Ваттметры 1    Один из параметров, который характеризует состояние электрической сети – это ее мощность. Она отражает величину работы, выполняемую электрическим током в единицу времени. Мощность устройств, включаемых в электрическую цепь, должна быть в рамках мощности сети. Иначе возможны неприятные сюрпризы – от выхода из строя оборудования до короткого замыкания и пожара.

    Измеряют мощность электрического тока специальным прибором – ваттметром. И если в цепи постоянного тока она рассчитывается простым умножением силы тока на напряжение (достаточно наличия вольтметра и амперметра), то в сети переменного тока без измерительного оборудования не обойтись. Также им контролируют режим работы электрического оборудования и учитывают расход энергии.

   Применение

   Основная область применения – это электроэнергетическая промышленность и машиностроение, мастерские по ремонту электроприборов. Однако достаточно широко используют и бытовые измерители, которые приобретают любители электроники, компьютеров и просто обыватели – для учета и экономии энергопотребления.

Применяют ваттметры для:

Определения мощности приборов;

Тестирования электрических сетей, и их отдельных участков;

Испытаний электрических установок (как показывающие приборы);

Контроля работы оборудования;

Учета расхода электроэнергии.

   Типы ваттметров

   Измерению мощности предшествует измерение силы тока и напряжения исследуемого участка цепи. В зависимости способов измерения, преобразования данных и показа итоговой информации, ваттметры делятся на аналоговые и цифровые.

   Аналоговые ваттметры бывают показывающие и самопишущие и отражают активную мощность участка цепи. Табло показывающего прибора имеет полукруглую шкалу и поворачивающуюся стрелку. Деления шкалы отградуированы в соответствии с определенными величинами мощности, измеряемой в ваттах (Вт).

   Цифровые ваттметры измеряют как активную, так и реактивную мощность. Кроме того, на дисплей прибора могут выводиться (кроме показания мощности) также и сила тока, напряжение, и расход энергии по времени. Данные измерений можно вывести удаленно на компьютер оператора.

   Устройство и принцип действия

   Аналоговые ваттметры

   Наиболее распространенными и точными аналоговыми ваттметрами являются приборы электродинамической системы.

   Принцип работы основан на взаимодействии двух катушек. Одна из них – неподвижная, имеет толстую обмотку с небольшим числом витков и малое сопротивление. Подключается последовательно с нагрузкой. Вторая катушка – подвижная. Ее намотка выполнена из тонкого провода и имеет большое количество витков, поэтому и сопротивление у нее высокое. Подключается она параллельно нагрузке и снабжается еще добавочным сопротивлением (для исключения короткого замыкания между катушками).

   При подключении прибора к сети, в катушках образуются магнитные поля. Их взаимодействие создает вращающий момент, который отклоняет подвижную катушку с подсоединенной к ней стрелкой на определенный угол. Величина угла эквивалентна произведению силы тока и напряжения в данный момент времени.

   Цифровые ваттметры

   В основе работы цифрового ваттметра лежит предварительное измерение силы тока и напряжения. Для этого на входе устанавливаются: последовательно нагрузке – датчик тока, параллельно – датчик напряжения. Они могут выполняться на базе термисторов, измерительных трансформаторов, термопар и других элементов.

   Мгновенные значения полученных величин тока и напряжения посредством аналого-цифрового преобразователя передаются к встроенному микропроцессору. Здесь производятся необходимые вычисления (находится активная и реактивная мощности) и выдаются в виде итоговой информации на дисплей и подключенные внешние устройства.

схема ваттметров

Рисунок - Схема подключения Ватметра

   Подключение

   Ваттметры имеют четыре клеммы (2 входа, 2 выхода) для подключения. Две из них используют при сборе последовательной (токовой) цепи – ее подключают первой, а две – для параллельной (цепи напряжения). Начало цепи напряжения (вход) подключают к началу токовой цепи (соединить клеммы перемычкой), соединенному с одним зажимом сети. Конец цепи напряжения (выход) соединяют с другим зажимом сети.

Рассмотрим несколько ваттметров разного исполнения и разных производителей:

Ваттметры 2

1. Многофункциональный цифровой ваттметр СМ3010 класса точности 0,1

   Предназначен для измерения активной мощности, тока, напряжения и частоты в цепях постоянного тока и в однофазных цепях переменного тока; для поверки ваттметров, амперметров, вольтметров класса 0,3 и ниже, частотомеров класса 0,01 и ниже.

   Пределы измерения тока Iп:

- на постоянном и переменном токе: 0,002-0,005-0,01-0,02-0,05-0,1-0,2-0,5-1-2-5-10 А.

   Пределы измерения напряжения Uп:

-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.

Пределы измерения мощности соответственно  Uп* Iп

Пределы измерения частоты от 40 до 5000Гц.

   Основная погрешность:

-приведенная погрешность измерения тока, напряжения и мощности на постоянном токе  ±0,1%;

-приведенная погрешность измерения тока и напряжения на переменном токе в диапазоне частот от 40 до 1500Гц  ±0,1%;

-приведенная погрешность измерения мощности на переменном токе в диапазоне частот от 40 до 1000Гц  ±0,1%;

-относительная погрешность измерения частоты в диапазоне частот от 40 до 5000Гц ±0,003%;

   Габаритные размеры 225х100х205 мм. Масса  не более  1кг. Потребляемая мощность не более 5Вт.

   Ваттметры многофункциональные СМ3010 выпускаются по ТУ 4221-047-16851585-2014, соответствуют требованиям  ТР ТС 004/2011, ТР ТС 020/2011.

   Производство – ЗИП-Научприбор.


Ваттметры 3

2.    Устройства измерительные ЦП8506-120 (далее – устройства) предназначены для измерения активной, реактивной, активной и реактивной трехфазных трехпро-водных цепей переменного тока, отображения текущего значения измеряемой мощности на цифровом индикаторе и преобразования его в аналоговый выход-ной сигнал (далее – выходной сигнал).

   Измеренные значения отображаются в цифровой форме на встроен-ных индикаторах. Отображение измеренных величин на цифровых индикаторах производится в единицах измеряемой величины, поступающей непосредственно на вход устройства, или в единицах измеряемой величины, поступающей на вход трансформаторов тока и напряжения с учетом коэффициентов трансформации, в ваттах, киловаттах, мегаваттах, варах, киловарах, мегаварах. Цифровые индика-торы имеют по четыре значащих разряда.

Назначение ЦП8506-120: 

- для измерения активной и реактивной мощности в трехфазных трехпроводных электрических цепях переменного тока частотой от 45 до 55 Гц

Краткие технические характеристики ЦП8506-120 Ваттметр Варметр щитовой цифровой трехфазный: 

- Коэффициент мощности: для ваттметра cos φ=1, для варметра sin φ=1

- Габаритные размеры: 120х120х150 мм

- Высота знака: 20 мм

- Максимальный диапазон отображения: 9999

- Класс точности: 0,5

- Время преобразования: не более 0,5 с

- Рабочая температура: +5 … +40 град С (О4.1), -40…+50 град С (УХЛ3.1)

- Степень защиты по передней панели: IP40

- Потребляемая мощность: 5ВА

- Масса: не более 1,2 кг


 

Ваттметры 4

3. Ваттметр Д5085 (Д 5085, Д-5085)

    Предназначен для измерения мощности в однофазных цепях переменного и постоянного тока, а также для поверки менее точных приборов.

    Габариты не более (205±1,45)х(290±1,6)х(135±2,0) мм.

    Класс точности 0,2.

  Ваттметры Д5085 предназначены для измерения мощности в однофазных цепях переменного и постоянного тока, а также для поверки менее точных приборов.

Ваттметры Д5085 предназначены для эксплуатации в условиях умеренного климата в закрытых сухих отапливаемых помещениях, при температуре окружающего воздуха от 10 до 35 °С и относительной влажности до 80 % (при 25 °С ).

    Ваттметры Д5085 -04.1 (тропическое исполнение) предназначены для эксплуатации в условиях как сухого, так и влажного тропического климата в закрытых помещениях с кондиционированным или частично кондиционированным воздухом при температуре окружающего воздуха от 1 до 45 °C и относительной влажности до 80 % при температуре 25 °С (по ГОСТ 15150-69). 

    Технические данные

    Ваттметры Д5085 соответствуют классу точности 0,2 по ГОСТ 8476-78. 

    Номинальный коэффициент мощности ваттметра – 1,0. 

    Номинальный ток параллельной цепи ваттметра Д5085 равен (5 ± 0,1) mА. Нормальная область частот ваттметра от 45 до 500 Гц, рабочая область частот – 500-1000 Гц. 

    Предел допускаемой дополнительной погрешности прибора Ваттметр Д5085, вызванной отклонением напряжения на ± 20 % от номинального значения либо от пределов нормальной области напряжений, при неизменном значении измеряемой мощности равен ± 0,2 % от конечного значения диапазона измерений. 

   Предел допускаемой дополнительной погрешности прибора Ваттметр Д5085, вызванной отклонением частоты от верхней границы нормальной области до любого значения в рабочей области частот, не превышает ± 0,2 % от конечного значения диапазона измерений.

    Предел допускаемой дополнительной погрешности прибора Ваттметр Д5085, вызванной изменением температуры окружающего воздуха от нормальной до любой температуры в пределах рабочих температур на каждые 10 °С изменения температуры, равен ±0,2% от конечного значения диапазона измерений. Нормальная температура – 20±2 °С, если на лицевой части прибора не оговорено иное значение.