Wattmetre - typy a použitie, schéma zapojenia, vlastnosti použitia

Každý spotrebiteľ napájaný elektrickou sieťou spotrebúva určitú energiu. Napájanie v tomto prípade charakterizuje rýchlosť elektrickej siete, ktorá vykonáva prácu potrebnú na prevádzku konkrétneho zariadenia alebo obvodu, ktorý je napájaný z tejto siete. Sieť musí byť samozrejme schopná poskytovať tento výkon a nesmie byť súčasne preťažená, inak môže dôjsť k nehode.

Na meranie spotreby energie v obvodoch so striedavým prúdom sa používajú špeciálne zariadenia - wattmetre. Wattmetre ukazujú aktuálnu spotrebu energie a niektoré z nich sú dokonca schopné vypočítať množstvo energie spotrebovanej v kilowatthodinách v určitom čase, keď spotrebiteľ pracoval. V tomto článku sa zameriame na niekoľko hlavných typov elektromerov.

Wattmetre sa používajú v rôznych priemyselných odvetviach a domácnostiach, najmä v elektroenergetike a strojárstve. Elektromery sú navyše často užitočné v každodennom živote.

Používajú sa na určovanie výkonu rôznych domácich spotrebičov, na výpočet približných nákladov na elektrinu za mesiac, na diagnostiku zariadení, na testovanie sietí a jednoducho ako vizuálne indikátory. Existujú panelové wattmetre, wattmetre vo forme sieťových adaptérov, digitálne a analógové wattmetre.

Princíp činnosti týchto zariadení je vo všeobecnosti jednoduchý: meria sa napájacie napätie a spotreba prúdu a výkon sa definuje ako súčin týchto hodnôt, pričom sa berie do úvahy účinník skúmaného obvodu. Faktor výkonu je určený fázovým rozdielom medzi prúdom a napätím. Digitálne wattmetre zobrazujú hodnoty na displeji alebo ich zaznamenávajú v digitálnej podobe a analógové sú označené mierkou na stupnici.

Analógové wattmetre

Analógové zariadenia zahŕňajú wattmetre elektrodynamického systému. Ich práca je založená na interakcii dvojice cievok, z ktorých prvá je stacionárna a druhá je mobilná, to znamená, že sa môže odchyľovať od strany. Pevná cievka je pripojená k prúdu a pohyblivá cievka je pripojená k napätiu.

Pevná cievka má malý počet závitov a je zapojená do série s obvodom na meranie výkonu, zatiaľ čo pohyblivá cievka má oveľa väčší počet závitov a je pripojená prostredníctvom odporu rovnobežného so študovaným prístrojom.

Čím väčší je prúd tečúci cez pevnú cievku, tým silnejšie jej magnetické pole odkláňa pohybujúcu sa cievku spojenú so šípkou. Stupnica je kalibrovaná vo wattoch. Ako ste už pochopili, tu sa automaticky zohľadňuje prúd, napätie a účinník obvodu.

Prístroj na meranie výkonu:

Schéma pripojenia wattmetra:

Schéma pripojenia wattmetra z krytu zariadenia D5065:

Digitálne wattmetre

Digitálny merač výkonu funguje úplne inak. Prúd sa meria nepriamo podľa Ohmovho zákona odhadom poklesu napätia cez kalibrovaný skrat a napätie sa meria pomocou digitálneho voltmetra. Prúdový senzor nemusí byť nevyhnutne skratový, ale aj prúdový transformátor.

Okamžité parametre prúdu a napätia merané obvodom sú spracovávané mikroprocesorom, ktorý na základe týchto údajov vypočítava spotrebovanú energiu, ako aj celkové množstvo elektriny spotrebovanej spotrebiteľom počas merania. Výsledok sa zobrazí na digitálnom displeji zariadenia.

Analógové zariadenia sa často vyskytujú vo forme panelov, modulárnych výrobkov a digitálnych - vo forme profesionálnych zariadení a prenosných zariadení.

Merač spotreby pre domácnosť

Veľmi častým príkladom jednoduchého digitálneho wattmetra je domáci wattmeter vo forme sieťového adaptéra - adaptéra.Je určený na sledovanie spotreby energie, ako aj na rýchle hodnotenie nákladov na elektrickú energiu doma. Merač výkonu sa vkladá do zásuvky, z ktorej je zariadenie obvykle napájané, pričom musí byť známa jeho spotreba. Potom sa zástrčka samotného zariadenia zasunie do zásuvky wattmetra.

Stlačením príslušného tlačidla wattmeter začne odpočítavať čas a zaznamenáva množstvo elektrickej energie spotrebovanej od tohto okamihu, to znamená energiu, ktorá bola poskytnutá jeho výstupom. Cena elektrickej energie sa okamžite zohľadní, ak je vopred stanovená cena kilowatthodín. Zatiaľ čo zariadenie pracuje a merač spotreby meria energiu, náklady na displeji sa pravidelne aktualizujú. Tento typ merača výkonu je schopný merať výkon až do 3600 wattov.

Je potrebné vložiť zariadenie do elektrickej zásuvky a zapojiť do nej zástrčku - na displeji sa okamžite spustí odpočítavanie a v reálnom čase sa zobrazí spotreba energie. Pomocou tlačidiel môžete prepnúť zobrazovaný parameter z napájania - na prúd, napätie, vidieť špičkový výkon, minimálny výkon atď.

Okrem toho sa na displeji zobrazuje striedavá frekvencia na výstupe. Nastavením nákladov na kilowatthodinu elektrickej energie pomocou wattmetra pre domácnosť môžete odhadnúť náklady na elektrickú energiu spotrebovanú chladničkou, počítačom, ventilátorom, klimatizáciou, kúrením, ohrievačom vody atď.

Profesionálne merače výkonu

Profesionálne merače výkonu sa vyznačujú pokročilými funkciami a zvýšenou triedou presnosti. Tieto zariadenia umožňujú testovať jednoduchšie meracie zariadenia a oni sami sú schopné merať energiu v oveľa širšom rozsahu prúdov, napätí a frekvencií ako tie domáce.

Profesionálny wattmeter stojí viac ako akékoľvek stacionárne zariadenie tejto triedy, jednoducho kvôli zvýšeným požiadavkám na presnosť a kvalitu meraní. Profesionálne wattmetre často nie sú rozhodujúce pre tvar prúdu, dokážu merať striedavé a konštantné, sínusové, obdĺžnikové, pulzujúce a pílové prúdy, pričom pri výpočte spotreby energie s uvedením účinníka a povahy záťaže (aktívny, induktívny, kapacitný, zmiešaný). K dispozícii pre jednofázové aj trojfázové obvody.

Analógový wattmeter ako súčasť profesionálnej laboratórnej meracej súpravy K540:

Panelové wattmetre

Na meranie a indikáciu činného a jalového výkonu v sieťach trojfázového alebo jednofázového striedavého prúdu sú užitočné vstavané wattmetre. Indikátor zobrazuje aktuálnu hodnotu výkonu vo forme čísel na displeji, ktoré môžu mať obvykle až štyri číslice, aby sa zabezpečila dostatočne vysoká presnosť. Zariadenie má formu akejsi meracej hlavy namontovanej v puzdre.

Obvyklým použitím tohto typu elektromerov sú signalizačné panely rôznych elektrických zariadení pracujúcich v sieťach s frekvenciou 50 Hz, to znamená tie, kde je elektromer nainštalovaný stacionárne a už nie je odstránený. Wattmeter je možné spárovať s elektronickými obvodmi, ktoré upravujú činnosť obvodu, v ktorom je nainštalovaný, v závislosti od dynamiky aktívnej alebo jalovej spotreby energie.