Napady

Wattmetr – Typy wattmetrů, jak používat, kde koupit

Myslím, že všichni víte, že elektrický proud může konat práci. Například vařit vodu v rychlovarné konvici, mlít kávu v mlýnku na kávu, ohřívat kuře v mikrovlnné troubě a tak dále. Všechny tyto domácí spotřebiče zatěžují domácí síť. Ale jak víte, některá zařízení velmi rychle „roztočí“ měřič a některá zařízení téměř nespotřebovávají elektrický proud.

Pokud v pokoji zapnete konvici a žárovku a necháte je tam hodinu, konvice „spotřebuje“ mnohem více elektřiny než stejná žárovka. Jde o to, že konvice má větší výkon než žárovka. V tomto případě můžeme říci, že výkon konvice bude za jednotku času, například za sekundu, větší než výkon žárovky. Abychom přesně změřili, kolikrát více elektřiny konvice spotřebuje než žárovka, musíme změřit výkon konvice a žárovky.

Wattmetr — je zařízení, které měří spotřebu energie jakékoli zátěže. Existují tři skupiny wattmetrů:

nízkofrekvenční a stejnosměrný proud
radiofrekvenční wattmetry
optické wattmetry

Protože se naše stránky věnují elektronice a elektrotechnice, budeme v tomto článku uvažovat pouze stejnosměrné a nízkofrekvenční wattmetry. Nízká frekvence znamená frekvenci 50-60 Hz.

DC napájení

Takže všichni už víte, že jakákoli zátěž pro elektrický proud spotřebovává určitý výkon. Výkon stejnosměrného proudu se vyjadřuje vzorcem:

P — je výkon vyjádřený ve wattech (W)

I — proud spotřebovaný zátěží, vyjádřený v ampérech

U — napětí dodávané do zátěže je vyjádřeno ve voltech

Proto pro zjištění výkonu jakékoli zátěže připojené ke stejnosměrnému proudu stačí vynásobit hodnotu proudu a napětí. Například na této fotografii vidíme ventilátor počítače, který byl připojen k laboratornímu zdroji. Jeho výkon, jak snadno uhodnete, byl P = IU = 0,18 ampéru x 12 voltů = 2,16 wattu.

Wattmetry pro stejnosměrný proud

Nebudete s sebou přece pokaždé nosit objemný zdroj nebo dva multimetry, které měří proud i napětí, že ne? Proto jsou dnes wattmetry kompletní zařízení, která se velmi snadno připojují k odebírané zátěži. Na Aliexpressu jsem našel tyto wattmetry na stejnosměrný proud, které ukazují najednou proud, napětí i odebíraný výkon zátěže. Zdroj stejnosměrného proudu připojíme k vodičům, kde je napsáno SOURCE, a zátěž připojíme k vodičům LOAD. Všechno je elementární a jednoduché!

Některé z nich jsou dodávány se zkratem.

Schéma zapojení zdroje stejnosměrného proudu a zátěže v takovém wattmetru vypadá takto

Nejlevnější variantou je vzít si ampérvoltmetr a jednoduše vynásobit hodnoty proudu a napětí.

Tento voltametr je navržen pro maximální parametry 100 voltů a 50 ampérů. Teoreticky tedy dokáže měřit výkon až do 5 kW.

Napájení střídavým proudem

Výkon střídavého proudu se vypočítá pomocí vzorce:

I — síla proudu, ampér

U — napětí, volty

Na co jiného kosinus fíA co to vlastně znamená? Existují rádiové prvky jako kondenzátory, induktory, transformátory, elektromechanická relé, různé motory a další rádiové prvky, které mají určité kapacita nebo indukčnost.

Pokud si vzpomeneme na oscilogram střídavého napětí z naší domácí zásuvky, bude vypadat takto:

Přečtěte si více

Jak vyrobit bílou betonovou maltu vlastníma rukama - jak vyrobit bílou cementovou maltu

Pokud napájíme nějakou zátěž, například žárovku, použijeme také takový parametr, jako je síla proudu. Protože žárovka nemá žádnou kapacitu ani indukčnost, pak bude síla našeho proudu ve fázi měnit se s napětím. Ve fázi znamená identicky, synchronně. Například synchronizované plavání. Tam účastníci dělají vše společně a identicky.

Takže takový parametr, jako je proud a napětí na žárovce, také působí ve fázi. Níže jsem pomocí červené sinusové vlny ukázal proud, který „protéká“ žárovkou:

Vidíte? Začíná to na stejném místě jako napětí. Proud dosahuje svého maxima a napětí také dosahuje svého maxima ve stejnou dobu, proto je výkon v tomto okamžiku také maximální (P=IU). Proud je nulový a napětí je také nulové v místě, kde se tyto sinusoidy protínají, což znamená, že výkon v tomto okamžiku bude také nulový.

Ale celý vtip je v tom, že nějakým zázrakem se rádiovým součástkám, které mají indukční nebo kapacitní složku (kondenzátory, cívky, transformátory atd.), podaří posunout sinusovou vlnu proudová síla.

Předpokládejme, že budeme napájet můj transformátorový zdroj ze sítě.

A náš oscilogram síly proudu bude již vypadat nějak takto:

Co se zde stalo? Protože primární vinutí transformátoru má indukčnost, tato samá indukčnost posunula oscilogram síly proudu. Více se můžete dočíst v článku činný a jalový odpor.

V závislosti na hodnotě indukční nebo kapacitní složky může proud buď předbíhat, nebo zaostávat za napětím. Pro měření o kolik se do oběhu zavádí fí (φ), které tento posun vyjadřuje ve stupních.

Stručně řečeno, nebudeme uvažovat o trigonometrii, jednoduše řeknu, že pro výpočet mocniny se bere kosinus hodnoty tohoto úhlu.

Digitální wattmetr pro síťové napětí

Naším hostem je čínský wattmetr, zakoupený ve slevě na Aliexpressu.

No, pojďme ho lépe poznat.

První řádek na wattmetru jsou hodiny. Začnou počítat pouze tehdy, když je do zásuvky wattmetru zapojena jakákoli zátěž. Zátěží může být v našem případě jakýkoli domácí spotřebič: žehlička, páječka, lampa atd.

Na řádku níže, pomocí tlačítka „Energie“, můžeme zobrazit parametry elektrického signálu, jako například:

— síla proudu (A, ampér)

— účiník nebo cos phi (kosinus fí, bezrozměrná veličina, tj. měřená čistě v číslech)

Třetí řádek je výpočet ceny elektřiny. Měří se v Kilowatty krát hodina (kWatt x hodina). Nejčastější chybou je, když píší kW/hodinu. Pamatujte, že se nejedná o dělení, ale o násobení! Za tyto kilowatthodiny platíme peníze dodavatelům elektřiny ;-).

Nyní není k zásuvce wattmetru připojena žádná zátěž. Podívejme se na displej:

Páni, skoro 240 voltů.

Můžete změřit frekvenci. 50 hertzů – tak by to mělo být.

Protože v zásuvce našeho wattmetru není žádná zátěž, bude proud také nulový:

No, výkon bude také nulový.

Kosinus fí a reaktivní zátěž

Například můj domácí jednoduchý zdroj napájení, zapojený do sítě a nenapájený žádnou zátěží, stále spotřebovává energii, protože se jedná o transformátor. Napětí jde přímo do primárního vinutí transformátoru.

Přečtěte si více

Je téměř nemožné odlišit krmnou kukuřici od potravinářské kukuřice – KP. EN

Neměl by zůstat zapojený, protože bude stále odebírat proud.

Zapojuji transformátorový zdroj do sítě 220 voltů. Napětí v zásuvce je tedy 236,8 voltů:

K napájení jsem připojil 12voltovou žárovku. Celkově zatížený zdroj spotřebuje 0,043 ampéru.

Účiník — účiník, známý také jako kosinus fí. Nyní se rovná 0,42, protože zátěž je indukční.

To vše kontrolujeme pomocí vzorce P=IU cos φ=0,043х236,8х0,42= 4,28 W. Téměř vše se shoduje s malou chybou.

Kosinus fí a aktivní zátěž

Proveďme další experiment. Vezměme si žárovku na 220 voltů a připojíme ji k síti pomocí wattmetru. Protože naše žárovka nemá ani indukčnost, ani kapacitu, bude sinusoid proudu a napětí na grafu vypadat přibližně takto. To znamená, synchronně:

V tomto případě je Fí rovno nule (mezi nimi není fázový posun). Vzpomeňme si na náš školní kurz trigonometrie a nezapomeňme, že kosinus nuly je jedna!

Ověřujeme to zkušenostmi.

Účiník, tzn. kosinus fí, zvýrazňuje jedničku. Všechno je správně!