Ваттметры

Что это такое?
Ваттметр — это измерительный прибор, предназначенный для определения мощности электрического тока в цепи . Он показывает, какую работу совершает электрический ток в единицу времени на конкретном участке или приборе . В отличие от косвенного метода с использованием амперметра и вольтметра, ваттметр дает прямое и более точное значение мощности, что особенно важно в цепях переменного тока из-за наличия фазовых сдвигов между током и напряжением . Ваттметры классифицируются по назначению и частотному диапазону на низкочастотные (включая приборы постоянного тока), радиочастотные и оптические .

Из чего делают и как устроены?
По принципу действия и конструкции ваттметры делятся на два основных типа . Аналоговые ваттметры чаще всего используют электродинамическую измерительную систему, где мощность определяется взаимодействием магнитных полей двух катушек: неподвижной токовой (включается последовательно нагрузке) и подвижной катушки напряжения (включается параллельно) . Такие приборы, особенно высоких классов точности (0,1-0,5), применяются для точных измерений на постоянном токе и переменном токе промышленной частоты, а также в качестве эталонных . Существуют также ферродинамические ваттметры, чаще используемые как щитовые приборы с классом точности 1,5-2,5 . Примером является стрелочный ваттметр Д124/1, предназначенный для трехфазных цепей частотой 400-500 Гц . Цифровые ваттметры преобразуют аналоговые сигналы тока и напряжения в цифровую форму с помощью АЦП, после чего микроконтроллер вычисляет мощность и выводит данные на дисплей . Они могут измерять как активную, так и реактивную мощность, а также дополнительные параметры (ток, напряжение, частоту) . Например, ваттметры серий Д506х, ВТ, Д5085 могут иметь класс точности от 0,1 до 0,5 и работают в широком диапазоне частот . На высоких частотах (СВЧ) применяются термоэлектрические, калориметрические, пондеромоторные ваттметры или устройства на эффекте Холла, основанные на преобразовании энергии электромагнитных колебаний в тепловую или механическую .

Зачем и где это применяют?
Основная область применения ваттметров — электроэнергетика, промышленность и научные исследования . Они используются для контроля работы генераторов на электростанциях, позволяя оператору следить за правильным распределением нагрузки между параллельно работающими машинами . В промышленности ваттметры применяют для испытаний электроустановок, контроля мощности электродвигателей и другого оборудования . В лабораториях их используют для разработки и тестирования электронных устройств . Существуют также бытовые цифровые ваттметры, которые приобретают для оценки энергопотребления домашних приборов и экономии электроэнергии . Для коммерческого учета и проверки счетчиков используются прецизионные ваттметры высокого класса точности . Ваттметры для радиодиапазона делятся на приборы проходящей мощности (включаются в разрыв линии передачи) и поглощаемой мощности (подключаются к концу линии в качестве нагрузки) .

Интересный факт:
В трехфазных цепях мощность можно измерить не только тремя ваттметрами (по одному на каждую фазу), но и двумя — по методу Аарона (или методу двух ваттметров) . Этот метод справедлив для трехпроводных систем как при симметричной, так и при несимметричной нагрузке, при этом сумма показаний двух приборов дает полную активную мощность цепи. Для точного подключения ваттметра важно правильно включать его «генераторные» зажимы (обычно помеченные звездочкой), чтобы стрелка прибора отклонялась в нужную сторону .