Как померить потребление тока. Измеряем потребляемую мощность домашних приборов

Экология потребления.Наука и техника: Измеритель мощности - недорогой и полезный прибор, позволяющий узнать, сколько потребляют различные электроприборы.

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

Так как в каждом доме имеется множество электроприборов, нужно знать их потребляемую мощность. Это полезно для регулировки счетов за электроэнергию и чтобы не перегружать свою линию электропитания. Встает вопрос как рассчитать потребляемую мощность электроприбора? Максимум, который может потреблять прибор, называют номинальной мощностью. Данный показатель указан на самом приборе или в его технических документах.

Первый способ

В случаях, когда прибор не использует свою максимальную силу, его нагрузку можно рассчитывать самостоятельно. Для этого потребуется:

Метр;
Штангенциркуль;
Тестер.

Проведение измерений

Перед этим нужно изучить устройство или его документы, так как там могут быть указаны номинальное напряжение и мощность. Когда на приборе указано, что его потребляемая мощность равна 200 Вт, а напряжение 220 В, то при подключении в обычную сеть 220 В, потребление прибора будет 200 Вт. Если какой-то параметр не обозначен, нужно подключить прибор к сети и используя тестер можно найти силу тока, которая протекает по нему и его рабочее напряжение.

Чтобы понять, как рассчитать потребляемую нагрузку электроприбора, нужно провести настройку тестера в режим работы амперметром. Его нужно подсоединить последовательно к потребителю. Когда используемый прибор функционирует на постоянном токе, требуется учесть его полярность при подсоединении. Показания снимаются в амперах (ток). Потом тестер переключается в режим вольтметра и подсоединяется с соблюдением полярности, параллельно прибору. Данные показания будут выдавать вольты (напряжения).

Чтобы понять сколько ватт требует потребитель, нужно умножить получившееся напряжение на силу тока.

Когда имеется значение сопротивления пробора, что указано в документах или замерено омметром, функцию последнего может выполнять тестер. Тогда нужно измерить силу тока и напряжения. Показатель потребляемой мощности будет равен произведению квадрата силы тока на сопротивление. Когда измеряется напряжение, то потребительная нагрузка определяется как отношение квадрата напряжения к сопротивлению прибора.

Потребление электродвигателей определяется по размеру сердечника. Нужно померить его диаметр, длину и частоту вращений, а также узнать полюсное деление двигателя. Используя специальную таблицу можно понять постоянную нагрузку двигателя. Расчёт потребляемой нагрузки происходит путём умножения постоянной мощности двигателя на диаметр сердечника в квадрате, длину и синхронную частоту вращения. Полученные данные нужно умножить на .

Второй способ

Так как каждый дом имеет множество различных приборов, что питаются от розеток. Часто, в зимнее время года появляется перегрузка электросети. Последствие этого в том, что автоматические выключатели постоянно выбивает. Дабы избежать подобных ситуаций, требуется проводить подключение через стабилизатор, для этого требуется рассчитать потребляемую мощность всех подключённых приборов.

Для этого потребуется:

Калькулятор;
Фазометр;
Инструкция от электроприбора.

Проведение измерений

Следует знать, что электроприборы обладают двумя видами мощности, такими как активная и реактивная. Отличаются они тем, что активная совершает полезную работу, а реактивная нужна лишь в некоторых приборах для осуществления работы.

Полная и активная мощность имеют взаимную связь между собой. Это выражается в формуле Ра = cosφ*P, где Р показывает полную мощность, а РА – активную мощность. Cosφ – это коэффициент мощности. Определяется он фазометром, но иногда данная величина уже указана сзади корпуса или в паспортной книге прибора. Зная коэффициент мощности и величину активной мощности можно рассчитать полную мощность бытовых электроприборов.

Запомните одно правило при измерениях: при измерении силы тока, соединяются последовательно с нагрузкой, а при измерении других величин — параллельно.

На рисунке ниже показано, как надо правильно соединять щупы и нагрузку для того, чтобы замерить силу тока:

Черный щуп, который воткнут в гнездо СОМ — его не трогаем, а красный переносим в гнездо, где написано mA или хA, где вместо х — максимальное значение силы тока, которую может замерить прибор. В моем случае это 20 Ампер, так как рядом с гнездом написано 20 А. В зависимости от того, какое значение силы тока вы собираетесь замерять, туда и втыкаем красный щуп. Если вы не знаете, какая примерно сила тока будет протекать в цепи, то ставим в гнездо хА:

Давайте проверим, как все это работает в деле. В нашем случае нагрузкой является вентилятор от компьютера. Наш блок питания имеет встроенную индикацию для показа силы тока, а как вы знаете с курса физики, сила тока измеряется в Амперах. Выставляем 12 Вольт, на мультиметре ручку крутим на измерение постоянного тока. Мы выставили предел измерения на мультике до 20 Ампер. Собираем как по схеме выше и смотрим показания на мультике. Оно в точности совпало со встроенным амперметром на .

Для того, чтобы измерить силу тока переменного напряжения мы ставим крутилку мультиметра на значок измерения силы тока переменного напряжения — «А~» и точно также по такой же схеме делаем замеры.

Как измерить постоянное напряжение мультиметром

Возьмем вот такую вот батарейку

Как мы видим, на ней написан ток 550 мАh , который она может выдавать в нагрузку в течение часа, то есть миллиампер в час, а также напряжение, которым обладает наша батарейка — 1,2 Вольта. Напряжение — это понятно, а вот что такое «ток в течение часа»? Допустим, наша нагрузка -лампочка кушает ток 550 мА. Значит лампочка будет светить один час. Или возьмем лампочку, которая светит послабее, и пусть она у нас кушает 55 мА, значит она сможет проработать 10 часов.

Значение 550 мА, которое у нас написано на батарейке, делим на значение, которое написано на нагрузке и получаем время, в течение которого все это будет работать, пока не сядет батарейка. Короче говоря, кто дружен с математикой, тому не составит труда понять сие чудо:-)

Давайте замеряем напряжение на батарейке, один щуп мультиметра ставим на плюс, а другой на минус, то есть подсоединяем параллельно , и вуаля!

В данном случае напряжение на батарейке 1,28 Вольт. Значение на новой батарейке всегда должно превышать то, которое написано на этикетке.

Давайте замеряем напряжение на блоке питания. Выставляем 10 Вольт и замеряем.

Красный — это плюс, черный — минус. Все сходится, напряжение 10,09 Вольт. 0,09 Вольт спишем на погрешность.

Если же мы спутаем щупы мультиметра или щупы блока, то ничего страшного не произойдет. Мультиметр покажет нам такое же значение, но со знаком «минус».

Имейте ввиду, на таких мультиметрах это не прокатывает

Для того, чтобы точно определить полярность не имея мультиметра, можно прибегнуть к нескольким советам, которые описаны в статье.

Как измерить переменное напряжение мультиметром

Ставим на мультике предел измерения переменного напряжения и замеряем напряжение в розетке. Без разницы, как совать щупы. У нет плюса и минуса. Там есть фаза и ноль. Грубо говоря, один провод в розетке не представляет опасности — это ноль, а другой может здорово попортить ваше самочувствие или даже здоровье — это фаза.

По идее в розетке должно быть 220 Вольт. Но у меня показывает 215. Ничего страшного в этом нет. Напряжение в розетке «играет». Ровно 220 Вольт вам вряд ли придется увидеть при измерениях напряжения в розетках вашего дома:-)

Порой при расчетах за потребленную электроэнергию возникает недоумение, куда были израсходованы все те киловатты, за которые приходится платить довольно немалые деньги. Именно в эти моменты возникает желание проверить верность данных учета, определить мощность, потребленную домашними электроприборами. Именно поэтому сегодня мы намерены рассказать о тех способах определения, которые доступны любому квартиро- и домовладельцу.

Паспортные данные электроприборов

Мы прекрасно понимаем, что советуя взглянуть в паспорт домашних электроприборов, мы вовсе не открываем Америку. Однако, как ни странно, хозяева квартир и домов об этом забывают.

Если же паспорта не сохранились или не удается найти, то отчаиваться не стоит, поскольку существует еще 3 способа узнать, какой из домашних приборов наиболее прожорлив и сколько потребляет каждый из них.

Как определить мощность, вспомнив закон Ома

Второй способ состоит в том, чтобы определить потребляемую мощность, воспользовавшись законом Ома. Как известно, для определения мощности (Р) следует знать величину напряжения (U) и тока (A) в сети:

P = U × A

Величина напряжения известна заранее. Она составляет 220 вольт. Величину же тока можно рассчитать, воспользовавшись формулой, хорошо знакомой из школьного курса физики:

где R – величина сопротивления.

Итак, чтобы сделать необходимый расчет, потребуется измерить сопротивление, что можно сделать, воспользовавшись мультиметром.

Определение потребляемой мощности с помощью электросчетчика

Вероятно, многие из вас замечали, что на большинстве моделей современных электросчетчиков имеются световые индикаторы. Но далеко не все знают, что определенное число его вспышек (чаще всего 3200) в час соответствует одному киловатту.

При необходимости определить мощность, потребляемую каким-то домашним электроприбором, остальные приборы, имеющиеся в доме, следует отключить. Посчитав количество вспышек индикатора за 15 минут и умножив это число на 4, можно установить их количество в час. Исходя из полученной величины, можно определить и мощность заинтересовавшего вас прибора.

Без подсчетов замер потребляемой мощности можно выполнить с помощью бытового ваттметра, если он у вас имеется под рукой.

Использование токовых клещей

Определить мощность, потребляемую тем или иным прибором, можно и с помощью токовых клещей. Для этого в одном из проводов, питающих прибор, производится измерение величины тока.

Итак, мы описали вам четыре самых доступных способа, позволяющих определить мощность, расходуемую электроприборами вашего дома. Они помогут вам достоверно установить те устройства, аппетиты которых наиболее велики.

Для измерения силы тока применяется измерительный прибор, который называется . Силу тока приходится измерять гораздо реже, чем напряжение или сопротивление , но, тем не менее, если нужно определить потребляемую мощность электроприбором, то без зная величины потребляемого ним тока, мощность не определить.

Ток, как и напряжение, бывает постоянным и переменным и для измерения их величины требуются разные измерительные приборы. Обозначается ток буквой I , а к числу, чтобы было ясно, что это величина тока, приписывается буква А . Например, I=5 A обозначает, что сила тока в измеренной цепи составляет 5 Ампер.

На измерительных приборах для измерения переменного тока перед буквой А ставится знак "~ ", а предназначенных для измерения постоянного тока ставится "– ". Например, –А означает, что прибор предназначен для измеренная силы постоянного тока.

О том, что такое ток и законы его протекания в популярной форме Вы можете прочитать в статье сайта «Закон силы тока» . Перед проведением измерений настоятельно рекомендую ознакомиться с этой небольшой статьей. На фотографии Амперметр, рассчитанный на измерение силы постоянного ток величиной до 3 Ампер.

Схема измерения силы тока Амперметром

Согласно закону, ток по проводам течет в любой точке замкнутой цепи одинаковой величины. Следовательно, чтобы измерять величину тока, нужно прибор подключить, разорвав цепь в любом удобном месте. Надо отметить, что при измерении величины тока не имеет значение, какое напряжение приложено к электрической цепи. Источником тока может быть и батарейка на 1,5 В, автомобильный аккумулятор на 12 В или бытовая электросеть 220 В или 380 В.

На схеме измерения также видно, как обозначается амперметр на электрических схемах. Это прописная буква А обведенная окружностью.

Приступая к измерению силы тока в цепи необходимо, как и при любых других измерениях, подготовить прибор, то есть установить переключатели в положение измерения тока с учетом рода его, постоянного или переменного. Если не известна ожидаемая величина тока, то переключатель устанавливается в положение измерения тока максимальной величины.

Как измерять потребляемый ток электроприбором

Для удобства и безопасности работ по измерению потребляемого тока электроприборами необходимо сделать специальный удлинитель с двумя розетками. По внешнему виду самодельный удлинитель ничем не отличается от обыкновенного удлинителя.

Но если снять крышки с розеток, то не трудно заметить, что их выводы соединены не параллельно, как во всех удлинителях, а последовательно.

Как видно на фотографии сетевое напряжение подается на нижние клеммы розеток, а верхние выводы соединены между собой перемычкой из провода с желтой изоляцией.

Все подготовлено для измерения. Вставляете в любую из розеток вилку электроприбора, а в другую розетку, щупы амперметра. Перед измерениями, необходимо переключатели прибора установить в соответствии с видом тока (переменный или постоянный) и на максимальный предел измерения.

Как видно по показаниям амперметра, потребляемый ток прибора составил 0,25 А. Если шкала прибора не позволяет снимать прямой отсчет, как в моем случае, то необходимо выполнить расчет результатов, что очень неудобно. Так как выбран предел измерения амперметра 0,5 А, то чтобы узнать цену деления, нужно 0,5 А разделить на число делений на шкале. Для данного амперметра получается 0,5/100=0,005 А. Стрелка отклонилась на 50 делений. Значит нужно теперь 0,005×50=0,25 А.

Как видите, со стрелочных приборов снимать показания величины тока неудобно и можно легко допустить ошибку. Гораздо удобнее пользоваться цифровыми приборами, например мультиметром M890G.

На фотографии представлен универсальный мультиметр, включенный в режим измерения переменного тока на предел 10 А. Измеренный ток, потребляемый электроприбором составил 5,1 А при напряжении питания 220 В. Следовательно прибор потребляет мощность 1122 Вт.

У мультиметра предусмотрено два сектора для измерения тока, обозначенные буквами А– для постоянного тока и А~ для измерения переменного. Поэтому перед началом измерений нужно определить вид тока, оценить его величину и установить указатель переключателя в соответствующее положение.

Розетка мультиметра с надписью COM является общей для всех видов измерений. Розетки, обозначенные mA и 10А предназначены только для подключения щупа при измерении силы тока. При измеряемом токе менее 200 мA штекер щупа вставляется в розетку mA, а при токе величиной до 10 А в розетку 10А.

Внимание, если производить измерение тока, многократно превышающего 200 мА при нахождении вилки щупа в розетке mA, то мультиметр можно вывести из строя.

Если величина измеряемого тока не известна, то измерения нужно начинать, установив предел измерения 10 А. Если ток будет менее 200 мА, то тогда уже переключить прибор в соответствующее положение. Переключение режимов измерения мультиметра допустимо делать только обесточив измеряемую цепь .

Рассчет мощности электроприбора по потребляемому току

Зная величину тока, можно определить потребляемую мощность любого потребителя электрической энергии, будь то лампочка в автомобиле или кондиционер в квартире. Достаточно воспользоваться простым законом физики, который установили одновременно два ученых физика, независимо друг от друга. В 1841 году Джеймс Джоуль, а в 1842 году Эмиль Ленц. Этот закон и назвали в их честь – Закон Джоуля – Ленца .