Все о единицах мощности: как перевести ватт в ампер и сколько ампер в ватте

Все о единицах мощности: как перевести ватт в ампер и сколько ампер в ватте

Все электроприборы содержат информацию о потребляемой мощности, силе тока и напряжении. Все эти характеристики можно найти на электровилках, электросчетчиках, розетках, на блоках питания, на корпусе устройства. Только простому обывателю не так уж и легко разобраться в электровеличинах, так как на приборах указываются определенные маркировки.

Единицей измерения силы электрического тока является ампер, а мощность электрических, тепловых и механических потоков измеряется ваттами. Электротехника тесно связала эти величины между собой при помощи формул. Но, так как они обозначают различные величины, не так уж и просто произвести перевод ватт в ампер. Однако, согласно разработанным методикам одни единицы измерения выражают другие и наоборот. Поэтому соотношение тока и мощности вполне соизмеримо.

Разновидности

Сначала измеряется напряжение, затем сила тока, а потом на основе этих данных измеряется мощность. По методу измерения, преобразования параметров и выдачи результата ваттметры разделяются на цифровые и аналоговые виды.

Цифровые ваттметры производят измерение активной и реактивной мощности. На экран также выводятся напряжение, сила тока, потребление электричества за период времени. Параметры замеров выводятся на компьютер.

Аналоговые ваттметры разделены на самопишущие и показывающие приборы. Они определяют активную мощность участка схемы. Экран ваттметра оснащен шкалой и стрелкой. Шкала отградуирована по делениям и величинам мощности, в ваттах.

Конструктивные особенности и принцип работы

Аналоговые ваттметры имеют широкое распространение, точное измерение, и являются устройствами электродинамической системы.

Принцип их действия основывается на взаимодействии между собой двух катушек. Одна катушка неподвижная, с толстым проводом обмотки, малым числом витков и небольшим сопротивлением. Она подключена по последовательной схеме с потребителем. Вторая катушка двигается. Ее обмотка состоит из тонкого проводника, имеющего значительное число витков, ее сопротивление большое. Она подключена по параллельной схеме с потребителем, снабжена дополнительным сопротивлением во избежание короткого замыкания обмоток.

При включении устройства в сеть, в обмотках возникают магнитные поля, взаимодействие которых образует момент вращения, отклоняющий двигающуюся обмотку с прикрепленной стрелкой, на расчетный угол. Значение угла зависит от произведения напряжения и силы тока в конкретный момент времени.

Главным принципом действия ваттметра цифрового типа является предварительный замер напряжения и силы тока. Для этих целей подключаются: по последовательной схеме к потребителю нагрузки – датчик тока, по параллельной схеме датчик напряжения. Эти датчики обычно изготавливаются из термисторов, термопар, измеряющих трансформаторов.

Мгновенные параметры измеренных напряжения и тока, путем преобразователя, поступают к внутреннему микропроцессору. В нем происходит вычисление мощности. На экране показывается результат информации, а также передается на внешние приборы.

Приборы электродинамического типа, которые имеют широкое применение, подходят для переменного и постоянного тока. Ваттметры индуктивного типа применяются только для переменного тока.

Сфера использования

Основная сфера использования ваттметров – это отрасли промышленности в электроэнергетике, машиностроении, ремонта электрических устройств. Также часто применяют ваттметры и в быту. Их покупают специалисты по электронике, компьютерному оборудованию, радиолюбители – для расчета экономии потребления электрической энергии.

Ваттметры используют для:

• Вычисления мощности устройств.
• Проведения тестов электрических цепей, некоторых их участков.
• Проведения испытаний электроустановок, в качестве индикаторов.
• Проверка действия электрооборудования.
• Учет потребления электроэнергии.

Некоторые варианты приборов (ваттметров).

Бытовые приборы китайского производства

В инструкции описаны все режимы работы этого устройства, технические характеристики.

По сути это прибор, измеряющий мощность различных электрических потребителей. Как он работает? Вставляете его в розетку, а в розетку этого прибора вставляете вилку потребителя, мощность которого вы хотите замерить. Этим прибором вы измерите мощность какого-либо потребителя в течение определенного времени и потом с помощью него вы можете даже рассчитать, например, сколько денег тратит за электроэнергию ваш холодильник или любой другой прибор.

В устройстве есть встроенный аккумулятор. Он нужен для запоминания мощности, которую вы замерили, и потом будете использовать для расчета цены. Передняя панель прибора имеет пять кнопок: переключение режимов, указатель цены, переключатель вверх-вниз, кнопка сброса, если прибор поймал какой-либо глюк.

На корпусе указаны характеристики прибора:

• Рабочее напряжение 230 вольт.
• Частота 50 герц.
• Максимальный ток 16 ампер.
• Диапазон измеряемой мощности 0-3600 ватт.

Работа прибора.

Вставляем его в розетку.

Включим в него настольную светодиодную лампу.

На дисплее сразу пошло время, в течение которого измеряется мощность потребителя, в данном случае лампы. 0,4 ватта – это мощность отключенной лампы. Включаем лампу, в рабочем режиме она потребляет 10,3 ватта. Цену за киловатт мы не указывали, поэтому там стоят нули.

У нас лампа может менять мощность света. При увеличении света лампы показания мощности увеличиваются. При включении второго режима вверху также показано время работы, во втором поле киловатт часы, так как прибор пока не проработал даже одного часа, то показаны нули. Внизу показано количество дней, в течение которых измерялся этот потребитель.

В следующем режиме во втором поле показано напряжение электросети, внизу показана частота тока. Вверху дисплея при всех режимах показывается время. При переходе на следующий режим в центре показывается сила тока. Внизу показывается параметр некоего фактора, о котором пока нет данных, так как производитель прибора китайский.

На пятом режиме показана мощность минимальная. На шестом режиме – максимальная мощность.

Интересно будет посмотреть показания этих режимов при работе компьютера. Например, в спящем режиме, при обычном открытом рабочем столе, либо при запуске мощной игры.

В следующем режиме устанавливается стоимость электроэнергии кнопками установки, для расчета стоимости расхода энергии. Так вы можете измерить и рассчитать потребление любого из домашних бытовых приборов и устройств, и будете знать, какие устройства у вас экономные, а какие слишком много потребляют электричества.

Такой прибор имеет невысокую стоимость, около 14 долларов. Это небольшая цена для того, чтобы оптимизировать затраты, рассчитав мощность потребления устройств.

Цифровой прибор многофункциональный СМ 3010

Ваттметр служит для проведения замера напряжения, частоты, мощности, постоянного и переменного тока с одной фазой. А также, предназначен для контроля подобных приборов с меньшей точностью.

Диапазон замеров тока 0,002 — 10 ампер.

Замеры напряжения:

• Постоянного от 1 до 1000 вольт.
• Переменного от 1 до 700 вольт.
• Частота измеряется в интервале 40-5000 герц.

Погрешность измерения:

• Тока, напряжения, мощности постоянного тока +0,1%.
• Тока, напряжения, мощности переменного тока +0,1% в интервале частот 40-1500 герц.
• Относительная погрешность замера частоты в интервале 40-5000 герц +0,003%.

Габариты корпуса прибора 225 х 100 х 205 мм. Вес 1 кг. Мощность потребления менее 5 ватт.

Измерительное устройство ЦП 8506 – 120

Служит для проведения замеров мощности активной и реактивной 3-фазной сети переменного тока, показывает текущее значение параметра мощности на индикаторе, преобразует в сигнал аналогового вида.

Произведенные замеры показываются в форме цифр на индикаторах в единицах величин, которые входят на устройство, либо на вход трансформатора тока или напряжения. При этом учитывается коэффициент трансформации. Цифровой дисплей разделен на четыре разряда.

Назначение устройства – для проведения замеров активной и реактивной мощностей в 3-фазных сетях электрического тока частотой 50 герц.

Методы измерения

Мощность можно определить двумя способами: косвенным и прямым. В первом случае это делается при помощи амперметра и вольтметра, а также осциллографа. Измеряются значения напряжения и тока, а затем по формулам вычисляется мощность. Этот способ имеет один недостаток: величина мощности получается с некоторой погрешностью.

При использовании прямого метода используется специальный прибор-измеритель. Он называется ваттметром и показывает мгновенное значение мощности. У каждого из способов есть свои достоинства и недостатки. Какой из методов наиболее оптимален, определяет сам радиолюбитель. Если проектируется какое-либо изделие, которое отличается надежностью, то следует применять прямой метод. В других случаях рекомендуется воспользоваться косвенным методом.

Косвенный способ

Мощность в цепях постоянного и переменного токов определяется различными способами. Для каждого случая существуют свои законы и формулы. Однако мощность можно не рассчитывать, поскольку она указана на электрооборудовании. Расчет применяется только при проектировании устройств.

Для цепей постоянного тока нужно воспользоваться формулой: P = U * I. Ее можно вывести из закона Ома для участка или полной цепи. Если рассматривается полная цепь, то формула принимает другой вид с учетом ЭДС (е): P = e * I. Основные соотношения для расчета:

1. Для участка электрической цепи: P = I * I * R = U * U / R.
2. Для полной цепи, в которой подключен электродвигатель или выполняется зарядка аккумулятора (потребление): P = I * e = I * e — sqr (I) * Rвн = I * (e — (I * Rвн)).
3. В цепи присутствует генератор или гальванический элемент (отдача): P = I * (e + (I * Rвн)).

Эти соотношения невозможно применять для цепей переменного тока, поскольку он подчиняется другим физическим законам. При измерении мощности в цепях переменного тока следует учитывать ее составляющие (активная, реактивная и полная). Если в цепи присутствует только резистор, то мощность считается активной. При наличии емкости или индуктивности — реактивной. Полная — сумма активной и реактивной составляющих.

Для вычисления первого типа физической величины применяется формула такого вида: Ра = I * U * cos (a). Значения тока и напряжения являются среднеквадратичными, а cos (a) — косинус угла между ними. Для определения реактивной мощности нужно воспользоваться следующей формулой: Qр = I * U * sin (a). Если нагрузка в цепи является индуктивной, то значение будет больше 0. В противном случае — меньше 0. Полная мощность Р определяется по следующему соотношению: P = Pa + Qp.

Прямое определение величины

Для определения значения мощности в цепях переменного и постоянного тока применяются ваттметры. В них используются электродинамические или ферроидальные механизмы. Приборы с электродинамическим механизмом выпускаются в виде переносных приборов. Они обладают высоким классом точности. Измерители мощности рекомендуется применять при выполнении точных расчетов для цепей постоянного и переменного тока с частотой до 5 кГц.

Ферродинамические приборы изготавливаются в виде электронных узлов, которые вставляются в измерительные стенды или щитовые. Основное их назначение — контроль приблизительных параметров потребления мощности электрооборудованием. Они обладают низким классом точности и применяются для измерения значений мощности переменного тока. При постоянном токе погрешность увеличивается, поскольку это обусловлено искажением петли гистерезиса ферромагнитных сердечников.

По диапазону частот приборы можно разделить на две группы: низкочастотные и радиочастотные. Ваттметры низких частот применяются в сетях промышленного питания переменного тока. Радиочастотный тип рекомендуется применять для точных измерений при проектировании различной техники. Они делятся на две категории по мощности:

1. Проходящие.
2. Поглощающие.

Первый вид подключается в разрыв линии, а второй — в ее конец в качестве нагрузки согласования. Кроме того, приборы для измерения мощности бывают аналоговыми и цифровыми.

При измерении мощности на высоких частотах применяются электронные и термоэлектронные ваттметры. Главным узлом считается микроконтроллер и преобразователь активной мощности. Последний преобразовывает переменный ток в постоянный. После этого происходит перемножение в микроконтроллере силы тока и напряжения. Результатом является сигнал на выходе, который зависит от I и U.

Ваттметр состоит из двух катушек. Первая из них подключается последовательно в цепь нагрузки, а другая (подвижная с резистором) — параллельно. В цифровых моделях роль катушек выполняют датчики тока и напряжения. Прибор имеет две пары зажимов. Одна пара применяется для последовательной цепи, а другая — для параллельной. Для правильного включения ваттметра выполняется обозначение * одной из двух пар зажимов.

Таким образом, для измерения мощности электрического тока применяются два метода. Первый из них является косвенным, а второй — прямым. Последний рекомендуется применять при проектировании сложной техники.

Плюсы и минусы измерителей потребления энергии

К достоинствам электронных устройств типа «розетки счетчики электроэнергии» можно отнести:

• доступность для любого пользователя;
• возможность оценить каждый имеющийся в доме бытовой прибор по его энергоемкости;
• простота обращения.

Кроме того, по выводимым на индикатор показаниям пользователь получает полное представление о параметрах действующей электросети.

На основе считанных с электронного табло данных удается оценить затраты на электричество за фиксированный промежуток времени.

• наличие ограничения по максимальной нагрузке (не более 3,6 кВт);
• невозможность применения адаптера в неотапливаемых помещениях.

Большинство образцов электроприборов, подключаемых к домашней сети, укладываются в максимальный показатель по мощности.

На что обратить внимание при выборе

Перед приобретением необходимо узнать какой конкретно счетчик нужен квартире или дому. Эта информация находится в ТУ на электроснабжение квартиры, где указываются все параметры. При отсутствии документа стоит определить напряжение (220 или 380 В). Для 220 В потребуется однофазный счетчик, а для 380 В – трехфазный.

Класс точности

Показатель говорит о максимально возможной процентной погрешности от наибольшего значения во время учета. По правилам принимаются в эксплуатацию приборы с классом точности не менее 2 для физлица, а для юридического – не больше 1. Сегодня выпускаются счетчики с КТ 0.2, 0.5, 1, 2. Согласно ГОСТу, цифра указывается на табло агрегата в кружочке.

Максимальный/номинальный ток

Максимальный ток определяется исходя из суммарной мощности всех электроприборов. Информация находится в проекте электроснабжения, при его отсутствии можно посмотреть на панель старого прибора.

Однотарифный/многотарифный

Определяет сколько тарифов заложено в прибор. Многотарифный подойдет для частных домов – ночью можно перейти на усиленное отопление и добиться значительной экономии.

Метод крепления

Используются 2 типа крепления – на болтах или на динрейке. Последний считается универсальным и рекомендуется многими специалистами.

Однофазный/трехфазный

Выбирается в зависимости от типа сети питания в квартире. Если к вводному автомату подводится кабель с 2-мя жилами, то подойдет однофазный счетчик. Если походит кабель с 4-мя жилами, – то необходим трехфазный.

Фирма-производитель

На рынке зарекомендовали себя такие бренды, как Энергомера, Инкотекс, Тайпит, АВВ. Они самостоятельно разрабатывают и выпускают продукцию, которая отвечает всем требованиям безопасности.

Устройство и принцип действия

Аналоговые ваттметры

Наиболее распространенными и точными аналоговыми ваттметрами являются приборы электродинамической системы.

Принцип работы основан на взаимодействии двух катушек. Одна из них – неподвижная, имеет толстую обмотку с небольшим числом витков и малое сопротивление. Подключается последовательно с нагрузкой. Вторая катушка – подвижная.

Ее намотка выполнена из тонкого провода и имеет большое количество витков, поэтому и сопротивление у нее высокое.

Подключается она параллельно нагрузке и снабжается еще добавочным сопротивлением (для исключения короткого замыкания между катушками).

При подключении прибора к сети, в катушках образуются магнитные поля. Их взаимодействие создает вращающий момент, который отклоняет подвижную катушку с подсоединенной к ней стрелкой на определенный угол.

Величина угла эквивалентна произведению силы тока и напряжения в данный момент времени.

Цифровые ваттметры

В основе работы цифрового ваттметра лежит предварительное измерение силы тока и напряжения. Для этого на входе устанавливаются: последовательно нагрузке – датчик тока, параллельно – датчик напряжения. Они могут выполняться на базе термисторов, измерительных трансформаторов, термопар и других элементов.

Мгновенные значения полученных величин тока и напряжения посредством аналого-цифрового преобразователя передаются к встроенному микропроцессору. Здесь производятся необходимые вычисления (находится активная и реактивная мощности) и выдаются в виде итоговой информации на дисплей и подключенные внешние устройства.

Рисунок — Схема подключения Ваттметра

Правила безопасности использования мультиметра

При работе с электрическими приборами следует придерживаться инструкции техники безопасности:

1. Правильно отключать и включать электрические цепы. Внимательно следить за положением автоматического выключателя.
2. При работе с устройствами под напряжением следует применять защитные средства. Инструмент должен быть изолированным, а руки защищены прорезиненными перчатками. Рекомендуется использовать изолирующий коврик под ногами. Одежда не должна быть легко воспламеняющейся.
3. Измеряя мультиметром приборы под напряжением изначально подключить заземляющий зажим, а после электропровод. При отсоединении вначале убирается провод под напряжением, а уж после стержень заземления.
4. Электрический прибор, который подвергается проверке, не следует держать в руках. Любое устройство под напряжением должно находиться на безлопастном расстоянии от человека.
5. Нельзя использовать мокрый мультиметр или пользоваться измерительным устройством во влажной среде.
6. В процессе измерения запрещается изменять положение переключателя в мультиметре. Предел вычисляемых величин должен регулироваться только, когда отключены щупы.
7. Перед работой с электроизмерительным прибором следует проверить исправность тестирующих проводов. Исключается осуществлять проверку напряжения с параметрами выше верхней границы измерения прибора.

При подборе мультиметра нужно четко изучить все технические параметры прибора, которые обозначаются в прилагаемых к нему документах. Соблюдая все меры предосторожности, и имея представление о принципах работы с измерительным устройством можно измерять напряжение в электрических розетках при каждом подключении новой электротехники.