějších vlastností elektrického obvodu je jeho výkon. Pomocí tohoto parametru se určí množství práce, kterou elektrický proud vykoná za určitou časovou jednotku. Všechna zařízení zařazená do obvodu musí mít výkon odpovídající výkonu konkrétní sítě. K měření výkonu elektrického proudu se používá wattmetr. Je potřeba především ve střídavých sítích, zjišťování výkonu zapnutých zařízení, dále pro testování sítí a jejich jednotlivých úseků, sledování a sledování provozního režimu elektrických zařízení a účtování spotřebované elektřiny.

Klasifikace wattmetrů

Před měřením výkonu wattmetrem se nejprve ve zkoumané oblasti změří proud a napětí. Aby bylo možné získat jasné souhrnné informace, měla by být tato data převedena pomocí wattmetrů, které mohou být analogové nebo digitální.

Dlouhou dobu byla většina měření prováděna analogovými zařízeními, která byla zase rozdělena do kategorií indikačních a záznamových. Zobrazují hodnotu činného výkonu na daném úseku obvodu. Za typického zástupce je považováno indikační zařízení s půlkruhovou stupnicí a otočnou šipkou. Stupnice je označena stupnicí odpovídající hodnotám rostoucího výkonu, který měří ve wattech.

Dalším typem, digitálním wattmetrem, jsou měřicí přístroje schopné měřit nejen činný, ale i jalový výkon. Všechna taková zařízení jsou vybavena displejem, který kromě napájení zobrazuje hodnoty proudu, napětí a spotřeby energie za určitou dobu. Nejpokročilejší zařízení jsou připojena a umožňují výstup přijatých dat do počítače umístěného vzdáleně od místa měření.

Přečtěte si více

Vakuové systémy » Northern Alliance - dodávky zařízení, náhradních dílů, chemických produktů, služby nákladní dopravy

Princip činnosti analogového wattmetru

Základem konstrukce nejběžnějších analogových wattmetrů je elektrodynamický systém. Zařízení tohoto typu umožňují provádět nejpřesnější měření a získávat potřebné výsledky.

Viz také:
Měření síly magnetického pole

Princip činnosti analogového wattmetru je založen na dvou interagujících cívkách. První cívka je stacionární, její konstrukce využívá tlustý vinutý drát s malým počtem závitů a nízkým odporem. Tato cívka je zapojena do série se spotřebičem.

Druhá cívka je v pohybu. Pro jeho vinutí je použit tenký vodič s velkým počtem závitů a vysokým odporem. Tato cívka je zapojena paralelně se spotřebičem a je vybavena dodatečným odporem pro ochranu proti zkratu vinutí.

Když je wattmetr připojen k síti, ve vinutí jeho cívek se objevují magnetická pole, která se vzájemně ovlivňují. Díky této interakci je generován točivý moment, který vychyluje pohybující se vinutí o vypočítaný úhel. Tento indikátor je ovlivněn součinem proudu a napětí v určitém časovém okamžiku.

Jak funguje digitální wattmetr?

Základním principem činnosti digitálního wattmetru je předběžné měření proudu a napětí ve zkušební části obvodu. Snímač proudu je zapojen do série ke spotřebiči zátěže a snímač napětí je připojen paralelně. Hlavním konstrukčním prvkem snímače je termistor, termočlánek nebo měřicí transformátor.

Na stejném principu funguje i domácí wattmetr, hojně používaný doma. Pro zahájení procesu měření stačí takové zařízení zapojit do elektrické zásuvky.

Základem zařízení je mikroprocesor, který přijímá naměřené parametry proudu a napětí, načež je vypočítán výkon. Získané výsledky se zobrazí na obrazovce a současně se přenesou na externí zařízení. Samotný mikroprocesor obsahuje prvky včetně mikrokontrolérů, které umožňují automaticky řídit provozní režimy a na dálku přepínat meze měření. S jejich pomocí jsou indikovány symboly měřených veličin.

Při práci s měniči úrovně vysokého a středního výkonu zkalibrujte digitální zařízení pomocí kalibrátoru stejnosměrného výkonu. Vlastní kalibrace wattmetru se provádí střídavým kalibrátorem výkonu. Všechny komponenty a prvky jsou napájeny přes stejnosměrný napájecí zdroj zabudovaný uvnitř měřicího zařízení.

Napětí přicházející z přijímacího převodníku, zapojeného do zásuvky, je zesíleno stejnosměrným zesilovačem – stejnosměrným zesilovačem – na hodnoty, které činí provoz ADC – analogově-digitální převodníkové jednotky – stabilnější. Dále je napětí úměrné měřenému výkonu převedeno na časový interval vyplněný pulzy referenční frekvence.

Počet těchto pulzů, úměrný naměřenému výkonu, se zobrazí na digitálním čtecím zařízení. Přijatá data lze zadávat do speciálního zařízení určeného pro zpracování informací.

Schéma zapojení měřicího zařízení

Přesnost získaných dat bude záviset na tom, jak správně je wattmetr zapojen v konkrétní části obvodu. Správný obvod pro připojení wattmetru je následující: stacionární proudová cívka měřicího zařízení je zapojena sériově k zátěži nebo spotřebičům elektřiny.

Pohyblivá napěťová cívka je zapojena do série s přídavným odporem a poté je celá tato sekce připojena paralelně k zátěži. Pohyblivá část wattmetru má určitý úhel natočení, vypočítaný podle vzorce: α = k2IxIu = k2U/Ru, ve kterém I a Iu jsou proudy sériové a paralelní cívky zařízení.

Přečtěte si více

Jak dlouho vařit brambory různými metodami | Menu týdne

Protože obvod používá přídavný odpor, paralelní obvod zařízení bude mít téměř konstantní odpor (Ru). V tomto případě bude úhel natočení roven: α = (k2/Ru)хIхU = k2IхU = k3P. To znamená, že výkon obvodu bude přesně určen tímto parametrem.

Wattmetr má jednotně aplikovanou měřicí stupnici, vyrobenou v jednostranném provedení, kdy uspořádání dílků začíná od nuly doprava. Když elektrický proud v pevné cívce změní svůj směr, způsobí změnu směru otáčení a krouticího momentu pohyblivé cívky. Pokud je wattmetr připojen nesprávně a směr proudu je odlišný, elektronické zařízení nebude fungovat.

Z těchto důvodů byste si neměli zaměňovat svorky, které se používají pro připojení. Sériové vinutí má svorku pro připojení ke zdroji energie, nazývanou svorka generátoru. Paralelní obvod se také nazývá obvod generátoru a má svou vlastní požadovanou svorku pro připojení sekce k vodiči připojenému k sériové cívce.

Při normálním zapojení směřují proudy v cívkách zařízení ze svorek generátoru na svorky negenerátoru.