Каково устройство и назначение ваттметра. Устройство и принцип работы электронных ваттметров и счетчиков энергии

Наличие двух катушек у электродинамического прибора и возможность включения их в две разные цепи позволяет использовать эти приборы для измерения мощности электрического тока, т. е. как ваттметры.

Из выражения для угла поворота подвижной системы электродинамического прибора (2.12) следует, что, если неподвижную катушку включить последовательно нагрузке z (рис. 2-12), а последовательно с подвижной катушкой включить добавочное сопротивление Яд так, чтобы эту катушку можно было включать параллельно нагрузке, тогда ток в подвижной катушке равен

где - сопротивление катушки; U - напряжение на нагрузке; - постоянная данного прибора по мощности; Р - мощность, потребляемая нагрузкой. Такой прибор называют ваттметром. Его шкала равномерная.

Для измерения электрической мощности в цепях переменного тока используют ваттметры активной и реактивной мощности.

Ваттметр активной мощности. Если в цепь подвижной катушки включить активное добавочное сопротивление так, чтобы общее сопротивление этой цепи R было равно

тогда при напряжении и в сети и при токе i в нагрузке

ток в подвижной катушке равен

Мгновенное значение вращающего момента в этом случае равно

а среднее за период значение этого момента

Следовательно, ваттметр с активным добавочным сопротивлением в цепи подвижной катушки измеряет активную мощность цепи переменного тока.

Полученный вывод имеет простое физическое объяснение. В самом деле, если в цепь с индуктивностью включить амперметр, вольтметр и ваттметр (рис. 2-13), то , так как подвижная система вольтметра поворачивается под действием только приложенного напряжения, независимо от фазы этого напряжения (точнее, под действием тока в катушке, пропорционального приложенному напряжению), а подвижная часть амперметра поворачивается под действием только тока в катушке, независимо от фазы этого тока. Что касается подвижной части (катушки) ваттметра, то она поворачивается только в том случае, когда токи в обеих катушках не равны нулю, иначе не будет взаимодействия. Но в рассматриваемой цепи ток подвижной катушки максимален, когда ток в цепи i равен нулю, и наоборот. Прибор ничего не покажет. Этого и следовало ожидать, так как нагрузка то запасает энергию в магнитном поле, то возвращает в сеть.

Из графика токов данной цепи с индуктивностью (рис. 2-14) следует, что токи совпадают по направлению (на графике - по одну сторону от оси времени) только в течение двух (через одну) четвертей периода за период, а в две другие четверти периода токи имеют противоположные направления. Это означает, что направление вращающего момента изменяется четыре раза за период. Поэтому подвижная система ваттметра в течение периода будет испытывать действие четырех одинаковых по значению, но противоположных по направлению толчков и прибор ничего не покажет, так как вращающий момент, действующий на подвижную систему, определяется его средним значением за период.

Если же угол сдвига между токами невелик (рис. 2-15), то в течение периода положительные значения вращающего момента сильно превосходят отрицательные (по времени и по значениям) и подвижная система ваттметра повернется под действием среднего

значения реагируя на активную мощность, потребляемую данной нагрузкой.

Итак, ваттметр показывает активную мощность, потребляемую из сети.

Ваттметр реактивной мощности. В этом ваттметре последовательно с подвижной катушкой специально включается индуктивное добавочное сопротивление (рис. 2-16) такое, что

Пусть в цепи действует приложенное напряжение и нагрузка создает ток

Тогда мгновенное значение вращающего момента равно

После подстановки и преобразований получим:

Среднее за период значение вращающего момента равно

Отсюда и следует, что ваттметр с индуктивным сопротивлением в цепи подвижной катушки показывает реактивную мощность цепи переменного тока. Такой вывод объясняется просто: в случае, например, чисто индуктивной нагрузки, когда из сети безвозвратно не потребляется энергия, такая схема искусственно сдвигает фазу тока в подвижной катушке до совпадения с фазой тока в неподвижной, поэтому ваттметр показывает значение реактивной мощности.

Итак, у электродинамического ваттметра две катушки: одна - токовая, включаемая последовательно нагрузке, другая- катушка напряжения, включаемая параллельно нагрузке, потребляемую мощность которой необходимо измерить.

Для правильного включения прибора (чтобы стрелка отклонялась в нужную сторону) один из зажимов его обмотки помечают звездочкой эти зажимы ваттметра называют генераторными. Их следует подключать к тому зажиму нагрузки, который соединен с генератором (сетью).

И греч. metreo - измеряю), прибор для измерения мощности в электрич. цепях (в цепях перем. тока - для измерения активной мощности Р=UIcosj, где U - , I - электрич. тока, j - фазовый угол между синусоидально изменяющимися током и напряжением). Схема включения В. в цепь показана на рисунке.

Схема включения ваттметра W: 1 - последовательная цепь (неподвижная катушка); 2 - параллельная цепь (подвижная катушка); 3 - нагрузка. В электродинамич. ваттметре поворот подвижной катушки в магн. неподвижной катушки пропорц. измеряемой мощности.

Для уменьшения искажающего влияния последовательная цепь В. должна обладать малым, а параллельная - большим сопротивлением. При измерениях на перем. токе важно также, чтобы сопротивление параллельной цепи было чисто активным.

Осн. частью В. явл. электроизмерит. механизм обычно электродинамич. или ферродинамич. системы, реже - индукционной или электростатической (см. соответств. статьи). Для расширения пределов измерений В. используют: на пост. токе - шунты и добавочные сопротивления, на перем. токе - измерит. трансформаторы тока и напряжения. Для измерения мощности на частотах выше 5 кГц, а также малой мощности (менее 100 мВт) применяют термоэлектрич. и терморезистивные В., В. на ПП элементах, В. с преобразователями Холла, пондеромоторные В., калориметрич. В. Ваттметры с электроизмерит. механизмом характеризуются . данными: пределы по току - от 10 мА до 10 А, по напряжению - от 15 до 600 В, осн. погрешность в % от верх. предела измерений - до 0,2%. Применение измерит. трансформаторов тока и напряжения позволяет измерять до 12 ГВт в электрич. цепях с током до 15 кА и напряжением до 500 кВ.

Техн. требования к В. стандартизованы в ГОСТах 22261-76, 8476-60 и 1.3605-75.

Физический энциклопедический словарь. - М.: Советская энциклопедия . Главный редактор А. М. Прохоров . 1983 .

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

- (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

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

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:

1. Подсоединить устройство к сети.
2. Удостовериться, что оно показывает «ноль», а предыдущие цифры сброшены.
3. Включить бытовую технику.
4. 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.

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