Недавно я рассказывал, почему для точного измерения мощности электроприборов, работающих от сети, нужен специальный прибор - измеритель мощности (ваттметр), а любые измерения с помощью обычных мультиметров не могут быть точными.
Свой первый измеритель мощности BEBUY я купил пять лет назад в одном из китайских интернет-магазинов. Он, как и многие другие подобные измерители, достаточно точен при измерении мощностей от десятков ватт, но на малых мощностях точность измерения снижается.
В одном из обзоров светодиодных ламп на сайте led-obzor.ru я увидел фотографию измерителя мощности, который показывал значения мощности с сотыми долями. Я спросил у автора сайта, что это за измеритель. Оказался, Robiton. У этого производителя есть две модели измерителей мощности: Robiton PM-1 и Robiton PM-2. Я попросил представителей бренда предоставить мне обе модели для пристального изучения.
Приборы не сильно отличаются по цене (PM-1 стоит 780 рублей, PM-2 белого цвета - 900 рублей, чёрного - 1000 рублей), но очень сильно отличаются по возможностям и точности измерений.
Возможности
Оба прибора включаются в евророзетку, а нагрузка, мощность которой предстоит измерять, подключаются к розетке на корпусе прибора. У обоих приборов три кнопки управления. Оба прибора способны измерять мощность до 3600 Вт.
Прибор измеряет мощность, количество энергии, которую потребила нагрузка (киловатт-часы), и стоимость потреблённой энергии. Цена киловатта настраивается.
Разрешение при измерении мощности не очень высокое, поэтому, при нагрузке 6 Вт показания прибора всё время «скачут» между 5.5 и 6.4 Вт.
Измеритель мощности Robiton PM-1 подойдёт для измерения мощности и стоимости потребляемой энергии электроприборов средней и большой мощности - компьютеров, нагревателей, чайников, холодильников, стиральных машин.
Robiton PM-2 имеет гораздо больше возможностей и более высокую точность.
Три батарейки используются для работы встроенных часов и сохранения показаний после отключения от сети.
Прибор отображает время, напряжение сети, частоту, ток, мощность нагрузки, коэффициент мощности (Power Factor), время измерения, количество энергии, которую потребила нагрузка (киловатт-часы), и стоимость потреблённой энергии. Цена киловатта настраивается с учётом дневного и ночного потребления при двухтарифном учёте. Есть возможность сбросить показания времени измерения, потребления энергии и стоимости.
В качестве источника образцового напряжения 230 В я использовал источник бесперебойного питания с чистой синусоидой APC Smart UPS 700INET в режиме работы от батарей.
Самый точный из моих мультиметров - Mastech MY65 (точность ±(0.1%+3), т.е. ±0.53 В на 230 В) показывал 231.2-232.0 В. Предположительно, источник даёт 231.5 В. Robiton PM2 честно показывал 232 В. Мультиметр UNI-T UT61E завышал показания, но его точность (±0.8%+10) это лишь ±2.84 В на 230 В.
В качестве маломощной измерительной нагрузки я использовал резистор 27 кОм 2 Вт. MY65 (точность ±(0.3%+1)) показал, что его сопротивление составляет 26950 Ом. Мощность должна быть 231.5/26950*231.5=1,9886 Вт. Robiton PM-2 показал 1.99 Вт. Идеально точно!
Robiton PM-1 показывал попеременно 1.8 и 2.0 Вт.
Кроме того я измерил мощность ламп накаливания 25 и 75 Вт. PM-1 показал 25.7 и 75.4 Вт, PM-2 - 25,95 и 75.58 Вт.
У меня была возможность сравнить результаты измерения мощности ваттметра Robiton PM-2 с результатами, полученными на дорогом лабораторном оборудовании для измерения мощности, да ещё и на нагрузке с низким коэффициентом мощности и «рваным» потреблением - светодиодных лампах. По десяти разным образцам ламп с мощностью от 3.4 до 13.8 Вт отклонения составили от 0.2% до 2.1%. Отличный результат!
Несмотря на широкий диапазон измерений, Robiton PM-2 даёт весьма точные результаты даже на малой мощности.
А что внутри?
Для того, чтобы вскрыть измерители мощности, понадобится хитрая трёхгранная отвёртка. Конструкция PM-1 состоит из двух плат.
На плате индикатора есть кнопка калибровки. Я решил не рисковать и не нажимать её.
Обратная сторона основной платы.
Конструкция Robiton PM-2.
Измеритель мощности - недорогой и полезный прибор, позволяющий узнать, сколько потребляют различные электроприборы. С помощью него можно узнать, сколько потребляет холодильник за сутки, сколько потребляет стиральная машина за одну стирку или узнать, во сколько обходится одно кипячение чайника. С помощью этого прибора можно определить, какие электроприборы в доме потребляют больше всего энергии (поверьте, это далеко не самые мощные приборы) и узнать, как экономить электроэнергию.
Из двух ваттметров Robiton я, конечно же, рекомендую Robiton PM-2 - он точнее и имеет гораздо большие возможности. опубликовано
Страница 22 из 56
§ 22. Измерение мощности переменного тока
Электрическая мощность - один из важнейших режимных параметров, характеризующий расход электроэнергии за единицу времени. В цепях постоянного тока мощность зависит от силы тока, протекающего по нагрузке, и напряжения, приложенного к последней, и связана с ними простым соотношением P-U1. Поскольку имеется определенная зависимость между силой тока и напряжением (закон Ома), мощность, рассеиваемую на активном сопротивлении г, можно определить по формулам: Р-Рг, или Р=-, где Р - электрическая мощность, 1 - сила- тока, U - напряжение.
Очевидно, для измерения мощности в цепях постоянного тока можно обойтись без специальных электроизмерительных приборов (ваттметров), зная указанные соотношения. Единицей мощности служит 1 Вт, т. е. мощность, потребляемая нагрузкой при силе тока 1 А и напряжении на ней 1 В. Более крупными единицами являются киловатт (кВт) и мегаватт (МВт): 1 МВт= 1000 кВт= 1 000 000 Вт.
В цепях переменного тока такие соотношения применяют только для нагрузок с чисто активным сопротивлением (лампы накаливания, печи сопротивления, электронагревательные бытовые приборы), а при наличии в электрических цепях индуктивных и емкостных сопротивлений приходится учитывать и фазовый сдвиг между током и напряжением, выражаемый через коэффициент мощности (cos
причем активную мощность, как и в цепях постоянного тока, измеряют в ваттах, киловаттах и мегаваттах; полную мощность в вольт-амперах (В-А), киловольт-амперах (кВ-А) и мегавольт-амперах (MB-А), реактивную мощность в варах, киловарах и мегаварах.
Активное сопротивление в цепях переменного тока соответствует сопротивлению в цепях постоянного тока, но по величине может оказаться больше или меньше сопротивления постоянному току, определяемому для проводников электрического тока.
Это объясняется поверхностным эффектом, заключающимся в вытеснении переменного тока от центра проводника к его поверхности, в связи с чем как бы уменьшается эффективное сечение проводника, и дополнительными потерями в диэлектрике (диэлектрический гистерезис), стальных проводах, магнитопроводах и магнитопроводящих материалах, окружающих проводники с током (магнитный гистерезис) и, наконец, с вихревыми токами, возникающими в массивных электропроводящих конструкциях, окружающих проводник с током.
ной нагрузке фаз Pt=P2=P3 мощность связана с линейным напряжением U, линейным током / и коэффициентом мощности cos ф следующим соотношением, например для активной мощности: Р- =|ЛзС/ cos ф. Кроме того, если известна мощность одной фазы, например активная мощность Рл первой фазы, мощность трехфазного тока Р будет равна утроенному значению мощности одной фазы Я=ЗЯ1.
При пусконаладочных работах применяют как непосредственный, так и косвенный методы измерения мощности. При непосредственном измерении мощности пользуются ваттметрами, а при косвенном сначала измеряют другие величины, а затем, используя известные зависимости между этими величинами и мощностью, определяют мощность.
Для непосредственного измерения мощности обычно применяют переносные однофазные и реже трехфазные ваттметры активной мощности. При подборе ваттметра и сборке измерительной схемы необходимо учитывать соотношение между сопротивлением нагрузки и внутренним сопротивлением обмоток ваттметра (токовой и напряжения). Если сопротивление нагрузки г„ соизмеримо с сопротивлением токовой цепи ваттметра или меньше ее, ваттметр следует включать по схеме (рис. 94, а). Когда сопротивление нагрузки соизмеримо с сопротивлением цепи напряжения ваттметра или больше ее, ваттметр следует включать по схеме (рис. 94, б).
Более точные результаты можно получить, учитывая мощность, потребляемую самим ваттметром. Для этого при включении ваттметра по схеме (рис. 94, а), зная сопротивление ги цепи напряжения ваттметра и измерив напряжение U„, приложенное к нагрузке, из показаний ваттметра надо вычесть мощность, потребляемую его цепью напряжения Ри, определив ее по формуле или замерив
ги тем же прибором при отключенной нагрузке. 
Рис. 94. Схемы включения ваттметра: а и б - принципиальные, в-монтажная
В)
При включении ваттметра по схеме (рис. 94, б), зная сопротивление его токовой цепи г/ и измерив силу тока /и, протекающего по нагрузке, из показаний ваттметра следует вычесть мощность Pi -Prj, потребляемую его токовой цепью.
При включении ваттметра в контролируемую цепь необходимо учитывать полярность его выводов (начала токовой обмотки и обмотки напряжения). Они обычно обозначаются звездочками. На рис. 94, в показано правильное включение ваттметра при непосредственном включении его в проверяемую цепь, а на рис. 95 - правильное включение ваттметра через измерительные трансформаторы. При правильном включении ваттметра, если мощность положительна, т. е. направлена от источника питания к нагрузке, стрелка прибора отклонится вправо, если мощность отрицательна, т. е. направлена в сторону источника питания, стрелка прибора отклонится влево.
Рис. 95. Включение ваттметров через измерительные трансформаторы:
а - через трансформаторы тока, 6 - через трансформаторы тока и напряжения
Поэтому, чтобы произвести отсчет показаний ваттметра, приходится менять местами провода, подходящие к его обмотке напряжения, а если ваттметр снабжен переключателем полярности, достаточно переключить последний в другое фиксированное положение. Обычно эти положения отмечены знаками «+» и «-». После этого стрелка ваттметра отклонится вправо, можно будет снять его показания, но записывать их следует уже со знаком «-».
Например, ваттметр для измерения мощности, протекающей по линии, был включен по схеме (рис. 96, а) и стрелка прибора ушла влево. Для снятия показаний переключили провода, подходящие к его цепи напряжения, как показано на рис. 96, б. Стрелка прибора после этого отклонилась вправо и установилась против деления 800. Однако поскольку полярность прибора мы изменили, следует записать результат измерения со знаком «-», т. е. Р=-800 Вт. Кроме того, промышленность выпускает ваттметры (обычно щитовые) не только с нулем в начале шкалы, но и посередине. 
Рис. 96. Переключение цепей напряжения ваттметра для отсчета показаний
Такие ваттметры обычно устанавливают на щитах управления для измерения мощности на линиях передачи, чтобы оперативный (дежурный) персонал мог сразу определить не только величину, но и направление мощности (от шин в линию или из линии на шины подстанции).
Переносные ваттметры активной мощности обычно градуируют при коэффициенте мощности, равном единице. Предел измерения по мощности при этом равен произведению номинальных значений тока и напряжения. Например, если номинальный ток ваттметра 5 А, а номинальное напряжение 300 В, предел измерения его по мощности будет 300x5=1500 Вт. Если шкала прибора разбита на сто делений, каждое деление ваттметра (цена деления) будет соответствовать 15 Вт. Если, например, стрелка прибора остановилась против 40-го деления, то мощность, показываемая ваттметром, будет равна 15 x 40 = 600 Вт. Малокосинусные ваттметры градуируют при коэффициенте мощности, отличном от единицы. Цена деления и коэффициент мощности, при котором производилась градуировка, указываются заводом-изготовителем на шкале прибора и в его паспорте.
Косвенными методами измерения пользуются для определения полкой (кажущейся) мощности S, измеряя силу тока и напряжение, реактивной мощности, измеряя активную мощность, силу тока и напряжение после подсчета полной мощности или подсчитывая непосредственно но формуле Q=y U2P - Р2. Измерив силу тока /, напряжение U и коэффициент мощности cos ф, можно определить косвенным методом и активную мощность Р. Однако к косвенному измерению активной мощности прибегают очень редко.
Следует иметь в виду, что применение косвенных методов измерения, когда приходится пользоваться несколькими приборами, приводит к усложнению процесса измерения и увеличению его погрешности, поскольку она принимается равной сумме погрешностей всех приборов, используемых для измерения.
Коэффициент мощности при проведении пусконаладочных работ, например при определении загрузки электродвигателей, чаще измеряют косвенным методом по формуле, однако в ряде случаев применяют и метод непосредственного измерения, используя переносные фазометры.
Косвенный метод измерения мощности применяют также, когда требуется определить среднее значение мощности за длительный период времени, пользуясь счетчиками (активным для определения активной мощности и реактивным для определения реактивной мощности). Для этого разность показаний счетчика на начало и конец периода, для которого требуется определить среднюю мощность, следует разделить на длительность этого периода.
В трехпроводной сети трехфазного тока мощность измеряют обычно двумя однофазными ваттметрами или одним двухэлементным ваттметром трехфазного тока. При измерении активной мощности ваттметры включают по схеме (рис. 97). При этом, если Р, - показание первого ваттметра W1, а Р2- второго ваттметра W2, то мощность Р трехфазного тока определяется как алгебраическая сумма показаний обоих ваттметров: Р=Р1+Р2.
Показания ваттметров записывают со знаком «+», если включение их точно соответствует приведенной схеме с учетом полярности выводов и при соответствующем положении переключателя полярности. При равномерной нагрузке фаз можно установить зависимость показаний ваттметров от коэффициента мощности (рис. 98, а). Если cosφ=l, оба ваттметра всегда показывают значения, одинаковые по знаку и величине (РХ=Р2). При cosφ=0,5 показание одного ваттметра равно нулю (при индуктивной нагрузке Р1=0, при емкостной нагрузке Рг=0). При cos φ<; 0,5 показание одного ваттметра отрицательно (Р, при индуктивной нагрузке, а Р2 при емкостной нагрузке), а другого - положительно (при индуктивной нагрузке Р2, при емкостной - Рг).
Рис. 97. Схема измерения мощности двумя ваттметрами
Эта зависимость показаний ваттметров от коэффициента мощности позволяет одними и теми же ваттметрами активной мощности пользоваться не только для измерения активной мощности в трехфазной сети, но и для определения реактивной мощности Q, тангенса угла tgφ и коэффициента мощности cos φ:
Рис. 98. Зависимость показаний ваттметров от коэффициента мощности (а) и график для определения коэффициента мощности по отношению показаний двух ваттметров (б)
Рис. 99. Включение ваттметра для измерения мощности в трехфазной сети: о -активной, б -реактивной
Коэффициент мощности можно определить по отношению Pt/P2, пользуясь графиком, показанным на рис. 98, б.
В симметричной трехфазной сети при равномерной нагрузке одним ваттметром можно измерять активную мощность по схеме, показанной на рис. 99, а, и реактивную мощность по схеме, прицеленной на рис. 99, б. Если показания ваттметра будут Рь то при измерении по схеме (рис. 99, а) активная мощность трех фаз Р=ЪР\, а при измерении по схеме (рис. 99, б) реактивная мощность трех фаз Q=~\I3 Рь 
Рис. 100. Включение ваттметров для измерения мощности в четырехпроводной сети
Рис. 101. Включение ваттметра для измерения мощности в четырехпроводной сети при равномерном распределении нагрузки между фазами
Показания ваттметров при измерении мощности в трехпроводной сети переменного тока Р\-40 делений, Р2-100 делений, вся шкала каждого прибора разбита на 150 делений, номинальные напряжение и сила тока приборов равны соответственно 300 В и 5 А.
Какие электроизмерительные приборы применяют при пусконаладочных работах для измерения силы тока, напряжения и мощности?
Выберите вольтметр и предел измерения для измерения напряжений на нагрузке сопротивлением 30 000 Ом, подключенной к источнику постоянного тока напряжением 220 В через добавочное сопротивление 100 000 Ом.
Начертите схему компенсационного метода измерения напряжения и объясните его сущность.
Какие меры следует предусмотреть при измерении напряжения в низкоомных цепях?
Выберите амперметр для измерения силы тока в нагрузке сопротивлением 15 Ом, питающейся от источника постоянного тока напряжением 2,5 В.
Какие методы и устройства применяют при пусконаладочных работах и я измерения силы тока в контролируемых цепях без их разрыва? Как работает испытательный блок?
Как определить мощность в цепи постоянного тока по результатам измерения силы тока и напряжения?
Как правильно включить ваттметр однофазного тока при измерении мощности в контролируемой цепи?
Какая мощность в проверяемой цепи (измерение производилось по методу двух ваттметров)?
Как измерить полную мощность однофазного тока, пользуясь амперметром и вольтметром?
Одним из основных понятий в электричестве является сила тока. Она определяется количеством электричества, которое проходит через проводник в течение единицы времени. Данная величина измеряется в амперах. В свою очередь, ампер равен одному кулону в секунду, где кулон определяется количеством электронов, проходящих через сечение проводника.
Очень часто приходится решать вопрос, как замерить . Это имеет большое значение для работы электрических систем, поскольку ток не должен превышать установленных значений, предусмотренных для той или иной цепи. Своевременные измерения позволяют избежать аварийных ситуаций и выхода из строя электрооборудования.
Подготовка к проведению измерений
Прежде всего, необходимо определить интервал, в котором будут проводиться измерения. Следует помнить, что мультиметр позволяет замерять не только силу тока, но и напряжение с . В соответствии с этим, у всех моделей шкала разбита на определенные сектора, предназначенные для каждой электрической системы, подлежащей проверке. Поэтому, нельзя использовать прибор, рассчитанный на 10 ампер, для измерения тока в 200 ампер. В лучшем случае все может обойтись лишь сгоревшим предохранителем. В инструкции или на самом приборе указывается максимально допустимое значение измеряемого тока.
При переходе в режим измерения силы тока, нужно переключиться на конкретную позицию постоянного или переменного тока, которому соответствуют обозначения DC и АС. Все зависит от того, какая цепь будет проверяться, и какой источник питания у этой цепи. После этого, на приборе нужно установить необходимый измерительный интервал. Чтобы полностью исключить перегорание предохранителя, верхняя граница интервала должна значительно превышать возможную силу тока. Если, при включении в цепь, прибор ничего не покажет, то максимальное значение интервала нужно опустить ниже.
В комплект мультиметра входят два кабеля. На одном конце каждого из них установлен щуп и разъем. Оба кабеля необходимо подсоединить к гнездам, соответствующим измерению силы тока. Наиболее точное их обозначение описывается в инструкции.
Проведение измерений мультиметром
Чтобы провести замеры, прибор подключается к цепи. Очень важно отсутствие в цепи переменного тока высокого напряжения. Поэтому, до того, как прикасаться к проводам, особенно оголенным, нужно отключить измеряемую цепь.
После этого, провод разрезается в наиболее удобных местах, зачищается и оба его конца подключаются к щупам. При этом, они не должны соприкасаться между собой. Затем, цепь можно включить и приступить к замерам. Таким образом, вопрос, как замерить силу тока мультиметром не представляет особой сложности. Нужно иметь определенные навыки работы с прибором и соблюдать правила электробезопасности.
Меры безопасности при работе с мультиметром
Запрещается проводить замеры при наличии мокрой окружающей среды или в условиях высокой влажности воздуха. Это связано с тем, что влага является очень хорошим проводником электрического тока. Во всех случаях рекомендуется использование защитных резиновых перчаток.
Перед началом работы нужно проверить целостность , которая может быть нарушена из-за продолжительной эксплуатации. В таких случаях очень высока вероятность удара электрическим током.
В случае поражения током, пострадавшему необходимо оказать первую медицинскую помощь. Поэтому, производить измерения лучше всего с напарником, способным подстраховать в случае возникновения нештатной ситуации.
После проведения измерений ток необходимо вновь отключить и соединить между собой разрезанные провода.
Инструкция
Проще всего определить мощность
по технической документации, прилагаемой к электроприбору. Мощность устройства указывается, как правило, на первых страницах таких документов.
Откройте руководство (инструкцию) и найдите там такие слова и выражения, как мощность
, потребляемая мощность
, средняя мощность
, максимальная мощность
и т.п. Стоящее после них число (диапазон, обозначенный двумя числами через черточку) и будет мощность
ю электроприбора. После числа должно стоять обозначение единицы измерения мощности: Ватт (Вт), Киловатт (кВт), Милливатт (мВт) или ее международное обозначение – Watt, W, kW, mW, если инструкция не на русском языке .
Если инструкция и иная документация к электроприбору отсутствует, определить мощность можно по надписям на приборе. Также как и в вышеописанном случае, ориентируйтесь на слова, обозначающие мощность , и на обозначения единиц измерения мощности.
Если устройство сравнительно современное, то информация о нем наверняка имеется в интернете. Наберите в поисковике наименование и марку Вашего электроприбора. Большинство производителей бытовой и электронной техники предоставляют на официальных сайтах всю необходимую информацию.
Если нужной информации найти не удается (так нередко случается со старыми или самодельными электроприборами), измерьте мощность с помощью приборов. Для этого обесточьте электрическую цепь, выключив входной автомат или выключатель. Подготовьте разрыв в цепи, отсоединив один из проводов питания от входного устройства. На это место присоедините отрезок провода, зачистив концы на нужную длину. Подготовьте два куска провода достаточной длины. Длина проводов подбирается исходя из размещения электрооборудования и измерительных электроприборов .
Подключите к электрической цепи ваттметр. Цепь тока подключите в подготовленный разрыв. Цепь напряжения подключите с помощью проводов к входному устройству. Подайте напряжение, включив автомат или выключатель. По индикатору или шкале ваттметра определите величину потребляемой мощности.
Если ваттметра поблизости не оказалось, то можно обойтись мультиметром или парой приборов – амперметром и вольтметром. Для этого подключите амперметр или мультиметр в подготовленный заранее разрыв электрической цепи. Если это мультиметр, то переведите его в режим измерения тока. Включите автомат или выключатель, чтобы подать напряжение. Запишите или запомните показания тока на индикаторе (шкале). Отключите напряжение. Отсоедините амперметр (мультиметр) и восстановите цепь в прежнем виде.
Снова подайте напряжение. Возьмите вольтметр или переведите мультиметр в режим для измерения напряжения. Измерьте питающее напряжение, прикоснувшись щупами прибора к выходным контактам коммутационного устройства. Измеренное значение напряжения запомните или запишите. Затем вычислите потребляемую мощность , умножив значение тока на величину напряжения. Если напряжение измерялось в вольтах, а ток в амперах, то мощность получится в Ваттах (Вт).
Если питание электроприбора производится от бытовой розетки электропитания, то напряжение можно не измерять и принять равным 220 Вольт (В). Если для электропитания используются элементы питания с известным напряжением, то измерение напряжения также можно не производить.
