Ваттметр для сети 220 Вольт

24.11.2014 21:30

Как узнать, какой мощностью обладает, например, лампа накаливания на 220 Вольт? Да, можно замерять с помощью Мульт иметра такие показания, как силу тока и напряжения и тупо их перемножить. Но  есть специальные приборы - ваттметры, которые сразу могут выдать эти показания на своем дисплее. Прибор, который определяет мощность электрического тока, называется ваттметр или в народе, измеритель мощности.

 

В гостях у нас китайский ваттметр, приобретенный  на распродаже в Алиэкспрессе. Выбирайте на ваш вкус и цвет!

 

 

 

Ну что же, давайте познакомимся с ним поближе.

 

Первая строка на ваттметре - это часики. Они начинают счет только тогда, когда в розетку ваттметра включена какая-либо нагрузка. Нагрузкой в нашем случае может быть любой электробытовой прибор: утюг, паяльник, светильник и тд.

 

 

 

Строкой ниже, с помощью кнопочки "Energy",  мы можем выводить параметры электрического сигнала, такие как:

- напряжение (V, Вольт)

- сила тока (A, Ампер)

- частота (Hz, Герц)

- мощность (W, Ватт)

- коэффициент мощности (Power Factor) или cos φ ( косинус фи,безразмерная величина, то есть измеряется чисто в цифре)

Думаю, для вас всеобщий интерес представляет такой параметр, как косинус фи. Его мы разберем чуть ниже.

 

 

Третья строка - это расчет стоимости электроэнергии. Измеряется в Киловаттах умноженных на Час (КВатт х час). Самая частая ошибка - это когда пишут КВатт/час. Запомните, там знак не деления, а умножения! Вот за эти киловатт-часы мы и платим денежку провайдерам электрической энергии ;-).

 

 

 

Сейчас никакая нагрузка не включена в розетку ваттметра. Смотрим на дисплей:

Ничего себе, почти 240 вольт.

 

 

Можно замерить частоту. 50 Герц - так и должно быть.

 

 

 

Так как в розетке нашего ваттметра нету никакой нагрузки, следовательно и сила тока будет равняться нулю:

 

 

Ну и мощность также будет равняться нулю

 

 

 

Существует поверье, что зарядки от мобил и других гаджетов, оставленные в розетке, потребляют электрический ток. Я тоже раньше так думал. Но на самом деле, нифига не потребляют! Я оставлял даже на ночь зарядку в розетке ваттметра. Ничего не накапало.

Тот же самый опыт проводил с помощью мультиметра.  Амперметр показывает 0,3 миллиАмпера. Получаем, что 0,0003х220=0,066Ватта потребляет наш зарядник. Если стоит сутки такая зарядка в сети, то получается что 1,58 Ватт в сутки.  В год где-то  чуть меньше 600 Ватт. У нас Киловатт-час стоит 4 руб. Ну пусть самый дорогой Киловатт-час будет стоить 10 руб. То есть зарядка, оставленная в розетке скушает 0,6 КВт х час х10 руб=6 руб в год))) Думаю, лишние телодвижения по выдергиванию зарядки из сети не стоят таких денег. Хотя в целях противопожарной безопасности все-таки их  следует выдергивать.

 

Зарядки для мобил и других гаджетов считаются импульсными. Принцип действия их немного другой, чем у трансформаторных зарядок. Трансформаторные зарядки имеют минимум радиодеталей и габаритный трансформатор. То есть, трансформаторные зарядки в основном крупнее своих коллег. К трансформаторным зарядкам можно отнести простые заряжалки по 100 рублей для аккумуляторных батареек, а также на ум приходит блок питания от Денди. Блин, сколько я их в детстве спалил((.

 

Например, мой самопальный Простой блок питания, включенный в сеть и не питающий никакую нагрузку,  все равно потребляет энергию, так как он является трансформаторным и напряжение сразу идет на первичную обмотку трансформатора.

Вот его  не следует оставлять включенным в розетку.

 

 

Думаю, вы все помните, что мощность постоянного тока определяется по формуле

P=IU

где,

P - это мощность, Ватт
U - напряжение, Вольты

I - сила тока, Амперы

 

 

А вот мощность переменного тока вычисляется по формуле:

 

P=IUcos φ

где,

P - мощность, Ватт

I - сила тока, Ампер

U - напряжение, Вольты

cos φ - коэффициент мощности

 

 

Что еще за косинус фи? И что он вообще означает? Есть такие радиоэлементы как конденсаторы, катушки индуктивности, трансформаторыэлектромеханические реле  различные двигатели и прочие радиоэлементы, которые обладают какой-либо емкостью или индуктивностью. 

 

Если вспомнить осциллограмму переменного напряжения из нашей домашней розетки, то она будет выглядеть вот так:

 

 

Если же запитать какую-нибудь нагрузку, типа лампочки накаливания, то у нас в дело пойдет также такой параметр как Сила тока. Так как лампочка накаливания не обладает никакой емкостью или индуктивностью, то сила тока у нас будет синфазно меняться с напряжением. Синфазно - это означает  одинаково, синхронно. Например, синхронное плавание. Там участники все делают вместе и одинаково.

 

Так вот, такой параметр как сила тока и напряжение тоже действуют синфазно. Ниже красной синусоидой я показал силу тока, которая "бежит" через лампочку:

Видите? Она начинается в этом же месте, где и напряжение. Сила тока достигает максимума и напряжение тоже достигает максимума, следовательно и мощность в этот момент тоже максимальная (P=IU).  Сила тока равняется нулю и напряжение тоже равняется нулю в том месте, где пересекаются эти синусоиды, значит и мощность в этот момент тоже будет равняться нулю.

 

 

Но весь прикол в том, что каким то чудом радиоэлементы, обладающие индуктивной или емкостной составляющей (конденсаторы, катушки, трансформаторы и тд) умудряются сдвигать синусоиду силы тока. Предположим, будем питать от сети  мой трансформаторный блок питания.

 

 

 И у нас осциллограмма силы тока уже будет принимать примерно вот такой вид:

Что же произошло? Так как первичная обмотка трансформатора обладает индуктивностью, то эта самая индуктивность сдвинула синусоиду силы тока.

 

Тут синфазностью уже и близко не попахивает. То есть как мы видим, синусоида силы тока как бы обгоняет осциллограмму напряжения.

 

 

В зависимости от значения индуктивной или емкостной составляющей, сила тока может либо опережать либо отставать от напряжения. А чтобы замерять на сколько, для этого в обиход ввели буковку фи (φ), которая показывает этот сдвиг в градусах.

 

Короче говоря, не будем рассматривать тригонометрию, скажу просто, что для расчета мощности берут косинус этого значения.

Все элементарно и просто! ;-)

 

Проверяем на опыте:

Включаю свой трансформаторный блок питания в сеть 220 Вольт. Итак, напряжение в розетке 236,8 Вольт:

 

 

К блоку питания я цепанул лампочку на 12 вольт. Итого, нагруженный блок питания у нас потребляет 0,043 Ампера.

 

 

Power Factor - коэффициент мощности, он же косинус фи. Сейчас он у нас равен  0,42.

 

 

Проверяем все это дело по формуле P=IUcos φ=0,043х236,8х0,42=4,28 Ватт. Почти все сходится с небольшой погрешностью.

 

 

Так как лампочка накаливания у нас не обладает ни индуктивной ни емкостной составляющей, то на графике синусоида силы тока и напряжения будет примерно выглядеть вот так. То есть синхронно:

Так как фи в этом случае равно нулю (сдвига фаз между ними нету). Вспоминаем школьный курс тригонометрии и помним, что косинус нуля - это единичка!

 

 

Проверяем на опыте:

Power Factor, он же косинус фи, высвечивает единичку. Все верно!

 

 

Замеряем потребляемую силу тока:

 

 


Замеряем напряжение:

 

 

 

Считаем по формуле:P=IUcos φ=0,115х233,5х1=26,9 Ватт. Все также сходится с небольшой погрешностью ;-)

 

 

 

Немного отходя от темы, давайте еще напоследок глянем, какую мощность потребляет светодиодная лампа

 

 

 

Всего 6 Ватт! А светит она даже получше 25 Ваттной, которую я использовал в опытах. Вывод делайте сами ;-)

 

 

Вроде бы и нефть дешевеет, и альтернативные источники энергии все больше  и больше завоевывают популярность. Но Россия - это другая страна. Здесь цены ползут только вверх и почему то всегда обгоняют инфляцию. Чувствуете дыхание кризиса? Не лишним было бы разобраться, какие бытовые приборы кушают много электроэнергии и не проще ли вскипятить тот же самый чайник на газовой плите и не пора ли поменять лампу накаливания на светодиодную?  С помощью ваттметра, можно замерить все эти параметры для каждого электроприбора и сделать для себя многозначительные выводы.

 

Как я уже сказал, брал на Али. Выбирайте любой понравившийся.

 

Читайте также:

Работа и мощность постоянного тока

 

Простой блок питания

 

Параметры переменного напряжения