Watomierze - rodzaje i zastosowania, schemat połączeń, cechy użytkowania

Każdy konsument, zasilany przez sieć elektryczną, zużywa trochę energii. Moc charakteryzuje się w tym przypadku prędkością sieci elektrycznej wykonującej pracę niezbędną do działania określonego urządzenia lub obwodu, który jest zasilany z tej sieci. Oczywiście sieć musi być w stanie zapewnić tę moc i jednocześnie nie być przeciążona, w przeciwnym razie może dojść do wypadku.

Do pomiaru zużycia energii w obwodach prądu przemiennego stosuje się specjalne urządzenia - watomierze. W watomierze pokazują bieżące zużycie energii, a niektóre z nich potrafią nawet obliczyć ilość energii w kilowatogodzinach zużytych w określonym czasie podczas pracy konsumenta. W tym artykule rozważymy kilka głównych rodzajów mierników mocy.

Watomierze są wykorzystywane w różnych gałęziach przemysłu i gospodarstwach domowych, zwłaszcza w energetyce i inżynierii mechanicznej. Ponadto mierniki mocy są często przydatne w życiu codziennym.

Służą do określania mocy różnych urządzeń gospodarstwa domowego, obliczania przybliżonego kosztu energii elektrycznej miesięcznie, diagnozowania urządzeń, testowania sieci i po prostu jako wskaźniki wizualne. Istnieją watomierze panelowe, watomierze w postaci adapterów sieciowych, watomierze cyfrowe i analogowe.

Zasada działania tych urządzeń jest ogólnie prosta: mierzone jest napięcie zasilania i pobór prądu, a moc jest definiowana jako iloczyn tych wartości, z uwzględnieniem współczynnika mocy badanego obwodu. Współczynnik mocy zależy od różnicy faz między prądem a napięciem. Cyfrowe watomierze wyświetlają odczyty na wyświetlaczu lub zapisują je w formie cyfrowej, a analogowe są oznaczone strzałką na skali.

Watomierze analogowe

Urządzenia analogowe obejmują watomierze układu elektrodynamicznego. Ich praca opiera się na interakcji pary cewek, z których pierwsza jest stacjonarna, a druga jest ruchoma, to znaczy może odchylać się na bok. Cewka stała jest podłączona do prądu, a cewka ruchoma jest podłączona do napięcia.

Cewka stała ma niewielką liczbę zwojów i jest połączona szeregowo z obwodem pomiaru mocy, natomiast cewka ruchoma ma znacznie większą liczbę zwojów i jest podłączona przez rezystor równoległy do ​​badanego urządzenia.

Im większy prąd płynie przez cewkę stałą, tym silniejsze jej pole magnetyczne odchyla cewkę ruchomą związaną ze strzałką. Skala jest kalibrowana w watach. Jak już zrozumiałeś, tutaj automatycznie uwzględniany jest prąd, napięcie i współczynnik mocy obwodu.

Miernik mocy:

Schemat podłączenia watomierza:

Schemat połączeń watomierza z pokrywy urządzenia D5065:

Cyfrowe watomierze

Cyfrowy miernik mocy działa zupełnie inaczej. Prąd jest mierzony pośrednio zgodnie z prawem Ohma poprzez oszacowanie spadku napięcia na skalibrowanym boczniku, a napięcie jest mierzone za pomocą woltomierza cyfrowego. Czujnik prądu niekoniecznie musi być bocznikiem, ale także przekładnikiem prądowym.

Chwilowe parametry prądu i napięcia mierzone przez obwód są przetwarzane przez mikroprocesor, który oblicza zużytą moc na podstawie tych danych, a także całkowitą ilość energii elektrycznej zużytej przez konsumenta podczas pomiaru. Wynik jest wyświetlany na cyfrowym wyświetlaczu urządzenia.

Urządzenia analogowe często można znaleźć w postaci paneli, produktów modułowych i cyfrowych - w postaci profesjonalnego sprzętu i urządzeń przenośnych.

Miernik mocy dla gospodarstw domowych

Bardzo częstym przykładem prostego watomierza cyfrowego jest watomierz domowy w formie adaptera sieciowego - adapter.Jest przeznaczony do monitorowania zużycia energii, a także do szybkiej oceny kosztów energii elektrycznej w domu. Miernik mocy jest wkładany do gniazdka, z którego zwykle zasilane jest urządzenie, którego zużycie należy ustalić. Następnie wtyczka samego urządzenia jest wkładana do gniazda watomierza.

Po naciśnięciu odpowiedniego przycisku watomierz rozpoczyna odliczanie czasu i rejestruje ilość energii elektrycznej zużytej od tego momentu, to znaczy energię, która została przekazana przez jego wylot. Koszt prądu jest natychmiast brany pod uwagę, jeśli cena kilowatogodzin jest z góry ustalona. Gdy urządzenie działa, a miernik mocy mierzy moc, koszt wyświetlacza jest okresowo aktualizowany. Ten typ miernika mocy jest w stanie mierzyć moc do 3600 watów.

Konieczne jest włożenie urządzenia do gniazdka elektrycznego i włożenie do niego wtyczki - wyświetlacz natychmiast rozpoczyna odliczanie, aw czasie rzeczywistym wyświetlane jest zużycie energii. Za pomocą przycisków możesz przełączać wyświetlany parametr z mocy - na prąd, na napięcie, aby zobaczyć moc szczytową, moc minimalną itp.

Ponadto wyświetlacz pokazuje częstotliwość prądu przemiennego na wyjściu. Ustawiając koszt kilowatogodzin energii elektrycznej, używając watomierza domowego, możesz oszacować koszt energii elektrycznej zużywanej przez lodówkę, komputer, wentylator, klimatyzację, grzejnik, podgrzewacz wody itp.

Profesjonalne mierniki mocy

Profesjonalne mierniki mocy mają zaawansowaną funkcjonalność i zwiększoną klasę dokładności. Urządzenia te umożliwiają testowanie prostszych urządzeń pomiarowych, a one same są w stanie mierzyć moc w znacznie szerszym zakresie prądów, napięć i częstotliwości niż w gospodarstwach domowych.

Profesjonalny watomierz kosztuje więcej niż jakiekolwiek stacjonarne urządzenie tej klasy, po prostu ze względu na zwiększone wymagania dotyczące dokładności i jakości pomiarów. Profesjonalne watomierze często nie mają decydującego znaczenia dla kształtu prądu; mogą mierzyć prądy przemienne i stałe, sinusoidalne, prostokątne, pulsacyjne i piłokształtne, obliczając jednocześnie zużycie energii ze wskazaniem współczynnika mocy i charakteru obciążenia (aktywne, indukcyjne, pojemnościowe, mieszane). Dostępne dla obwodów jednofazowych i trójfazowych.

Watomierz analogowy jako część profesjonalnego laboratoryjnego zestawu pomiarowego K540:

Watomierze panelowe

Do wykonywania pomiarów i wskazywania mocy czynnej i biernej w sieciach prądu przemiennego trójfazowego lub jednofazowego przydatne są wbudowane watomierze rozdzielnicy. Wskaźnik wyświetla bieżącą wartość mocy w postaci liczb na wyświetlaczu, które zwykle mogą zawierać do czterech cyfr, aby zapewnić wystarczająco wysoką dokładność. Urządzenie ma postać głowicy pomiarowej zamontowanej w obudowie.

Typowym zastosowaniem tego typu mierników mocy są panele wskaźnikowe różnych urządzeń elektrycznych pracujących w sieciach o częstotliwości 50 Hz, czyli takich, w których miernik mocy jest zainstalowany stacjonarnie i nie jest już usuwany. Możliwe jest sparowanie watomierza z obwodami elektronicznymi, które dostosowują działanie obwodu, w którym jest zainstalowany, w zależności od dynamiki poboru mocy czynnej lub biernej.