Схема ваттметр

2. Измерение активной мощности методом двух ваттметров. Ваттметра схема

Карпов В. А. Электрические измерительные приборы, 1927 год. 15. Принцип действия ваттметра.

В. А. Карпов. Электрические измерительные приборы, 1927 год

ГЛАВА IV. Ваттметры.

15. Принцип действия ваттметра.

Приборы, служащие для непосредственного измерения электрической мощности, называются ваттметрами и строятся по типу электродинамических и индукционных приборов. Рис. 32, данный применительно к электродинамическим амперметрам и вольтметрам, в равной мере может быть отнесен и к ваттметрам, построенным по принципу электродинамометров, при чем под обмоткой А попрежнему нужно разуметь толстую (амперовую) обмотку, включаемую, как амперметр, и под обмоткой В — тонкую (вольтовую) обмотку, включаемую параллельно с той частью цепи, расход мощности в которой нужно определить. На рис. 61 показаны три основных элемента токопроводящей части ваттметра, измеряющего мощность, передаваемую в направлении, указанном стрелками, то есть от В к С, а именно: амперовая обмотка А, вольтовая обмотка V и, включенное последовательно с ней, добавочное сопротивление R. Необходимость включения последнего была отмечена при описании вольтметров. Следует обратить внимание на включение обеих обмотков, показанное на схеме. Обе они одним концом присоединяются непосредственно к одному из проводов, с той его стороны, откуда передается энергия; другой конец вольтовой обмотки присоединяется к противоположному проводу (2) через добавочное сопротивление. Благодаря такому включению, между обмотками А и V, находящимися в непосредственной близости одна от другой, нет большой разности потенциалов, вследствие чего случаи пробивания изоляции и короткого замыкания исключаются.

Электродинамические ваттметры, являющиеся наиболее распространенными, одинаково пригодны как для постоянного, так и для переменного тока. Индукционные ваттметры применимы лишь для измерений в цепях переменного тока. Прибор, действие которого основано на использовании токов Фуко, подобно амперметру и вольтметру, представленному на рис. 37, будет иметь алюминиевый диск, вращающийся в прорезе электромагнитов, которых в ваттметре будет уже не один, а обыкновенно — три. Обмотка одного из них (среднего) включается, как амперметр, обмотки остальных двух электромагнитов соединяются последовательно и включаются в сеть, как вольтметр. Следовательно и для этого прибора является показательной схема (рис. 61). К ваттметрам, построенным по принципу Феррариса, можно отнести полностью описание, данное в § 10 для рис. 38 и 39, на которых толстая (амперовая) обмотка обозначена буквой F и тонкая (вольтовая) — буквой Е.

sergeyhry.narod.ru

Схема включения ваттметра

Для непосредственного измерения мощности цепи постоянного тока применяется ваттметр. Неподвижная последовательная катушка или катушка тока ваттметра соединяется последовательно с приемниками электрической энергии. Подвижная параллельная катушка или катушка напряжения, соединенная последовательно с добавочным сопротивлением, образует параллельную цепь ваттметра, которая присоединяется параллельно приемникам энергии. Так как в результате применения добавочного сопротивления параллельная цепь ваттметра имеет …

Для непосредственного измерения мощности цепи постоянного тока применяется ваттметр. Неподвижная последовательная катушка или катушка тока ваттметра соединяется последовательно с приемниками электрической энергии. Подвижная параллельная катушка или катушка напряжения, соединенная последовательно с добавочным сопротивлением, образует параллельную цепь ваттметра, которая присоединяется параллельно приемникам энергии.

Угол поворота подвижной части ваттметра:

= k2IIu = k2U/Ru

где I — ток последовательной катушки; Iи — ток параллельной катушки ваттметра.

Рис. 1. Схема устройства и соединений ваттметра

Так как в результате применения добавочного сопротивления параллельная цепь ваттметра имеет практически постоянное сопротивление ru, то = (k2/Ru)IU = k2IU = k3P

Таким образом, по углу поворота подвижной части ваттметра можно судить о мощности цепи.

Шкала ваттметраравномерна. При работе с ваттметром необходимо иметь в виду, что изменение направления тока в одной из катушек вызывает изменение направления вращающего момента и направления поворота подвижной катушки, а так как обычно шкала ваттметра делаетсяодносторонней, т. е. деления шкалы расположены от нуля вправо, то при неправильном направлении тока в одной из катушек определение измеряемой величины по ваттметру будет невозможно.

По указанным причинам следует всегда различать зажимы ваттметра. Зажим последовательной обмотки, соединяемый с источником питания, называется генераторным и отмечается на приборах и схемах звездочкой. Зажим параллельной цепи, присоединяемый к проводу, соединенному с последовательной катушкой, также называется генераторным и отмечается звездочкой.

Таким образом, при правильной схеме включения ваттметра токи в катушках ваттметра направлены от генераторных зажимов к негенераторным. Могут иметь место две схемы включения ваттметра (см. рис. 2 и рис. 3).

Рис. 2. Правильная схема включения ваттметра

Рис. 3. Правильная схема включения ваттметра

В схеме, данной на рис. 2, ток последовательной обмотки ваттметра равен току приемников энергии, мощность которых измеряется, а параллельная цепь ваттметра находится под напряжением U‘ большим, чем напряжение приемников, на величину падения напряжения в последовательной катушке. Следовательно, Рв = IU’ = I(U+U1) = IU = IU1, т. е. мощность, измеряемая ваттметром, равна мощности приемников энергии, подлежащей измерению, и мощности последовательной обмотки ваттметра.

В схеме, данной на рис. 3, напряжение на параллельной цепи ваттметра равно напряжению на приемниках, а ток в последовательной обмотке больше тока, потребляемого приемником, на величину тока параллельной цепи ваттметра. Следовательно, Pв = U(I+Iu) = UI+ UIu, т. е. мощность, измеряемая ваттметром, равна мощности приемников энергии, подлежащей измерению, и мощности параллельной цепи ваттметра.

При измерениях, в которых мощностью обмоток ваттметра можно пренебречь, предпочтительнее пользоваться схемой, показанной на рис. 2, так как обычно мощность последовательной обмотки меньше, чем параллельной, а следовательно, показания ваттметра будут более точными.

При точных измерениях необходимо вводить поправки в показания ваттметра, обусловленные мощностью его обмотки, и в таких случаях можно рекомендовать схему на рис.3, так как поправка легко вычисляется по формуле U2/Ru, где Ru обычно известно, а поправка остается

xn--90adflmiialse2m.xn--p1ai

Измеритель активной мощности , многоканальный счетчик - ваттметр МК ATmega8. - Устройства на микроконтроллерах - Схемы устройств на микроконтроллерах

Автор: статьи C@at (http://c2.at.ua)

Автор программы  clawham.

Для этого  нужно собрать несложную схему на МК ATmega8, в виде отдельной приставки к бытовому электрическому счётчику или встроить эту схемку внутрь корпуса счетчика.

Все нужные файлы , для сборки такого прибора есть в этой статье.

 

Теперь всё по порядку, чтобы сэкономить трудозатраты на изготовление измерителя мощности, лучше купить готовый электросчетчик минимальной ценовой категории, со всеми требуемыми входными и нагрузочными цепями , и что очень важно это готовый корпус счетчика.

Вот такой счетчик был приобретен в электротоварах, 

взамен штатного счетного механизма встраивается ЖК дисплей вместе с платой ваттметра.

прибор в сборе

Автор прошивки  clawham , он разработал программу для универсального многоканального счетчика - ваттметра (он же измеритель активной мощности), на распространенном МК ATmega8 , с индикатором 16х2 , схема универсально может подстраиваться под схему любого электронного счетчика (проверено на счетчиках которые имеют в своём составе микросхему ADE775х у которых колич. импульсов 1600 на один кВт/ч и 6400имп на один кВт/ч) замер активной мощности происходит с 0,1 ватт , максимум измерения зависит от параметров используемого счетчика, шаг измерения 0,1 ватт.Здесь приводится описание работы и вывода показаний для дисплея 16х2 .

Описание меню.1) " Выбор № персонального" счета кВт/ч с фиксацией времени периода активности ячейки2) "Просмотр персонального" счета кВт/ч, 20 ячеек ( та которая выводится в первой строке, при нажатии кнопок"вправо/enter" обнуляется.)3) "Сброс общего" (тотального) кВт/ч, (на персональные счета не влияет)4) "Сброс текущего" счета кВт/ч, (в EEPROM не сохраняется)5) >>НАСТРОЙКИ<<5.1) "Частота кварца" настройка коррекции тактов кварцевого резонатора ATmega8 на 1 секунду (влияет только на расчет ватт)5.2) "Ватт на герц" установка кол-ва ватт на 1 герц 5.3) "Импульс на кВт/ч" это количество импульсов со счетчика на 1 кВт/ч ( доп. выводится калькулятор соотношения импульсов счетчика на ватт на герц )5.4) "Тактов в секунду" внутренняя переменная внутренних часов на выводе PB1 она выдаёт импульс 0.5Гц , если часы спешат - число надо увеличивать, если отстаёт - число надо уменьшать.5.5) "Калькулятор стоимости" Предварительно обсчитывается стоимость энергопотребления нагрузки за месяц и год.Цена указывается в копейках для экрана двустрочного и в гривнах для прошивки под 4 строки5.6) "Сигнал превышения порога мощности " настраивается на любое потребление от ватта до максимальных киловатт , сигнал выводится на порт РС0 , в виде  логической 1 .5.7) <Вост. умолчания> восстановить настройки умолчания.5.8) <Сохранить настройки> - пока вы не нажали этот пункт - всё действует только до выключения.Сохраняются в EEPROM такие данные;а) общие настройки,б) тотальные показания (общая сумма всех счетчиков) с фиксацией и отображением часов, периода работы активного состояния ваттметра. в) 20 персональных ячеек показаний кВт, с фиксацией и отображением часов, периода работы активного состояния отображаемой ячейкиДля тотальных и персональных данных за сохранение в память при обесточке схемы, отвечает вывод INT 0 он подсоединен через резисторный делитель, который подсоединен 2кОм на землю и 4.7кОм на + 12 V питания кренки.

Визуальная навигация по меню ваттметра.

  Фьюзы    многоканального счетчика - ваттметра для PonyProg

 

Прошивка 16х2 _Wattmetr.rar

Ваттметр в  Proteus.  

А

рхив ваттметра – счетчика для сборки.                  

Варианты применения ваттметра счётчика разнообразны , например, если использовать как переносной прибор можно измерять диагностировать конкретную нагрузку (возможности широки, от светодиодного светильника до сварочного аппарата) и получать такие данные; потребляемую мощность наблюдать визуально, а потреблённая мощность в кВт/ч. будет запоминаться в персональной ячейки для каждой нагрузки.Если счетчик - ваттметр использовать стационарно, то здесь возможно так же наблюдать визуально потребляемую мощность всего жилого или производственного помещения, и можно вести статистику потребляемой мощности в кВт/ч. ежедневную или помесячную с поочерёдной записью данных кВт/часов в персональные ячейки.Использовав специфику схемы ( например щитовая находится в отдаленном месте) саму схему ваттметра можно вывести в удобное место для обзора , используя обыкновенный слаботочный двухжильный провод типа «лапша».

Более того, благодаря тому что автор придумал такое универсальное меню в этом ваттметре , возможность подстроится под любой счетчик, можно использовать электросчётчик установленный местными электросетями, снимая информацию о потребляемой мощности с мигающего светодиода , фотоприёмником, и так же наблюдать визуально потребляемую мощность на ЖКИ дисплее и вести статистику потребляемой мощности в кВт/ч. ежедневную или помесячную.

Обсуждение темы ваттметра на радиокоте.

 

Далее информация и файлы которые имеют некоторое отношение к работе   ваттметра счётчика.  

Аналоговое преобразование в цифровую частоту происходит с помощью микросхемы ADE7755 или   ADE7751  , это специальная микросхемы серии   ADE775х   для применения в электронных счетчиках, применение происходит  в промышленых маштабах  (  24-выводной корпус SSOP (RS-24))

Микросхема ADE775x - высокоточная ИС, предназначенная для простых, электронных счетчиков потребления электрической энергии. Технические характеристики этой ИС превосходят требования по точности IEC1036.

Особенности микросхемы ADE7755

Высокая точность; поддерживает стандарт 50 Гц/60 Гц I ЕС 687/1036. Ошибка менее 0,1% при динамическом диапазоне 500:1 ИС ADE7755 выдает значение средней активной мощности на частотных выходах F1 и F2. Высокочастотный выход CF предназначен для калибровки и выдает значение мгновенной активной мощности. Совместимость по выводам с микросхемой AD7755 с синхронными выходами CF и F1/F2. Логический выход REVP можно использовать для индикации возможного неправильного подключения к сети (отрицательной мощности). Прямое управление электромеханическими счетными механизмами и двухфазными шаговыми двигателями (выходы F1 и F2). Усилитель с программируемым коэффициентом усиления в канале измерения тока, позволяет использовать шунт, с малой величиной сопротивления. Собственные встроенные АЦП и цифровой сигнальный процессор обеспечивают высокую точность в широком диапазоне условий и долговременную стабильность. Встроенный контроль напряжения источника питания. Встроенная защита от самохода счетчика (имеется порог мощности нагрузки, начиная с которого счетчик работает). Встроенный источник опорного напряжения 2,5 В+8% (типичный дрейф составляет 30-10-6/°С) с возможностью подключения внешнего источника опорного напряжения Один источник питания 5 В, низкая потребляемая мощность (типичное значение 15 мВт). Недорогая КМОП технология.

Многие отечественные производители электронных счетчиков расходуемой электроэнергии применяют этот зарубежный аналог- специализированную микросхему ADE775x , для питания которой достаточен простой стабилизированный однополярный блок питания.

ADE7755: Интегральная Микросхема счетчика электроэнергии с импульсным выходом Data Sheet (pdf, 1221 kB)

Схема простого однофазного счетчика электроэнергии на основе ADE7755

Счетчик электроэнергии на микросхеме ADE7755 (pdf, 463 kB)

Проектирование однофазного многофункционального счетчика энергопотребления на основе 

микросхем семейства ADE71xx/ADE75xx Application Note (pdf, 4163 kB)

Небольшое видео , сварочный аппарат подключен через ваттметр.