Войти
Ваттметр Ваттметр - это прибор для измерения электрической мощности (или скорость подачи электрической энергии ) в ваттах любой данной цепи. Электромагнитные ваттметры используются для измерения полезной частоты и мощности звуковой частоты; другие типы требуются для радиочастотных измерений.
Ваттметр считывает среднее значение продукта v (t) i (t) = p (t), где v (t) - напряжение с эталонной полярностью на выводе ± по отношению к другому выводу. катушки потенциала (давления), а i (t) - это ток с опорным направлением, текущий в вывод ± катушки тока. Ваттметр показывает P = (1 / T) ∫ 0 v (t) i (t) dt, что в синусоидальном установившемся режиме уменьшается до V rms I rms cos (φ), где T - период p (t), а φ - угол, на который ток отстает от напряжения.
14 августа 1888 года Оливер Б. Шалленберге патентует ваттметр. Венгр Отто Блати патентует ваттметр переменного тока. В 1974 Магар С. Чана, Рамонд Л. Кралей, Эрик А. Хауптманн, Барри и М. Прессман патентуют электронный ваттметр. Это устройство состоит из трансформаторов мощности, тока и напряжения, которые измеряют среднюю мощность.
Ранний ваттметр, выставленный в Историческом архиве и Музее горного дела в Пачуке, Мексика Традиционный аналоговый ваттметр - это электродинамический прибор. Устройство состоит из пары фиксированных катушек, известных как токовые катушки, и подвижной катушки, известной как потенциальная катушка.
Токовые катушки соединены последовательно со схемой, а потенциальная катушка соединена параллельно. Кроме того, на аналоговых ваттметрах на катушке потенциала имеется стрелка, которая перемещается по шкале, указывая на результат измерения. Ток, протекающий через токовую катушку, создает вокруг катушки электромагнитное поле. Сила этого поля пропорциональна линейному току и находится в фазе с ним. Потенциальная катушка, как правило, имеет последовательно включенный резистор высокого сопротивления для уменьшения тока, протекающего через нее.
Результатом такой компоновки является то, что в цепи постоянного тока отклонение иглы пропорционально как току (I), так и напряжению . (V), что соответствует уравнению P = VI.
Для переменного тока ток и напряжение могут не совпадать по фазе из-за задерживающих эффектов цепи индуктивности или емкости. В цепи переменного тока отклонение пропорционально среднему мгновенному произведению напряжения и тока, таким образом измеряется активная мощность, P = VI cos φ. Здесь cos φ представляет собой коэффициент мощности, который показывает, что передаваемая мощность может быть меньше полной мощности, полученной путем умножения показаний вольтметра и амперметра в та же схема.
Две цепи ваттметра могут быть повреждены чрезмерным током. И амперметр, и вольтметр уязвимы к перегреву - в случае перегрузки их указатели будут зашкаливать, - но в ваттметре либо, либо даже обе цепи тока и потенциала может перегреться без приближения указателя к концу шкалы. Это связано с тем, что положение указателя зависит от коэффициента мощности, напряжения и тока. Таким образом, цепь с низким коэффициентом мощности будет давать низкие показания ваттметра, даже когда обе ее цепи нагружены до максимального предела безопасности. Следовательно, ваттметр измеряется не только в ваттах, но также в вольт и ампер.
. Типичный ваттметр в учебных лабораториях имеет две катушки напряжения (катушки давления) и катушку тока. Две катушки давления могут быть подключены последовательно или параллельно для изменения диапазонов ваттметра. Змеевик давления также можно использовать для изменения диапазона измерителя. Если катушка давления имеет диапазон 300 вольт, можно использовать половину этого диапазона, чтобы диапазон стал 150 вольт.
электродинамометр Сименс, около 1910 г., F = фиксированная катушка, D = подвижная катушка, S = спиральная пружина, T = торсионная головка, M = ртутные чашки, I = указательная стрелка 
Модель Prodigit 2000MU (версия для Великобритании), показан в действии и показывает показание 10 Вт, потребляемого прибором Электронные ваттметры используются для прямых измерений малой мощности или для измерений мощности на частотах, выходящих за пределы диапазона инструментов электродинамометрического типа.
Современный цифровой ваттметр измеряет напряжение и ток тысячи раз в секунду. Для каждого образца напряжение умножается на ток в тот же момент; среднее значение по крайней мере за один цикл - это реальная мощность. Реальная мощность, деленная на кажущуюся вольт-ампер (ВА), представляет собой коэффициент мощности. Компьютерная схема использует выбранные значения для расчета среднеквадратичного напряжения, среднеквадратичного тока, ВА, мощности (ватт), коэффициента мощности и киловатт-часов. Показания могут отображаться на устройстве, сохраняться для ведения журнала и вычисления средних значений или передаваться на другое оборудование для дальнейшего использования. Ваттметры значительно различаются по правильному расчету энергопотребления, особенно когда реальная мощность намного ниже ВА (высокие реактивные нагрузки, например, электродвигатели ). Простые измерители могут быть откалиброваны для обеспечения указанной точности только для сигналов синусоидальной формы. Формы сигналов для импульсных источников питания, используемых для большей части электронного оборудования, могут быть очень далеки от синусоидальной формы, что приводит к неизвестным и, возможно, большим ошибкам при любой мощности. Это может не указываться в руководстве к измерителю.
Существуют ограничения на измерение мощности с помощью недорогих ваттметров или любых измерителей, не предназначенных для измерения малой мощности. Это особенно влияет на низкое энергопотребление (например, менее 10 Вт), используемое в режиме ожидания; показания могут быть настолько неточными, что станут бесполезными (хотя они подтверждают, что мощность в режиме ожидания низкая, а не высокая). Сложность в значительной степени связана с трудностью точного измерения переменного тока, а не напряжения, и относительно небольшой потребностью в измерениях малой мощности. В спецификации счетчика должна быть указана погрешность считывания для различных ситуаций. Для типичного сменного счетчика погрешность в мощности указывается как ± 5% от измеренного значения ± 10 Вт (например, измеренное значение 100 Вт может быть неверным на 5% от 100 Вт плюс 10 Вт, т. Е. ± 15 Вт, или 85–115 Вт); погрешность в кВт · ч составляет ± 5% от измеренного значения ± 0,1 кВт · ч. Если портативный компьютер в спящем режиме потребляет 5 Вт, измеритель может показывать что угодно от 0 до 15,25 Вт, без учета ошибок из-за несинусоидальной формы сигнала. На практике точность можно повысить, подключив фиксированную нагрузку, такую как лампа накаливания, добавив устройство в режим ожидания и используя разницу в потребляемой мощности. Это выводит измерение из проблемной зоны с низким энергопотреблением.
Приборы с подвижными катушками можно калибровать на постоянный ток или частоту сети токи до нескольких сотен герц. На радиочастотах распространенным методом является выпрямительная схема, приспособленная для реакции на ток в линии передачи ; система откалибрована для известного импеданса цепи. Диодные детекторы либо напрямую подключаются к источнику, либо используются с системой отбора проб, которая пропускает через детектор только часть ВЧ-мощности. Термисторы и термопары используются для измерения тепла, выделяемого ВЧ-мощностью, и их можно откалибровать либо напрямую, либо путем сравнения с известным эталонным источником питания. Датчик мощности болометр преобразует падающую радиочастотную энергию в тепло. Чувствительный элемент поддерживается при постоянной температуре небольшим постоянным током. Снижение тока, необходимого для поддержания температуры, связано с падающей ВЧ мощностью. Приборы этого типа используются во всем радиочастотном спектре и могут даже измерять мощность видимого света. Для измерений высокой мощности калориметр непосредственно измеряет тепло, выделяемое РЧ мощностью.
Itron ваттметр OpenWay с двусторонней связью для удаленного считывания, используется DTE Energy Прибор, который измеряет электрическую энергию в ватт-часах, по сути, является ваттметром, который накапливает или усредняет показания. Цифровые электронные приборы измеряют множество параметров и могут использоваться там, где требуется ваттметр: вольты, ток в амперах, полная мгновенная мощность, фактическая мощность, коэффициент мощности, энергия в [к] Вт · ч за период времени и стоимость электричество потреблено.
Портал электроники  | Викискладе есть материалы, связанные с ваттметрами. |
Эта статья включает текст из публикации, которая сейчас находится в общественном достоянии : Chisholm, Hugh, ed. (1911). «Ваттметр ». Британская энциклопедия. 28(11-е изд.). Cambridge University Press.
