{lang: 'ru'}

Автор: Celeron
Дата: 13.10.2011

Содержание

Купил в «ЧП Ворон» Ваттметр EL-EPM02FHQ (бытовой).

Искал где купить в г.Днепропетровске/Украина… но именно «бытовой» ваттметр — нашёл только в ЧП Ворон. В других местах находил только «промышленные» ваттметры (стрелочные, щитовые, аналоговые — не цифровые). Бывают ещё ваттметры, встроенные как функция в токовые клещи, но то совсем другая история…

Этим прибором заинтересовался уже давно — из-за отзывов в сети, на форумах.
И ещё здесь обзор прочитал.


Применение

  • Ваттметр привлёк моё внимание тем, что с его помощью можно оценивать мощность и потребление всякой бытовой техники.
  • Особенно интересно оценить потребление компьютера и периферии (чтобы планировать нагрузку на UPS).
  • А вообще, таким бытовым ваттметром можно быстро и грубо оценить потребление практически любого электронного устройства, питающего от сети!
    Например, даже если устройство питается низковольтовым постоянным током, но имеет сетевой адаптер: то измеряем его общее потребление и даём поправку (скажем -0.5Вт) на потребление самого адаптера, остальное — потребление самого устройства (это простой альтернативный способ, чем разбирать и мерять мультиметром).
    Также пригодится для оценки реального потребления всяких «китайцев» — чтобы отремонтировать или заменить сетевой адаптер (обычно ставят дешёвый БП недостаточной мощности, без запаса — он и горит).
  • Причём, устройства можно погонять в разных режимах и увидеть динамику потребления!

 

Функции

Про функции прибора особо говорить не буду — сказано до меня. Упомяну кое-что из личного опыта:

Этот прибор меряет и отображает "текущую потребляемую активную мощность (Вт)" и "суммарный расход электроэнергии (кВт*ч)" — как обычный электрический счётчик.

Также меряет cos_фи (здесь он называется «Power Factor» и измеряется в процентах), что позволяет оценить "полную потребляемую мощность (ВА)"! (Моё видение «что такое cos_фи?» и «зачем он нужен?» — поясню в двух словах, ниже)

Однако замечу, что ваттметр EL-EPM02FHQ не отображает характер реактивной нагрузки (индуктивная или ёмкостная). Слышал, что есть модели ваттметров, которые показывают характер нагрузки знаком при коэффициенте (например: +68% или -68%). Не то чтоб в этом была нужда — скорее просто ради интереса…

Поизмерял разных потребителей:

  • Настольная лампа накаливания: P=41Вт, PowerFactor=100% (чисто активная нагрузка).
  • На пылесос показал: P=410Вт PowerFactor=95%.
  • Утюг: 1550Вт 98%.
  • Холодильник: 164Вт 63%.
  • Лампа дневного света с электронным активатором: 6Вт 68%.
  • Лампа дневного света со стартёром: 40Вт 90%.
  • Энергосберегающая лампа: 20Вт 67%.

Интересна функция автоматического запоминания "максимальной потребляемой активной мощности (Вт)". Ваттметр также запоминает время, когда был зафиксирован максимум (поэтому в часах нужно настроить текущее время). Но PowerFactor во время максимума — не запоминает.

С этой функцией можно, например, прикинуть максимальную потребляемую устройством мощность при включении, или в устанавливающиеся режимы…
Это не осциллограф — поэтому самый пик потребления (который обычно в 3 раза выше номинального, но кратковременный) я не увижу. Не знаю точно с какой частотой прибор снимает показания, но на глазок примерно 1 раз/сек — для грубой прикидки сойдёт!

Алгоритм действий таков:

  • сначала СБРОСИТЬ значения аккумулируемых показателей;
  • затем подключить и включить измеряемую нагрузку (на индикаторе «текущей потребляемой мощности» — видно как скачут цифры);
  • когда режим устоится, то в регистре «максимальной потребляемой активной мощности (Вт)» будет искомое значение;
  • а если устройство работало долго, и в работе случались несистематичные пиковые потребления, то ваттметр запомнит самое бОльшее значение за время работы (обратите внимание, что часы в режиме «максимальной мощности» показывают время этого максимума, а не текущее время!)

На разных потребителях заметил такую динамику: Холодильник и Пылесос потребляют максимальную мощность сразу при включении, которая затем постепенно спадает (кстати не сразу, а около 10сек — на 10%); а вот лампа дневного света — сначала потребляет меньше, потом (через 10-20сек) разогревается и потребляет на 5% больше. Забавно! :)

Точность измерений радует! По паспорту: базовая погрешность измерений +-0,5% (что, по моему, очень даже хорошо).

  • Вольтметр у меня немного врёт (показывает на 2.2В больше, чем эталонный TrueRMS мультиметр).
  • Промышленную Частоту в сети — меряет и отображает (показывает 50Гц, что соответствует действительности).

Подсветки экрана нет (и не надо). При автономной работе от аккумулятора — экран гаснет через несколько секунд, а при работе от сети — показывает всегда.

Настраивать стоимость кВт*ч, чтобы он сам считал деньги, я не стал — не интересно, да и безполезно для нас: это у буржуев тариф зависит только от времени суток и дней недели (на это и рассчитана программа в ваттметре), а у нас всё сложнее (квоты потребления, индексы и перерасчеты… «чёрт ногу сломит!»).

Функция "Настраиваемое максимальное потребление тока" — на самом деле, безполезна. Она ничего реального не делает: не отключает питание, не ограничивает ток (как можно подумать). Просто при превышении установленной границы — на экране начинает мигать надпись «Warning!», больше ничего.
Причём, эту функцию лучше вообще не включать (оставить лимит=16А), потому что всякий раз при превышении лимита, она также переключает экран в режим «Текущий Ток» (чтобы показать текущее потребление, надписью помигать) — это неудобно!

 

Управление

Кнопок управления всего три (не считая утопленной пимпочки RESET, для тотального сброса всех настроек) — поэтому управление неочевидное. В инструкции на ваттметр про управление написано весьма мутно — поэтому ещё расскажу самое главное «ОБ УПРАВЛЕНИИ»:

Кнопка «FUNC» — самая нужная:

Короткое одиночное нажатие «FUNC» циклически переключает разные индицируемые показатели, т.е. функции: (Текущее Напряжение и Частота в сети, Текущее Время) -> (Текущий расход Тока, Текущий PowerFactor, Текущее Время) -> (Текущая потребляемая активная Мощность, Текущий PowerFactor, Текущее Время) -> (Максимум потребляемой активной Мощности, Текущий PowerFactor, Время фиксации максимума) -> (Счётчик расхода электроэнергии, Текущий PowerFactor, Текущее Время) -> (Счётчик стоимости потреблённой электроэнергии, Счётчик пройденного Времени Работы)

Нажать «FUNC» и подержать ~1.5сек из режима «отображения текущих показателей» (Напряжения, Тока или Мощности) -> переключит в «режим настроек» (цены и «Warning максимального тока»). Затем также нажать «FUNC» и подержать ~1.5сек -> чтобы выйти и из него.

Нажать «FUNC» и подержать ~1.5сек из режима «отображения аккумулируемых показателей-счётчиков» (Максимальная Мощность, Счётчик потребления, Цена) -> СБРОС соответствующего (и только этого) счётчика в ноль.

Кнопка «SET»:

Короткое Нажатие «SET» из режима «отображения текущих показателей» (Напряжения, Тока или Мощности) -> переключит в «режим настройки часов текущего времени».

А также для переключения настраиваемых разрядов…

Кнопка «UP»:

Во всех «режимах настройки» -> устанавливает значение текущего разряда.

В «режимах индикации» -> переключает режим «часов текущего времени»: AM/PM <->24h.

Примечания:

Кстати, в инструкции написано, что для сброса показателей, кнопку FUNC нужно удерживать целых 5сек. Но в моём реальном устройстве — достаточно только 1.5сек (как написано выше).

И ещё в моём устройстве замечена такая особенность: «Счётчик потребления (Kwh)» не сбрасывается отдельно кнопкой FUNC, а сбрасывается только «Тотальным RESET-ом» (маленькой утопленной пимпочкой) вместе со всеми настройками. Вот «Максимальную мощность (WATT max)» и «Цену (Total Price)» — сбрасывает, а «Счётчик потребления (Kwh)» — нет!

Последнее — странно и не очень удобно… Но похоже не поломка, а особенность: вероятно это из-за разных версий прошивок, не отражённых в документации. Потому что я встречал в Сети отзывы других пользователей об этом же:
«I am having a problem resetting the Kwh and CO2 readings. I note the instruction to press and hold the FUNC button for 5 secs while in those screens. Unfortunately — this does absolutely nothing with my meter. Strangely the same resetting instruction worked just fine with the WATTS MAX and TOTAL PRICE screens. Is this likely to be a fault — or perhaps a version difference?..»
«Note: Users of meters with CO2 functions report the FUNC button does not clear recorded data in the CO2 and Kwh categories. Please comment below if you have a solution for this. Please comment below with your model number if your meter has this problem…» (с) Статья «User friendly guide» на сайте «energymonitor.org.nz».

 

Вскрытие

«ЧП Ворон» не даёт гарантию на эти ваттметры — в магазине делают только перед продажную проверку. Вообще это логично: ведь прибор легко запалить, устроив ему КЗ на нагрузке — и докажи потом, что это был заводской брак, а не ошибка пользователя. Прибор простой: в нём нет ни предохранителей, ни реле…

Пользуясь тем, что ваттметр не на гарантии, я его вскрыл и посмотрел что внутри:

Корпус держат два винта, типа «вилка», 9 размера (Рисунок 1):

Крепление корпуса

Вид снаружи (Рисунок 2):

Вид снаружи

Вид внутри (Рисунок 3):

Вид внутри

Внутри вижу аккумулятор, на котором написано: Ni-MH 3.6V 40mAh (заряжать 14h током 4mA). Этот аккумулятор поддерживает работу часов и памяти, при отсутствии подключения к сети. Кстати, перед началом пользования и настроек, мне пришлось предварительно подержать ваттметр просто в розетке, пока зарядится аккумулятор — иначе тух экран и ничего не работало.

У бытовых ваттметров видел разные исполнения корпуса и вилок… В моём: в выходной евро-розетке (для подключения устройств-потребителей) торчит штырь контакта заземления (см. Рисунок 2). Если кому-то он мешает (как мне), то отвечаю: для работы ваттметра заземление не нужно и не используется — нет никакой гальванической связи между контактом заземления и схемами прибора (см. Рисунок 3). Более того, жестоко отпиливать или выгрызать этот штырь не нужно: достаточно разобрать корпус и просто вытащить эту металлическую деталь из пластмассового паза (как это сделал я).

Вывод: В общем, игрушкой доволен! Посмотрим теперь какую она принесёт пользу…

 

Дополнительная информация

Есть интересный сайт «Energy saving and monitoring in New Zealand» (как я понял любительский), где рассматриваются разные устройства для мониторинга и оптимизации потребления электроэнергии дома.

Для измерения потребляемой энергии они предлагают разные устройства (там же есть и ссылки на сайты производителей и продавцов). И среди прочих, рекомендуется бюджетный ваттметр «Elto EMA-1″, который очень похож на рассматриваемый в данной статье «EL-EPM02FHQ» (клон).

К ваттметру «Elto EMA-1″ на этом сайте собрана куча отзывов и инструкций по использованию… и впрямую говорится, что эти инструкции подходят также и ко многим другим подобным ваттметрам, в т.ч. к «EL-EPM02FHQ».

  • Самая главная инструкция, в котором энтузиасты собрали гораздо более полное и исчерпывающее описание, чем официальное — это User friendly guide.
  • Если вы хотите узнать минимум знаний, требуемых для использования этого устройства — читайте Quick guide.
  • Для быстрого старта — есть Really fast guide.
  • Прямой линк на инструкцию по сбросу счётчиков в памяти — How to reset
  • Если в вашей модели ваттметра используются батарейки (а не аккумулятор, как в «EL-EPM02FHQ»), то для их замены (устройство разбирать не нужно) — тоже предоставили специальную инструкцию в картинках Battery replacement guide.

Нужно иметь в виду, что бывают две ревизии EMA-1 (назовём их «type 1″ и «type 2″), для которых производитель использует полностью одинаковые номера моделей. Причём, эти типы отличаются не только внутренним устройством, но и управлением (например, в «Type 1″ — для сброса, нужно нажать FUNC и удерживать 5сек). А во внутреннем устройстве — вообще значительные отличия:

  • The version called ‘type 1′ on this website uses a simple analog circuit design.
  • The version called ‘type 2′ on this website contains a dedicated metering chip able to calculate power use more accurately for a wider range of appliances.

Неожиданно приятный сюрприз: встретил описание внутреннего устройства и фотографии плат ваттмера EMA-1:

 



Пояснение для неэлектриков: «Что такое cos_фи?» и «Зачем он нужен?»

Образ активной нагрузки

Представьте, что вы идёте и тянете за собой Тележку с грузом.
Вы держите тележку рукой — сцепка твёрдая, тележка едет рядом. Вы пошли — тележка сразу за вами; вы остановились — и тележка тут же.
Это самый идеальный случай, когда PowerFactor=100%, т.е. cos_фи=1, потому что угол фи=0 (нет сдвига фаз между вашим движением и движением тележки).

Образ индуктивной нагрузки

А теперь берём ту же тележку, и тащим её за собой на небольшом, но гибком, резиновом жгуте.
Вот теперь тащить тележку стало как-то значительно труднее! Не то чтоб тележка тяжелее стала — нет, на саму тележку расходуется всё та же "активная мощность (Вт)". Но вот из-за резинового жгута, вся система стала реагировать инертнее — теперь приходится значительно больше усилий тратить на перемещение тележки!

Сначала, чтобы стронуть тележку с места, надо вообще большой "пиковой мощностью (ВА)" воздействовать. Причём сразу тележка вообще не едет — вся "действующая энергия (ВА*Ч)" уходит на растяжение жгута (на самом деле: «не теряется, а запасается» в нём).

Потом тележка набирает скорость, уравнивается с вами… И если бы её теперь не дёргать, а тащить равномерно и только вперёд "в устоявшемся токовом режиме" — то "затрачиваемая мощность (ВА)" была бы практически такой же, как и чисто "активная мощность (Вт)" в твёрдой сцепке… Ах, ЕСЛИ Б ЕЁ НЕ ДЁРГАТЬ — но тогда бы это был «постоянный ток», и всё было бы просто и отлично! (Поэтому для потребителей постоянного тока не используется концепция активной/реактивной мощности — там считают одну только активную мощность.)

Но у нас "ток переменный" — поэтому тележку мы будем тащить не вперёд, а по кругу — как пони ходят… В конце концов, тележка будет ездить за вами с той же скоростью — вас не догонит. Однако при этом, тележка будет болтаться на растянувшемся резиновом жгуте где-то сзади, и из-за центробежной силы инерции (т.е. "индукции") будет всё время норовить выехать из круга! Т.о. прикладываемая вами "действующая мощность (U*I,ВА)" будет расходоваться не рационально — лишь какая-то её часть (cos_фи) будет "активно двигать (Вт)" саму тележку (P=U*I*cos_фи). А всё потому, что вы прилагаете "напряжение (В)" уже в новом направлении, а тележка запаздывает и ещё "течёт (А)" в старом направлении.

А что произойдёт когда мы будем останавливаться? Тележка нагоняет и БАМЦ! в спину — «отдала всю накопленную энергию»…

Первый вывод: не вся отданная энергия пропадёт на перемещение телеги — часть вернётся (т.н. реактивная часть).

Второй вывод: тележка инертна (т.е. "индуктивна") — ток так просто не остановить — обязательно «заискрит при попытке разрыва цепи», т.е. когда мы решим остановиться…

Третий вывод: надо заметить, что сперва вы приложили своё "напряжение (В)", а только потом, через некоторое время, тележка начала своё движение за вами (потёк "ток (А)"). А если «ток отстаёт от напряжения» — то сдвиг фаз («фи») (между вашим движением и движением тележки) считается положительным (фи>0) — так бывает для нагрузок индуктивного характера: электромоторы, трансформаторы, катушки, холодильник, пылесос…

Очень важно учесть: какая часть от "полной приложенной мощности (U*I,ВА)" переходит в полезную "активную мощность (P,Вт)" — эти величины связаны коэффициентом, который называется cos_фи=P/(U*I).

Но порой, ещё важнее учесть обратное: Если в условиях "постоянного тока" нужно затрачивать лишь "активную мощность (P,Вт)" для перемещения телеги… То в условиях "переменного тока" — ТУ ЖЕ ТЕЛЕГУ будет тянуть труднее — "полной действующей мощности (ВА)", затрачиваемой от источника энергии, потребуется больше в (1/cos_фи) раз! (Т.е. от генератора потребуется вырабатывать БОЛЬШЕ ЭНЕРГИИ, чем реально потребляет устройство!)

Решают задачи: С каким запасом "полной действующей мощности (ВА)" нужно брать источник переменного тока, чтобы утянуть заданное устройство-потребитель (Телегу), по круговой трассе "переменного тока"?.. Для подобных расчетов, коэффициент cos_фи — очень полезен!

Образ ёмкостной нагрузки

Нагрузка «ёмкостного характера» — это конденсаторы, импульсные блоки питания и большинство радиоэлектронной техники… Аналогично, можно прикинуть образную аналогию, но это будет уже нечто совсем иное, чем тележка. Тележка и её движение образно отражали динамический характер магнитного поля, в котором индуктивности запасали энергию, — поэтому там всё было завязано на токе.

Однако, ёмкость для тока — это «электронно-потенциальная яма», куда этот ток затекает до уравнивания потенциалов ("ёмкость заряжается"); или «электронно-потенциальная гора», откуда ток стекает, пока «на горе» не закончится запас энергии ("ёмкость разряжается") — поэтому здесь всё завязано на потенциале… Здесь «ток (А)» опережает приложенное «напряжение (В)» — сдвиг фаз считается отрицательным (фи<0).

"Коэффициент активной мощности (cos_фи>0)" считается точно так же, как и для индуктивностей… И для расчётов "полной потребляемой мощности (ВА)" это очень удобно, ведь позволяет в принципе не различать характер реактивной нагрузки (индуктивная или ёмкостная)!

В какой-то мере, ёмкостная нагрузка противоположна индуктивной: грубо говоря, это все потребители, которые искрят при включении в сеть, а не при отключении от сети (как индуктивности). Конденсаторы искрят при включении, потому что ёмкость сразу начинает заряжаться большим током… А в катушках: «индуктивная» энергия придаёт току инерцию — и ток, при отключении, останавливается не сразу…

Расчёты

Итак, полезные формулы:

Прибор замеряет коэффициент: PowerFactor = cos_фи * 100% (фактически, это одно и то же — только в разных единицах измерения)

"Полная потребляемая мощность (ВА)" рассчитывается по формуле: (U*I) = P/cos_фи  (таким образом В*А ~ Вт)

Другие формулы — чисто для кругозора:

Обратная задача: "Активная мощность (Вт)": P=(U*I)*cos_фи

По аналогии выделяют: "Реактивная мощность (вар)": Q=(U*I)*sin_фи

Векторы «активной-реактивной-полной мощностей» составляют прямоугольный треугольник — соответственно, для них справедлив закон Пифагора: P*P + Q*Q = (U*I)*(U*I)

Напомню, также есть тригонометрическое тождество: cos_фи*cos_фи + sin_фи*sin_фи = 1

Есть сложный аспект: как просуммировать "полную потребляемую мощность (ВА)" двумя устройствами?

Предположим, прибором вы отдельно замерили потребление двух устройств (их "активную мощность (P,Вт)" и "сдвиг фаз"): Пылесоса (410Вт cos_фи=0.95) и Холодильника (164Вт cos_фи=0.63).

"Полная потребляемая мощность (U*I, ВА)" каждого из этих устройств: Пылесоса (410/0.95=432ВА  18.2градуса) и Холодильника (164/0.63=260ВА  51градус).

"Реактивная мощность (Q,вар)" каждого из этих устройств: Пылесоса (135вар sin_фи=0.312) и Холодильника (202вар sin_фи=0.777). Примечание: Вот здесь уже важно не перепутать знак при sin_фи, отражающий характер нагрузки.

Итоговая "полная потребляемая мощность (U*I, ВА)" обоих этих устройств, одновременно подключённых в сеть (например, к одному источнику бесперебойного питания), будет равна:

  • не простой арифметической сумме полных потребляемых мощностей: 432+260=692ВА (не правильно!)
  • а КОМПЛЕКСНОЙ СУММЕ активной и реактивной мощностей обоих устройств: 410+164 +j(135+202)=574+j337 ВА. Отсюда сразу видно:
    • итоговая "активная мощность" обоих устройств: P = 574 Вт (арифметическая сумма исходных)
    • итоговая "реактивная мощность" обоих устройств: Q = 337 вар (арифметическая сумма исходных)
    • итоговая "полная потребляемая мощность" обоих устройств:(U*I) = abs(574+j337)=sqrt(574*574 + 337*337)= 665.6ВА (модуль комплексной суммы исходных)
    • итоговый "сдвиг фаз": cos_фи=P/(U*I)=0.86 ,  фи=30.4градуса
  • или ВЕКТОРНОЙ СУММЕ полных потребляемых мощностейобоих устройств:
    • угол между исходными векторами: abs(18.2-51) = 32.8 градуса
    • сложим вектора по правилу параллелограмма: sqrt[(432*432)+(260*260)+(2*432*260*cos(32,8))]= 665.6ВА

Пояснение: итоговая «полная потребляемая мощность» получилась меньше, чем простая арифметическая сумма исходных «полных мощностей», — потому что «реактивные составляющие мощностей» частично компенсируются…

А вот для суммирования потребления трёх и более устройств — эти расчёты становятся гораздо сложнее! Поэтому на практике так никто не делает, а используют разные приближённые расчёты…

Но лучше, суммарное потребление устройств (до 16А) определяйте экспериментально:

  • подключите через Ваттметр СРАЗУ ВСЕ устройства,
  • снимите показания «Активной мощности (Вт)» и «PowerFactor»,
  • рассчитайте «полную мощность (ВА)» — вот и суммарное потребление!

Далее «про cos_фи, активную, реактивную и полную мощности» — можно почитать здесь

А прикладные примеры расчетов с использованием cos_фи: «Расчёты требуемой от бытовой дизель-электростанции или UPS полной мощности, для питания разных активно-реактивных потребителей» — читай тут

Поделиться:

Опубликовать в Яндекс
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Одноклассники