Если нет ваттметра



В практике электрических измерений, так или иначе связанных со светотехникой, обязательно в полный рост встаёт вопрос определения активной мощности, потребляемой лампой/светильником. Разумеется, для этого давно существует специальный класс лабораторных приборов – ваттметры. Однако в любительских условиях не всегда есть возможность приобрести такой прибор, особенно приличного класса точности. К тому же и с самими приборами есть, так сказать, нюансы: а именно для корректного измерения большинства современных нагрузок, снабжённых импульсными блоками питания, прибор должен соответствовать так называемому классу TrueRMS, что подтверждает его способность корректно работать с реактивной мощностью и переменным током несинусоидальной формы. Как известно, ценник на приборы этого класса порой и вовсе зашкаливает. Что же делать?

Первый способ. Самый простой вариант – использовать для измерений старый, ненужный (ну или новый, ненужный Smile ) бытовой электросчётчик. Для работы с таким импровизированным «стендом» понадобится только секундомер. Достаточно всего лишь засечь время, за которое показания счётчика изменятся, например, на 0,1 кВт·ч, а дальше уже дело техники! Например: с нашей нагрузкой счётчик прибавил 0,1 кВт·ч за 20 секунд. Теперь сравним это с эталонной нагрузкой в 1 кВт, которая за это же самое время прибавила бы 1/3600 × 20 = 0,0056 кВт·ч. Следовательно, мощность нашей нагрузки составляет 0,1/0,0056 ≈ 18 кВт. На этом принципе и основано измерение мощности с помощью электросчётчика. Главными его минусами является высокая зависимость от точности измерения времени, а также довольно большие периоды измерения, особенно для нагрузок сравнительно невысокой мощности. Впрочем, в любительских условиях никто не мешает оставить измеряемую нагрузку хоть на сутки, лишь бы был результат Smile В общем, вполне себе бюджетный вариант, но больно уж несовременный и неудобный. Какие ещё есть варианты?

Второй способ. Для более точных измерений, чем с секундомером в руках и допотопным счётчиком на линии, понадобится устройство собственного изготовления. Здесь рассмотрим первый, самый простой его вариант. Современные электросчётчики, как правило, оборудованы специальным калиброванным импульсным выходом. Что это такое? Поясним: это выход сигнала, число импульсов которого строго привязано к энергии, фиксируемой счётчиком. Например, это может быть ровно 5000 импульсов на каждый кВт·ч. Таким образом, измеряя интервал между этими импульсами (либо подсчитывая количество импульсов за известный период времени) и вычисляя пропорцию с эталоном, мы можем получить реальную мощность нагрузки. Например: наша нагрузка за час даёт 237 импульсов. Соответственно, её мощность равна: 237/5000 ≈ 47,4 Вт. Или, например, нагрузка даёт по 1 импульсу каждые 5 секунд (12 импульсов в минуту). Это получается 12 × 60 = 720 импульсов в час, или 720/5000 ≈ 144 Вт. Разумеется, измерение временных промежутков удобнее всего выполнить при помощи схемы на микроконтроллере, подключив импульсный сигнал со счётчика ко входу прерывания контроллера. Пример такого устройства приведён на фотографии справа.

Однако здесь принцип измерения по-прежнему привязан к импульсам, выдаваемым электросчётчиком. А это в общем случае означает довольно большое время ожидания результата. Например, для нагрузки с мощностью 1 ватт придётся подождать 3600 / (5000 × 0,001) = 720 секунд, или целые 12 минут. Не всегда это удобно. Как этого избежать?

Третий способ. Довольно часто даже от маститых электронщиков приходится слышать: «Измерение мощности? Нет ничего проще: меряем напряжение и ток, затем перемножаем эти значения». Нужно ли говорить, что это грубая ошибка? Ведь активная мощность равна произведению напряжения и тока либо в случае чисто активной нагрузки, либо при работе с мгновенными значениями величин. Однако если мы имеем дело с реальной нагрузкой, например такой как люминесцентная лампа с дросселем или КЛЛ с ЭПРА, эти условия не выполняются! Имеет место как фазовый сдвиг напряжения и тока, так и нелинейные искажения тока, изменяющие его форму по сравнению с идеальной – синусоидальной. Как же быть в этом случае? Для корректных расчётов самодельное устройство должно обладать функцией интегрирования произведений мгновенных значений напряжения и тока, что на практике означает довольно высокие требования к быстродействию и вычислительным способностям применённого микроконтроллера.

Тем не менее, есть и другой путь решения этой задачи. Он заключается в применении специализированных микросхем, специально предназначенных для подобных измерений. Самыми распространёнными из них являются серии, разработанные для применения в электросчётчиках, например ADE77xx от Analog Devices. Фактически такая микросхема представляет собой готовый однокристальный счётчик электроэнергии, всё что требуется от самодельного устройства – это подать на него входные сигналы в нужном «формате», а также считать готовые показания. Наиболее «продвинутые» модели позволяют получать по последовательному интерфейсу не только значения текущей мощности и накопленной электроэнергии, но и многие другие параметры, такие как полная и реактивная энергия/мощность, коэффициент мощности нагрузки, угол сдвига фаз между током и напряжением и даже оцифрованные формы полуволн напряжения и тока. Задача самодельного устройства – корректно получить, обработать и вывести на экран (либо на какой-нибудь «удобоваримый» интерфейс) всё это богатство. Пример такого устройства приведён на фото слева. Подробности этого проекта (включая схему и свободно доступную прошивку) можно обнаружить здесь.

С помощью описанных выше второго и третьего способа нами были проведены многочисленные обмеры энергопотребления различных видов ламп, светильников, электрических и электронных приборов. В рамках данной статьи имеет смысл привести лишь некоторые результаты, имеющие непосредственное отношение к светотехнике, в первую очередь – сравнительно старой.

Некоторые результаты измерений. В связи с отсутствием на данный момент в хозяйстве источника стабильного сетевого напряжения измерения производились при несколько отличающихся питающих напряжениях. Однако во всех случаях разброс не выходил за рамки интервала 220...230В, что как раз и соответствует реальным условиям эксплуатации.

НагрузкаU, ВI, AP, W

λ

Лампы накаливания
1Лампа накаливания Philips 25W, E27230 26,5
2Лампа накаливания Philips 40W, E27228 40,76
3Лампа накаливания Philips 60W, E27226 61,13
4Лампа накаливания Philips 75W, E27225 75,65
5Лампа накаливания МСЭЛЗ 10W, E27229 10,82
6Лампа накаливания КЭЛЗ 150W, E27 (СССР)225 138,9
7Лампа накаливания Лисма 200W, E27 (СССР)224 192,3
8Лампа накаливания КЭЛЗ 200W, E27 (современная)224 184,0
9Лампа накаливания Philips 25W, E142200,10723,551,00
10Лампа накаливания GE 40W, E142200,15534,151,00
11Галогенная лампа Philips HalogenA PAR20 50W, E27227 49,74
12Галогенная лампа Philips HalogenA Globe 100W, E27228 99,77
13Галогенная настольная лампа 20W с электромагнитным трансформатором2300,10522,390,93
Люминесцентные лампы с внешними ПРА
14Одноламповый светильник с люминесцентной лампой 1х20W T12, ЭмПРА2290,35528,860,35
15Светильник ЛПО30-40-101-Е с лампой 1х36W T82300,49150,700,45
16Нагрузки (1) и (2) вместе2280,37680,020,93
17ЭПРА Philips ETC236R с двумя отечественными лампами Т8, режим 100% яркости2260,32069,980,97
18Одноламповый светильник с люминесцентной лампой 1х58W T8, ЭмПРА2300,65866,540,44
19Светильник IDMAN 3748-2x18 с двумя лампами Philips T82300,34842,110,53
20Настольная лампа с КЛЛ Dulux S 11W, ЭмПРА2240,13413,540,45
21Лампа ЛБ18-1 с ЭмПРА для ламп ЛЕЦ20 (0,25А)2270,28317,830,28
22Лампа ЛЕЦ20 с ЭмПРА для ламп ЛЕЦ20 (0,25А)2230,25521,610,38
23Лампа PL-L 24W с ЭмПРА 1x18W (официально рекомендованным)2270,32230,800,42
24Лампа ЛДЦ18 (Т8) с ЭПРА от КЛЛ Osram 23W2300,09614,290,65
25Люминесцентная лампа 36W (T8) с замкнутым стартёром, ЭмПРА2250,62530,540,22
26Дефектная («розовая») лампа ЛБУ30, ЭмПРА2270,43537,350,38
27ЭПРА Osram QT De Luxe с двумя лампами Osram 36WxT8, режим 100% яркости2290,31070,600,99
Декоративные неоновые лампы
28Декоративная лампа «Неоновая свеча»228 1,86
29Розеточный ночник с цветной ЛЛ «3W»230 0,83
30КЛЛ Uniel 9W E14 (ЭПРА)2300,0547,530,61
31Декоративная неоновая лампа Narciso230 2,28
32Декоративная неоновая лампа Rose230 2,12
33Декоративная неоновая лампа Stars230 1,76
Лампы высокого давления
34Светильник РТУ01-125 с лампой ДРЛ1252270,714146,00,90
35Светильник РТУ01-125 с лампой SHX110W («ДНаС»)2270,719129,90,79
36Лампа SHP-TS 50W с ЭмПРА2300,78066,380,37
Компактные люминесцентные («энергосберегающие») лампы
37КЛЛ Philips 4U 18W, E272300,11617,570,66
38КЛЛ Uniel 25W/BLB, E272300,15222,330,64
39КЛЛ Osram Dulux EL Sensor 15W2300,10013,980,61
40КЛЛ Uniel 9W, E142200,0537,750,67
41КЛЛ Uniel 11W, E142200,0619,230,69
42КЛЛ Philips SL-P 25W, E27 (ЭмПРА)2290,20423,580,50
Светодиодные лампы
43LED лампа Gauss 3W, E27230 2,48
44LED лампа Camelion 4W, E272280,0442,870,29
45LED лампа REV 7W, E142200,0435,980,63
46LED лампа Philips 14W, E272250,09312,060,58
47LED лампа Uniel Filament 6W, E272250,0283,180,50
48LED лампа REV 13W, E272250,08310,150,54
49LED лампа REV Filament 7W, E272200,0445,280,55
50LED лампа REV Filament 5W, E142200,0313,500,51

Кроме этого, напомним также, что некоторые данные по энергопотреблению люминесцентных ламп с дросселями и ЭПРА можно обнаружить в этой и этой статьях Лаборатории.

Автор: Dominique, опубликовано: 19.10.16
(5)

Комментарии

А я для нового щитка на дачу купил вот такую хрень:

https://aliexpress.r...

Должен сказать, что встроенный в неё электросчётчик за 400 кВтч наврал всего на 3 кВтч относительно счётчика коммерческого учёта (купленного почти одновременно с этим китайским девайсом). Кроме того, оный девайс умеет показывать косинус фи и суммарное время наработки. В общем, я считаю, что для своей цены игрушка очень даже хорошая!

Хорошая. Но я уже малость избалованный тут, поэтому ещё 4 года назад сделал себе аналогичный девайс сам. Главная прелесть, что это "умный" (сетевой) девайс, без этого мне сейчас уже неинтересно.

А если нет старого дискового счетчика, новый вот такой вот подойдет

?. Он электромеханический, но не дисковый, и тоже не нужный совсем никому.

RDEst писал(а):

Он электромеханический, но не дисковый, и тоже не нужный совсем никому.

Почему не нужный. У нас такие рекомендованы сбытовой компанией, их все и ставили одно время в качестве квартирных. Почти всегда их и вижу и в новостройках и в старом фонде. У меня такой и сейчас стоит в квартире. И ещё долго будет стоять, так как всем параметрам современным он соотвествует, а межповерочный интервал у него 10 лет. Знаю, что бывают более дорогие - с цифровым дисплеем и даже многотарифные, но у нас все равно эти тарифы не поддерживались, насколько знаю. Не у кого их и не вижу установленными особо.

Кроме того аналогичный я и в сад купил как самый дешевый и требованиям (на тот момент) соотвествующий. Правда простоял он там чуть больше года, после чего меня от света отрубили. Сейчас по новым правилам мне надо покупать дорогущий уличный щиток для установки прямо на опоре, чтобы сбытовая компания могла смотреть показания не заходя в домик, естественно и счетчик нужен новый и кабель и прочее. Посчитал сколько это стоит и отключился от света навсегда, не больно то он мне там и нужен был, расход менее одного киловатта в год. В недостроенном домике я все ранво не живу, а достроить его я вряд ли когда смогу, слишком это дорого стало сейчас.

Прикол в том что даже в Мск. много где до сих пор стоят дисковые советские счетчики

это реальное фото, не коммуналка, а отдельная квартира хрущевская обычная.Так же как-и стоят автоматы в нулевом проводе, что в советское время было нормой, а сейчас запрещено же.

(2)

Светильничек тоже норм)

Я в своей квартире (дом 1967 года постройки) поменял дисковый счётчик СО-1 в марте этого года. Правда, он там стоял не с постройки дома. Где-то в 90-х, точно не помню, пришли к нам 2 тётки, одна с документами, вторая- с гирляндой счётчиков на верёвке, повешенной на шею Smile Ну, как раньше туалетную бумагу из магазина несли, кто помнит Smile Так вот, они нам поменяли "родной" счётчик на какой-то совсем древний, ещё на 4 знака всего и 1960-го года выпуска. У меня такое ощущение, что они просто ходили по квартирам и меняли счётчики местами. Ну, в общем, что было- то было... Так вот, наш электросбыт в течение последних лет трёх доставал меня и по почте, и по всем телефонам, что необходимо поменять счётчик, так как он не соответствует, не обеспечивает и проч. и проч. Ну и добились таки своего- поменял. Заодно и щиток весь перебрал.

У нас точно такая же фигня была в 90-х. Дисковый счётчик 1974 г.в. зачем-то заменили на такой же 1967 г.в.Biggrin Причём почему-то только для моей квартиры (из всех на площадке). Старый счётчик был совершенно исправным. Подозреваю, замена была как-то вызвана тем, что моя квартира больше остальных "накручивала" энергии.

На сегодняшний день требовать от абонента менять счётчик энергосбыт не имеет права. Этим должны заниматься они сами, и за свой счёт.

Мне более 10 лет назал поменяли бесплатно старый дисковый счетчик на "Энергомеру", один в один как на фото выше. А сейчас в новостройке стоит новый двухтарифный с цифровым экраном "Ленэлектро", а самое главное - он меряет мощность.

Ну общеквартирная мощность не сильно полезна в целом, гораздо интереснее иметь возможность померить её в отдельности для каждого электроприбора.


Это я не спорю, но я думаю, что сначала нужно померять мощность приборов в режиме ожидания (выключптели с подсветкой, часы в духовом шкафу, и т.д.), а потом уже поочередно включить интересующий прибор и определить.

Это да, но при этом придётся каждый раз отключать холодильник, так как он существенно меняет общее потребление в произвольные моменты времени.

Это еще что, вот реальная история рассказанная мне с документальным подтверждением

"История такая. У тётки стоял счётчик в доме. Он то ли барахлил то ли нет и правление поставило ей второй счётчик для контроля. Тоже в доме.

ПАРАЛЛЕЛЬНО ПЕРВОМУ...
Счётчики разные, поэтому токи через них потекли разные, поэтому показания тоже разные. И, как понятно, они меньше реальных.

Реальные это сумма их показаний.

Но она платила по одному счетчику. Естественно ))))

Потом поставили счётчик на столбе. Который с теми включён последовательно. И меряет реальное потребление. Но тётка привыкла платить по домашнему, поэтому гонит волну, что на столбе насчитывает очень много... "

А всего-то понадобились для этого токовые клещи чтоб установить истину

Кстати, о последовательном включении счётчиков. Лет 5 назад я поставил у себя контрольный "Меркурий-200", который стоит между казённым счётчиком (который на лестнице) и вводом в квартиру. Вопреки ожиданиям, он накручивает... больше казённого (не сильно, где-то на 1%), однако! Должно бы быть всё наоборот, т.к. казённый учитывает потребление не только квартиры, но и самого контрольного счётчика. Который кушает может и немного, зато круглосуточно.

Это лишний раз показывает, что меркурий завышал показания (когда стоял в качестве казённого Biggrin).

О, меркурий) А ещё они гореть любят, говорят типа на контактах сэкономили, да и корпус слишком маленький и из полистирола, часто встречаются поплавленные. У меня сейчас стоит Лейне электро-01 от СПЗ, считает более-менее честно, и корпус поприличнее будет.

У нас в подъезде стояло 12 меркуриев в течение 10 лет, сгорел только один – и как раз мой) Ну как сгорел – балластный резюк на плате почернел и лопнул. Остальное в порядке.

Зато благодаря этому я полгода юзал безлимитное электричество Give heart

Dominique писал(а):

Зато благодаря этому я полгода юзал безлимитное электричество Give heart

А безлимитное ли? У нас есть в квитанции строка "общедомовое потребление" или что-то вроде. Так вот- оно, как я понимаю, делится на всех поровну... А входит в него освещение на лестницах и, вероятно, до кучи всякое оборудование, относящееся к ТВ антенне (или кабелю), интернету и прочим современным приблудам. Ну и разница между показаниями общедомового учёта и суммарными платежами жильцов.

Безлимитное, по фиксированному тарифу, равному среднему потреблению моей квартиры за предыдущие 3 месяца)

Общедомовые нужды у нас оплачиваются одной строкой под названием "тех. обслуживание", туда входит вода для мойки лестниц, электроэнергия мест общего пользования, стоимость заменяемых лампочек и т.д. Тариф тоже фиксированный.

Электронные счетчики это классная тема. У них класс точности 0,5S или 1,0, и при этом их можно найти за копейки.

При подключении к компу через RS-485 программа еще векторную диаграмму отрисовавает. Получается

вольтметр

амперметр

ваттметр

фазометр

имею опыт общения с Меркурий 200 и 230, СЭТ-4, ПСЧ-4

Программы к трехфазным счетчикам показывают параметры и диаграмму "онлайн"

собрал кучу литературы по счетчикам, вот http://forum.rukilovolt.info/index.php/topic,1071.0.html

он на микросдеме AD7755 или аналогичной

импульсный выход (светодиод) 3200 имп на квт*ч

счетный механизм на шаговом двигателе 100 имп на квт*ч

я недавно сделал обзор на Энергомера СЕ200 который меряет и фазу и ноль

https://youtu.be/wjHNeEXIVFg

В статье не хватает этого девайса, быстро, удобно и сравнительно недорого.

Ну они косячные малость, в частности имеют тенденцию сильно подвирать про КМ (особенно когда это не cos(fi), а нелинейные искажения, как с современной техникой бывает в 99% случаев).

По дросселям так вполне себе точно показывает, со ЩЁтчиком Нева МТ124 AS за месяц расхождение в 1 киловатт (!), при нагрузке UPS + две машины с обычными БП, без корректоров.

Zabor писал(а):

В статье не хватает этого девайса, быстро, удобно и сравнительно недорого.

А этот дивайс напряжение в розетке меряет вживую или с дикой инерцией? У меня просто фигня какая то в квартире не первый год уже. В рабочее время в рабочие дни почему то странно себя ведут филаментные лампы Осрам с цоколем Е14, например такие:

Сегодня на обеде как обычно - лампочка мигала как новогодняя гирлянда, постоянно снижая яркость так сильно, что в какие то моменты практически совсем гасла. Причем в выходные и вечернее время такого не бывает, лампа горит в свой полный накал. А вот в рабочее время просто кошмар какой то, причем в зимнее время это заметно сильнее. Ну я решил по-быстрому глянуть напряжение в сети как раз таким вот дивайсом, благо в хозяйстве имеется. Думал поди напряжение гуляет. Ну да, напряжение этот приборчик показывал от 222 В до 208 В. Но на яркость свечения напряжение никак не влияло, почему то. В моменты когда оно проседало до 208 В лампа могла и достаточно ярко гореть, и наоборот, когда оно достигало 222 В - лампа могла погаснуть до уровня, что едва видно начавшие сильно мерцать филаменты. Так я и не понял, может этот прибор просто его с задержкой в несколько секунд меряет. Но иногда лампа очень долго еле тлеет, практически погаснув, а напрпяжение при этом уже выросло вроде по прибору с 208 В до 218-219 В. В нерабочее время, кстати, напряжение в сети тоже гуляет. Но оно повыше - 218-232 В. Что уже превышение, по сути. Должно же 220 быть. А лампа точно исправна. Так себя ведут у меня все лампы с таким типом драйвера, в том числе светодиодные прожекторы для улицы. Те ещё сильнее мигают, при том что они довольно мощные уже и должны бы иметь хоть какую то инерцию. Те же лампы проверял на работе, там все работает стабильно, не мигает ни утром ни вечером. Но напряжение на работе у нас выше - 227-232 В.