Меню

Ваттметр с измерением коэффициента мощности



Ваттметр для дома — лучшие модели

Чтобы узнать, сколько потребляют электроприборы энергии, можно использовать формулы. Однако фактическое значение мощности может отличаться от расчётного. Например, стиральная машинка будет «брать» больше тока при отжиме, когда барабан крутится максимально быстро. Та же ситуация и с другими потребителями – холодильником или телевизором.

Чтобы получить информацию о том, какую мощность в среднем потребляют все электроприборы, не тратя время на расчёты, используют ваттметры. Приборы отличаются друг от друга принципом работы и наличием дополнительных опций.

Понятие о мощности и методы расчёта

В бытовой сети течёт переменный ток 220 В (в промышленной – 380), но большинство электроприборов потребляет постоянный. Для этого к каждому такому устройству прилагается блок питания (он может быть встроен в корпус потребителя).

Мощность – физическая величина, измеряемая в Ваттах (Вт) или Киловаттах (кВт). Для каждого электроприбора параметр вычисляется с помощью двух формул.

Для переменного тока

Такие потребители как обычные электрические лампочки, инструмент с мотором (дрель, болгарка, станки для заточки), работают от переменного тока. Чтобы узнать потребляемую ими мощность, нужно произведение напряжения и силы тока умножить ещё и на коэффициент cos φ. Это связано с тем, что электрические компоненты (катушки или обмотки мотора) влияют на значение силы тока, изменяя его в разные моменты времени. Поэтому без приборов измерить мощность не получится.

Для постоянного тока

Расчёт производится по формуле: следует умножить силу тока (в Амперах, А) на напряжение (Вольт, В). Пример: устройство потребляет 0,1 А и рассчитано на 15 В. Тогда потребляемая мощность будет равна 0,1х15=1,5 Вт. Узнать информацию о силе тока и напряжении можно на корпусе блока питания, самом устройстве или в технической документации, которую всегда предоставляет завод-изготовитель.

Что такое ваттметр

Представляет собой измерительный прибор, собранный (как правило) в едином корпусе и подключаемый между розеткой и потребителем энергии.

При включении пользователь сможет узнать:

  • фактическую силу тока в цепи;
  • значение напряжения;
  • частоту – для переменного тока;
  • какая потребляется мощность.

При желании можно узнать коэффициент Power Factor (он же cos φ). Большинство приборов показывает и время, в течение которого производились измерения, что поможет при необходимости сделать расчётную таблицу или построить графики изменения величин.

Разновидности

Основной критерий – род тока – постоянный или переменный. Универсальные бытовые приборы, позволяют работать с любыми потребителями.

Нужно вставить ваттметр в розетку, а в само устройство – ту технику, параметры которой нужно установить. Ваттметры применяют при тестировании и ремонте электросети или для вычисления, какой прибор слишком много «берёт» энергии.

Чем измерительные устройства отличаются друг от друга:

  • точностью – большинство аппаратов достаточно точны, но информацию о классе (о проценте погрешности) можно узнать в паспорте изделия;
  • диапазоны измерений – на потребители какой мощности рассчитаны измерительные устройства. Простые ваттметры могут не «потянуть» стиральную машинку или крупный станок;
  • дополнительные функции – подсветка экрана, возможность дистанционного управления и программирования, наличие встроенной памяти.

Если необходимо производить замеры на улице, то следует выяснить, при какой температуре воздуха допускается работа ваттметра.

Для чего необходим в бытовых условиях

Использовать ваттметр потребуется, чтобы оптимизировать затраты на электроэнергию. Особенно это важно для крупных квартир и загородных домов. Большое количество потребителей не позволит точно определить, какие из них слишком прожорливы и требуют замены.

Интеллектуальные ваттметры, обладающие дополнительными функциями, позволят не только производить замеры, но и управлять конкретным прибором. Например, электрическим котлом. Это можно делать дистанционно или путём программирования измерительного устройства.

Модели, часто используемые в быту

Условно измерительные устройства делят на бытовые и «интеллектуальные». Первая группа – относительно простые аппараты с минимумом дополнительных функций. Вторая категория «умных» ваттметров позволяет не только определять параметры потребляемой энергии, но и передавать значения на смартфоны, отключать или снова включать потребители и даже измерять концентрацию углекислого газа в помещении.

ROBITON PM-1

Стандартный прибор, объединяющий в едином корпусе розетку для потребителя, сетевую вилку, экран для вывода информации и три клавиши управления.

Прибор определяет:

  • мощность нагрузочного устройства;
  • количество потребляемой энергии;
  • полную стоимость киловатт*часов за расчётное время.

Основные плюсы – недорогой и достаточно точный прибор для применения в быту.

Минус – сложная процедура обнуления значений.

HiDANCE 3680W AC Power Meter

Более совершенный ваттметр позволяет использовать дополнительные полезные функции: определить коэффициент мощности для тестируемого прибора – Power Factor (он же cos φ). Также демонстрирует все остальные параметры – силу тока и мощность.

Читайте также:  Самодельный измеритель мощности радиопередатчика

Плюсы: аккуратная сборка, достаточная функциональность, крупный дисплей.

Минус – после сброса необходимо вновь вводить цену за квт*час.

Espada TSL 1500WB

Электронный ваттметр для бытовых и коммерческих нужд. Главное отличие от аналогов – есть возможность учёта дневного и ночного тарифов. Есть подсветка экрана. Дополнительно – функция сигнализации о превышении максимально допустимых силы тока или мощности.

Плюсы: простой и понятный интерфейс, надёжность, крупный экран, небольшая погрешность измерений.

Минус – затруднена смена источника питания.

TP-Link HS110

«Умный» ваттметр от известной компании, производящей электронику и сетевое оборудование. Управление и мониторинг осуществляется удалённо. Можно использовать для подключения ПК, смартфон и другие устройства. Пользователь сможет не только произвести измерения значений мощности, силы тока и напряжения, но и отключить потребитель энергии, а если потребуется – включить вновь.

Плюсы: удобство работы, сравнительно низкая цена.

Минус – в доме должна быть стабильная интернет-связь.

Edimax SP 2101W

Ваттметр предназначен для постоянной работы с одним потребителем. Представляет собой «интеллектуальную» розетку, которая может работать по определённой программе или управляться владельцем вручную. Если возникнет аварийная ситуация, то пользователю автоматически отправится сообщение.

Плюсы: отлично подходит для систем типа «умный дом», ёмкая память сохранит результаты измерений 12 месяцев.

Минусы – высокая цена.

МЕГЕОН 71016

Ваттметр с информативным ЖК-экраном и подсвечивающими элементами. Расчёт показаний производится в режиме реального времени. Дополнительная функция – показывает концентрацию СО2 в воздухе.

Плюсы: малый размер, можно вставлять трехштырьковые евророзетки, аккуратная сборка.

Минус: высокая цена при покупке в обычном магазине.

Energenie EGM-PWM

Ваттметр со стильным чёрным корпусом объединяет в себе измерительный прибор и систему для анализа поведения потребителя. Самостоятельно выстраивает диаграммы, графики. Есть порт для подключения к ПК или другому устройству.

Плюсы: несложное управление, возможна работа с отопительным оборудованием.

Минус – высокая цена.

Итоги

Для бытовых нужд можно выбрать любой функциональный ваттметр, исходя из собственных финансовых возможностей. Приобретение «интеллектуальных» приборов будет оправдано, если в доме есть значительное количество потребителей, которые нуждаются в дистанционном управлении. Или для коммерческих организаций, стремящихся оптимизировать расходы на электроэнергию.

Читайте также другие полезные статьи:

Видео-обзор ваттметра ROBITON PM-1

Источник

ИЗМЕРЕНИЕ МОЩНОСТИ, ЭНЕРГИИ И КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ

Для измерения электрической мощности применяют следующие методы амперметра — вольтметра; одного ваттметра; двух и трех ваттметров и с помощью переносных ваттметров.

Метод амперметра и вольтметра дает возможность измерить мощность постоянного тока (произведение тока на напряжение) или полную (кажущуюся) мощность переменного тока, равную активной мощности при cos ȹ = 1. Существуют две схемы подключения приборов (рис. 13). Измеренная по схеме на рис. 13, а мощность оказывается больше мощности нагрузки на величину мощности, потребляемой

Рис. 13. Схемы подключения вольтметра и амперметра для измерения мощности

амперметром РА. При измерении по схеме на рис. 13, б мощность больше на величину мощности, потребляемой вольтметром. Первая схема используется при сравнительно больших сопротивлениях, вторая — при малых. Необходимо учитывать, что погрешность измерения мощ­ности методом амперметра — вольтметра больше суммы приведенных погрешностей обоих приборов.

Метод одного ваттметра применяют для измерения мощности в цепи постоянного тока или (активной мощности) однофазного переменного тока (ваттметр включается по схеме, изображенной на рис. 14, а.) При подключении приборов необходимо соблюдать полярность. В схемах на переменном токе это обеспечи­вается согласным подключением генераторных зажимов (на приборах они обозна­чаются звездочками) к источнику питания.

Метод одного ваттметра также применим при измерении активной мощности в цепях трехфазного тока при полной симметрии нагрузок, т. е. когда звезда фазных (и линейных) напряжений симметрична и токи нагрузок во всех фазах равны по значению (рис. 14,6) и фазовому сдвигу. Примером симметричной на­грузки является асинхронный двигатель, где za=zb=zc. Если нагрузка соединена треугольником, для измерения мощности можно использовать схему, изображенную на рис. 14, в; где сопротивления резисторов rд должны быть рав­ны сопротивлению параллельной цепи ваттметра. Мощность трех фаз получают умножением полученного результата на 3, т. е. Р = ЗРф.

Метод двух ваттметров используется при простой симметрии фаз, когда звезда фазных (и линейных) напряжений симметрична, а токи нагруз­ки по значению и фазе не равны между собой. Включая, ваттметры, необходимо соблюдать полярность в соответствии с рис. 15, а, где za≠zb≠zc. Токовая цепь первого ваттметра включена в фазу А с подсоединением генераторного зажима со стороны питания, а цепь напряжения включена между фазами А и В. Токовая цепь второго ваттметра включена в фазу С также с подсоединением гене­раторного зажима со стороны питания, а цепь напряжения включена между фазами ВНС. Токовые цепи ваттметров можно включить в любые из двух фаз, но цепи напряжения должны быть подсоединены между фазами, где включены токовые цепи, и свободной фазой. Сумма по­казаний двух ваттметров равна мощности трех- Лазной системы:

Читайте также:  Какие документы нужны для получения мощности

Метод трех ваттметров (рис. 15,6) самый громоздкий и применяют его только при полной не симметрии, т. е. когда звезда фазных (и линейных) напряжений искажена и токи на­грузки по значению и фазе не равны между

Рис. 15. Схемы измерения мощности перемен­ного тока при простой симметрии фаз собой. Сумма показаний трех приборов равна мощности трехфазной системы:

Переносные ваттметры имеют несколько пределов измерения по току и напряжению, чем расширяется диапазон измеряемых мощностей. Та­кие ваттметры снабжаются переключателями полярности, что дает возможность изменять полярность прибора без изменения схемы его подключения. Последнее особенно важно при подключении ваттметра в цепях трехфазного переменного тока, где одним и тем же прибором можно измерять несколькими методами. Шкала переносного ваттметра условна. Для определения измеряемой мощности необхо­димо показания прибора умножить на коэффициенты трансформатора тока (КА) и трансформатора напряжения (Ки) при принятых пределах измерения.

Для измерения активной мощности можно также применять трехфазные ваттметры, состоящие из двух или трех однофазных ваттметров.

Энергию электрического тока измеряют счетчиками электрической энергии, которые включают в цепь подобно ваттметрам. Для учета активной энергии в че­тырехпроводной сети с нулевым проводом применяют схему, аналогичную’ схеме измерения мощности тремя ваттметрами. Общий расход энергии определяется как сумма показаний трех счетчиков. В трехпроводной сети применяют схему с двумя однофазными счетчиками, включенными по схеме двух ваттметров (рис. 15, a. При этом надо иметь в виду, что при cos ȹ

При не симметрии токов (но когда питательные напряжения симметричны и равны между собой) применяют два счетчика, включенных по схеме с искусственной нейтралью (рис. 16). В этом случае общая энергия определяется алгебра­ической суммой показаний обоих счетчиков. Для образования искусственной нейтрали сопротивление резистора r должно равняться сопротивлению парал­лельных цепей счетчика.

В трех фазных счетчиках конструктивно объединены три или два однофазных счетчика, обмотки которых включаются по одной из приведенных схем (рис. 15, а; рис. 16). Вращающие моменты отдельных элементов воздействуют на общую подвижную часть (диск), которая и вращается пропорционально суммарной мощности нагрузки трехфазной системы.

Реактивную мощность можно измерять теми же ваттметрами, что и активную, изменив порядок подключения: токовую цепь включают в одну фазу, напряже­ние подают от двух других фаз (рис. 17, а).

Рис. 16. Схема включения счетчиков с искусственной нейтралью

Рис. 17. Схемы измерения реактивной мощности

Чтобы измерить реактивную мощность электродинамическим ваттметром в цепи однофазного переменного тока, необходимо ток в параллельной ветви сдвинуть относительно напряжения на угол 90°. Для этого последовательно с катушкой напряжения включают дополнительно катушку индуктивности, а параллельно катушке напряжения — активное сопротивление г (рис. 17, б).

Рис. 18. Схемы измерения реактивной энергии двухэлементным счетчиком (а) и специальным трехфазным (б)

Рис. 19. Включение измерительных трансформаторов тока и напряжения в схему измерения

При известных данных параллельной катушки напряжения (rи\ xи) и дополни­тельной индуктивности (rд/xд) необходимое активное сопротивление определяется из выражения

Метод двух счетчиков, включенных по схеме (рис. 16), при измерении реак­тивной энергии не применим, так как для образования искусственной нейтрали нужно иметь катушку индуктивности с такими же соотношениями r/х, как и в параллельной цепи счетчика, что весьма затруднительно. Поэтому для изменения! реактивной энергии часто применяют двухэлементные индукцион­ные счетчики (рис. 18, а). Здесь необходимый сдвиг в 60° между рабочим током параллельной цепи и приложенным к ней напряжением обеспечивается включением резисторов r. Сумма показаний двух приборов равна суммарной реактивной мощности трехфазной системы.

Для измерения реактивной энергии используют также специальные трехфазные счетчики, фиксирующие суммарную мощность системы. Наибольшее распространение получили счетчики с дополнительной последова­тельной обмоткой (рис. 18, б). Эти приборы имеют по два вращающихся диска, посаженных на общую ось; общий момент равен сумме моментов дисков. Особен­ностью такого счетчика является наличие дополнительной (третьей) последова­тельной обмотки, разделенной на две равные части. Каждая часть обмотки распо­ложена на магнитопроводах обоих движущихся элементов. Из схемы включения (рис. 18, б) видно, что дополнительная обмотка включена встречно основным последовательным обмоткам (полярность обмоток указана звездочками).

Читайте также:  Как найти мощность множества всех натуральных чисел

•Во всех приведенных схемах измерения мощности и энергии могут приме­няться трансформаторы тока и напряжения. Их подсоединение в схему цепи однофазного переменного тока показано на рис. 19. Для определения измеряв’ мой мощности необходимо по­казания прибора умножить на коэффициенты трансформации трансформаторов тока и напря­жения.

Коэффициент мощности вцепях переменного тока изме­ряют как приборами непосредственной оценки, так и по показаниям приборов, не пред­назначенных для этого. Прибо­ром непосредственной оценки является электродинамический фазометр, представляющий ро­бой логометр с одной непо­движной катушкой, включен­ной в последовательную цепь, и двух подвижных, помещен­ных на одной оси и скреплен­ных под определенным углом.

Фазометр включается в цепь подобно ваттметру: градуируется в единицах, пропорциональных коэффициенту мощности при определенной частоте. Этот однофазный фазометр можно включать в цепь трехфазного тока по схеме, пока­занной на рис. 20, а. Применяют также электромагнитные трехфазные фазо­метры (рис. 20, б).

Можно определить коэффициент мощности косвенным способом, используя показания ваттметра, амперметра и вольтметра (рис. 20, в). Угол сдвига вычисля­ется по формуле cos ȹ = P/UI.

Средневзвешенный коэффициент мощности можно определить, используя показания счетчиков активной и реактивной мощности. По этим показаниям сначала определяют тангенс угла tg α = Q/P, усредненный за определенный про­межуток времени, затем по тангенсу и по табл. 2 находят cos ȹ.

Используя схему двух ваттметров (рис. 15 а), коэффициент мощности вы­числяют по формуле

где Р1 и Р2—показания ваттметров.

Источник

Измерение коэффициента мощности

Измерение коэффициента мощности

Для всех потребителей электроэнергии экономические вопросы никогда не теряют своей актуальности, именно поэтому каждый из них озабочен повышением КПД собственной сети энергопотребления. Важным параметром, характеризующим такую электрическую сеть, является потребляемая мощность, собственно то, за что приходится регулярно платить поставщикам электроэнергии.

Из школьного курса физики мы знаем, что величина электрической мощности на активных нагрузках выражается произведением напряжения и тока, однако выражение это справедливо лишь в отношении постоянного тока, в цепях переменного тока оно приемлемо разве что в качестве мгновенного показателя.

Стоимость работ

от 12000 рублей

В сетях переменного тока приходится учитывать реактивные составляющие приемников электроэнергии с емкостным или индуктивным характером. Именно они порождают реактивную мощность – основную причину потерь электроэнергии. Таким образом, если рассматривать конкретную электрическую цепь, то суммарная мощность ее потребления складывается из активной и реактивной составляющей, связанных между собой коэффициентом мощности.

Суть и пути повышения коэффициента мощности

На активной нагрузке, как и при постоянном токе, напряжение по фазе совпадает с током и потребляемая мощность равна полезной или активной мощности. Электрические емкости (конденсаторы) и индуктивности имеют свойство накапливать энергию, что оборачивается в сетях, где присутствует переменный ток неизбежным сдвигом фазы между напряжением и током на реактивной нагрузке с емкостной или индуктивной составляющей.

В математическом понимании полная электрическая мощность и ее полезная составляющая связаны отношением второй к первой, именуемым коэффициентом мощности, который фактически равен косинусу угла сдвига фазы. Благодаря этому вторым названием коэффициента мощности принято считать cos ϕ.

Коэффициенты мощности, точнее их величины лежат в пределах 0 – 1. При значении коэффициента равным единице, вся потребляемая мощность идет на выполнение полезной работы, такие показатели характерны для ламп накаливания или ТЭНов. Низкому коэффициенту соответствуют электрические цепи, с большим расходом электроэнергии впустую, характерным примером можно считать электродвигатель, работающий на холостом ходу.

Для повышения эффективности электрических сетей используют корректоры коэффициента мощности, результатом повышения cos ϕ можно считать:

  • снижение энергетических потерь;
  • нормализацию нагрузок на питающие линии;
  • рациональное использование возможностей источников питания.

Практически коррекция коэффициента реализуется путем введения в электрические цепи дополнительных элементов, например последовательного включения дросселя или посредством специальных схем. Но прежде чем приступать к корректировке реактивной мощности конкретного оборудования необходимо измерить cos ϕ.

Методы измерения коэффициента мощности

Измерения косинуса фазового сдвига можно производить разными способами, как прямыми, так и косвенными. Наиболее простым способом будет использовать измеритель коэффициента мощности, именуемый фазометром. Значение cos ϕ он выдает в десятых долях единицы, причем с указанием характера реактивной нагрузки (индуктивная или емкостная). Косвенные измерения можно провести при помощи трех измерительных приборов:

  • амперметра;
  • ваттметра;
  • вольтметра.

Ваттметром измеряется активная мощность потребляемая нагрузкой, которая потом делится на произведение показаний вольтметра с амперметром измеренные на входе цепи. Результатом деления будет cos ϕ.

Учитывая важность определения коэффициента в снижении энергетических затрат все измерения и корректировки следует доверять специализированным электроизмерительным лабораториям.

Источник