Как называется прибор для измерения 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:
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:
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
ROBITON PM-1Стандартный прибор, объединяющий в едином корпусе розетку для потребителя, сетевую вилку, экран для вывода информации и три клавиши управления.
Прибор определяет:
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.
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
8 лучших ваттметров
Ваттметр, – энергомер, компактный счётчик мощности (Ватты). Определяет количество электроэнергии (Киловатт/час), потребляемой бытовым или иным прибором. Более крупный аналог – стационарный счётчик, устанавливаемый на входе электрической сети в помещение. Ответственен за суммарную мощность всех потребителей энергии. Бытовой прибор применяется частным порядком для отдельного потребителя, в мастерских по ремонту бытовой электротехники, электронных устройств. Современное развитие ваттметров – «умные» розетки с дистанционным управлением по интернету через смартфон.
Лучшие бытовые ваттметры
Представляет собой компактное устройство, параллельно подключаемое в сеть. Чаще всего, совмещает в одном корпусе измерительный блок и розетку. Оснащены функцией определения потреблённой мощности (минимальную и максимальную) в единицу времени.
Отражают величину напряжения сети, время работы потребителя электроэнергии, расчёт стоимости электричества за рабочий промежуток времени.
ROBITON PM-1 – недорогой
Прибор для контроля за расходом электроэнергии из бытовой сети одним потребителем. Совмещает в одном корпусе вилку, розетку, электронный блок и экран дисплея для считывания полученных результатов.
Позволяет вычислить мощность единичной, подключённой через прибор, нагрузки. Определит количество потребляемой электроэнергии за определённый промежуток времени и рассчитает стоимость израсходованной энергии.
Плюсы:
Минусы:
HiDANCE 3680W AC Power Meter – цифровой прибор
Компактный бытовой электронный прибор с расширенными функциями. Позволяет определить величину напряжения переменного тока и силу тока. Рассчитывает потребляемую мощность и коэффициент мощности.
Встроена опция вычисления стоимости потреблённой электроэнергии. Прибор удобен при тестировании бытовых приборов, электронных устройств и электронагревателей всех типов для расчёта экономической эффективности.
Плюсы:
Минусы:
Espada TSL 1500WB – оптимален для дома
Простой в освоении и применении электронный ваттметр для тестирования бытовых приборов по уровню потребляемой электроэнергии. Очень удобен для проверки энергопотребления при выборе обогревателя. Прибор в короткое время покажет уровень реальной мощности, затраты и стоимость электроэнергии.
Поможет рассчитать тепловую эффективность и затраты в течение теплового сезона. Предусмотрена возможность введение данных при двухтарифном счётчике. Просигнализирует о нештатном режиме или превышении силы тока, мощности.
Плюсы:
Минусы:
МЕГЕОН 71016 – с жидкокристаллическим дисплеем
Портативный цифровой прибор для регистрации затраченной электроэнергии одним потребителем. Инструмент оснащён жидкокристаллическим дисплеем со светодиодной подсветкой для работы в тёмное время суток или условиях плохой освещённости.
Расчёт показателей осуществляется в непрерывном режиме, на всём протяжении работы потребителя электроэнергии. Дополнительная опция – определение объёма выбросов углекислого газа, что важно для замкнутых помещений.
Плюсы:
Минусы:
Brennenstuhl PM 231 – высокое качество
Бытовой прибор со стильным дизайном корпуса (Primera-Line). Снабжён двухтарифным счётчиком, – функция «день-ночь». Измеряет напряжение сети, силу тока, частоту.
Вычисляет потребляемую мощность. Рассчитывает количество потреблённой электроэнергии. Фиксирует время в часах и минутах. Обладает повышенной безопасностью, – предусмотрена защита от детей.
Плюсы:
Минусы:
Лучшие интеллектуальные ваттметры
Современное развитие бытовых ваттметров – наличие внутреннего электронного блока для связи с владельцем посредством интернета. Управление осуществляется дистанционно, через смартфон или другой носитель.
Расширен функционал за счёт увеличения программ, – отключение при нештатных режимах или аварийной ситуации, передача сигнала на телефон или электронную почту. Кроме бытовых задач, цифровой ваттметр полезен для лабораторий, занимающихся разработкой бытовой техники, – предусмотрено построение графиков и диаграмм с учётом реального времени.
TP-Link HS110 – замеры на расстоянии
Управление и произведение измерений на расстоянии с помощью интернета через смартфон или другое электронное устройство. Предусмотрена возможность автоматического подключения или отключения потребителей электроэнергии.
Дистанционный мониторинг энергопотребления позволит выбрать оптимальный режим работы бытовых приборов или систем отопления, поможет выставить необходимый уровень мощности.
Плюсы:
Минусы:
Edimax SP 2101W – интеллектуальный прибор
Интеллектуальный ваттметр-выключатель с функцией измерения мощности. Подключаем к любой классической розетке.
Осуществляет взаимосвязь электроники и человека, –управляет уровнем потребления электроэнергии, подключает или отключает бытовые потребители вручную, по команде или по заложенному расписанию.
Следит за работой бытового устройства, автоматически отключая питание при нештатных ситуациях. Дополнительная опция – передача тревожного сигнала в автоматическом режиме.
Плюсы:
Минусы:
Energenie EGM-PWM – зелёная энергетика
Ваттметр из серии приборов «зелёная» экономная энергетика. Снимает параметры электрической сети, вычисляет уровень мощности, выстраивает графики и диаграммы.
Программное приложение рассчитывает потребление электроэнергии в требуемый промежуток времени. Отсутствует постоянная привязка к персональному компьютеру, связь может осуществляться по внешней команде или заложенному расписанию.
Плюсы:
Минусы:
Методы измерения мощности в электрических цепях
Очень часто при проектировании электрических схем радиолюбители сталкиваются с проблемой измерения мощности, которую потребляют радиокомпоненты. Специалисты в метрологической сфере рекомендуют два метода, позволяющих вычислить и грамотно рассчитать ее значение. В этом случае нужно разобрать подробнее физический смысл величины, а также ее составляющих, от которых она зависит.
Общие сведения
При проектировании устройств нужно уметь правильно рассчитывать мощность электроэнергии электрооборудованием. Это необходимо, прежде всего, для долговечной работы устройства. Если изделие работает на износ, то оно способно выйти из строя сразу или в течение некоторого времени.
Такой вариант считается недопустимым, поскольку существуют виды техники, которые должны работать без отказов (аппарат искусственного дыхания, контроль уровня метана в шахте и так далее), так как от этого зависит человеческая жизнь. К основным характеристикам электрической энергии относятся следующие: мощность, сила тока, напряжение (разность потенциалов) и электропроводимость (сопротивление) материалов.
Мощность потребителя
Мощность не следует путать с электрической энергией. Единицей измерения первой является ватт (Вт), название которой произошло от фамилии известного физика Джеймса Уатта. Физическим смыслом 1 Вт является расход электрической энергии за единицу времени, равной 1 секунде (1 Вт = расход 1 джоуля за 1 секунду). Существуют производные единицы измерения: милливатт (1 мВт = 0,001 Вт), киловатт (1 кВт = 1000 Вт), мегаватт (1 МВт = 1000 кВт = 1000000 Вт), гигаватт (1 ГВт = 1000 МВт = 1000000 кВт = 1000000000 Вт) и так далее. Для измерения электрической энергии применяются специальные счетчики, а ее единицей измерения является Вт*ч.
Ватт можно связать с некоторыми физическими величинами: 1 Вт = 1 Дж/с = (1 кг * sqr (м)) / (c * sqr (c)) = 1 Н * м / с = 746 л. с. Последнее числовое значение называется электрической лошадиной силой. Ваттметр — измеритель электрической мощности. Однако ее величину можно определить и другим способом. Для этого следует разобрать физические величины, от которых она зависит.
Сила тока
Количество электрического заряда, который проходит через токопроводящий материал за единицу времени, называется силой электрического тока. Сокращенно величину называют силой тока или током. Она обозначается литерами «I» или «i» и имеет направление (векторная величина). Измеряется ток в амперах (А). Существуют также производные единицы, образованные при помощи приставок: 1 мА = 0,001 А, 1 кА = 1000 А и так далее. Измерить его значение можно амперметром. Для этого его нужно подключать последовательно в электрическую цепь.
Физическим смыслом тока в 1 А является прохождение электрического заряда в 1 Кл (кулон) за 1 секунду через площадь поперечного сечения S. В 1 кулоне содержится примерно 6,241*10^(18) электронов.
Ток в научной интерпретации классифицируется на постоянный и переменный. Первый вид не изменяет своего направления за единицу времени, но его амплитудные значения могут изменяться. Направление и амплитуда переменного тока изменяется по определенному закону (синусоидальный и несинусоидальный). Основным параметром считается его частота. Определяется тип переменного тока с помощью осциллографа.
Электрическое напряжение
Из курса физики известно, что каждое вещество состоит из атомов, которые обладают нейтральным зарядом. Они состоят из субатомных частиц. К ним относятся следующие: протоны, электроны и нейтроны. Первые имеют положительный заряд, вторые — отрицательный, а третьи — не заряжены вообще.
Суммарный заряд протонов компенсирует заряд всех электронов. Однако под действием внешних сил это равенство нарушается, и электрон «вырывается» из атома, который уже обладает положительным зарядом. Он притягивает электрон с соседнего атома, и процесс повторяется до тех пор, пока энергия не будет минимальной (меньше энергии «вырывания» электрона).
При межатомном взаимодействии образуется электромагнитное поле с отрицательной или положительной составляющими. Разность между двумя точками противоположных по знаку составляющих называется электрическим напряжением. Работа электромагнитного поля по перемещению точечного электрического заряда из точки А в точку В называется разностью потенциалов. Физический смысл напряжения (U): разность потенциалов в 1 В между двумя точечными зарядами в 1 Кл, на перемещение которых тратится энергия электромагнитного поля, равная 1 Дж.
Единицей измерения является вольт (В). Определить значение разности потенциалов можно с помощью вольтметра, который подключается параллельно. Производными единицами измерения считаются следующие: 1 мВ = 0,001 В, 1 кВ = 1000 В, 1 МВ = 1000 кВ = 1000000 В и так далее.
Сопротивление электрической цепи
Электропроводимость материала зависит от нескольких факторов: электронной конфигурации, типа вещества, геометрических параметров и температуры. Сведения об электронной конфигурации вещества можно получить из периодической таблицы Д. И. Менделеева. Согласно этой информации вещества бывают:
К первой группе следует отнести все металлы, электролиты (растворы, проводящие ток) и ионизированные газы. Носителями электрического заряда в металлах являются электроны. В растворах их роль выполняют ионы, которые бывают положительными (анионы) и отрицательными (катионы). Свободными носителями заряженных частиц в газах считаются свободные электроны и положительно заряженные ионы.
Полупроводники проводят электричество только при определенных условиях. Например, при воздействии на него внешних сил. Под их действием кулоновские связи электрона с ядром уменьшаются. При этом отрицательно заряженная частица «вырывается». На ее месте образуется «дырка», обладающая положительным зарядом. Она притягивает соседний электрон, вырывая его с атома. В результате этого осуществляется движение электронов и дырок. Изоляторы или диэлектрики вообще не проводят электричество. К ним относятся материалы без свободных носителей заряда, а также инертные газы.
В проводниках при повышении температурных показателей происходит рост величины сопротивления. При этом происходит разрушение и искажение кристаллической решетки. Заряженные частицы сталкиваются (взаимодействуют) с атомами и другими частицами материала. В результате их движение замедляется, но потом снова возобновляется под действием электромагнитного поля. Процесс этого «взаимодействия» называется электрической проводимостью вещества. Однако в полупроводниках при повышении температуры эта величина уменьшается. К геометрии материалов следует отнести следующие: длину и площадь поперечного сечения.
Сопротивление измеряется в Омах (Ом) при помощи омметра, который подсоединяется параллельно к участку цепи или радиодетали. Существуют производные единицы измерения: 1 кОм = 1000 Ом, 1 МОм = 1000 кОм = 1000000 Ом.
Методы измерения
Мощность можно определить двумя способами: косвенным и прямым. В первом случае это делается при помощи амперметра и вольтметра, а также осциллографа. Измеряются значения напряжения и тока, а затем по формулам вычисляется мощность. Этот способ имеет один недостаток: величина мощности получается с некоторой погрешностью.
При использовании прямого метода используется специальный прибор-измеритель. Он называется ваттметром и показывает мгновенное значение мощности. У каждого из способов есть свои достоинства и недостатки. Какой из методов наиболее оптимален, определяет сам радиолюбитель. Если проектируется какое-либо изделие, которое отличается надежностью, то следует применять прямой метод. В других случаях рекомендуется воспользоваться косвенным методом.
Косвенный способ
Мощность в цепях постоянного и переменного токов определяется различными способами. Для каждого случая существуют свои законы и формулы. Однако мощность можно не рассчитывать, поскольку она указана на электрооборудовании. Расчет применяется только при проектировании устройств.
Для цепей постоянного тока нужно воспользоваться формулой: P = U * I. Ее можно вывести из закона Ома для участка или полной цепи. Если рассматривается полная цепь, то формула принимает другой вид с учетом ЭДС (е): P = e * I. Основные соотношения для расчета:
Эти соотношения невозможно применять для цепей переменного тока, поскольку он подчиняется другим физическим законам. При измерении мощности в цепях переменного тока следует учитывать ее составляющие (активная, реактивная и полная). Если в цепи присутствует только резистор, то мощность считается активной. При наличии емкости или индуктивности — реактивной. Полная — сумма активной и реактивной составляющих.
Для вычисления первого типа физической величины применяется формула такого вида: Ра = I * U * cos (a). Значения тока и напряжения являются среднеквадратичными, а cos (a) — косинус угла между ними. Для определения реактивной мощности нужно воспользоваться следующей формулой: Qр = I * U * sin (a). Если нагрузка в цепи является индуктивной, то значение будет больше 0. В противном случае — меньше 0. Полная мощность Р определяется по следующему соотношению: P = Pa + Qp.
Прямое определение величины
Для определения значения мощности в цепях переменного и постоянного тока применяются ваттметры. В них используются электродинамические или ферроидальные механизмы. Приборы с электродинамическим механизмом выпускаются в виде переносных приборов. Они обладают высоким классом точности. Измерители мощности рекомендуется применять при выполнении точных расчетов для цепей постоянного и переменного тока с частотой до 5 кГц.
Ферродинамические приборы изготавливаются в виде электронных узлов, которые вставляются в измерительные стенды или щитовые. Основное их назначение — контроль приблизительных параметров потребления мощности электрооборудованием. Они обладают низким классом точности и применяются для измерения значений мощности переменного тока. При постоянном токе погрешность увеличивается, поскольку это обусловлено искажением петли гистерезиса ферромагнитных сердечников.
По диапазону частот приборы можно разделить на две группы: низкочастотные и радиочастотные. Ваттметры низких частот применяются в сетях промышленного питания переменного тока. Радиочастотный тип рекомендуется применять для точных измерений при проектировании различной техники. Они делятся на две категории по мощности:
Первый вид подключается в разрыв линии, а второй — в ее конец в качестве нагрузки согласования. Кроме того, приборы для измерения мощности бывают аналоговыми и цифровыми.
При измерении мощности на высоких частотах применяются электронные и термоэлектронные ваттметры. Главным узлом считается микроконтроллер и преобразователь активной мощности. Последний преобразовывает переменный ток в постоянный. После этого происходит перемножение в микроконтроллере силы тока и напряжения. Результатом является сигнал на выходе, который зависит от I и U.
Ваттметр состоит из двух катушек. Первая из них подключается последовательно в цепь нагрузки, а другая (подвижная с резистором) — параллельно. В цифровых моделях роль катушек выполняют датчики тока и напряжения. Прибор имеет две пары зажимов. Одна пара применяется для последовательной цепи, а другая — для параллельной. Для правильного включения ваттметра выполняется обозначение * одной из двух пар зажимов.
Таким образом, для измерения мощности электрического тока применяются два метода. Первый из них является косвенным, а второй — прямым. Последний рекомендуется применять при проектировании сложной техники.