تمامی تجهیزات و سیستم های الکتریکی انرژی مصرف می‌کنند. زیرا کارکرد آن‌ها وابسته به مصرف انرژی است. این میزان مصرف بر اساس ثابت‌های شناخته شده ای است که شامل ولتاژ، مصرف جریان اندازه گیری شده برحسب آمپر و مصرف کلی انرژی است که برحسب وات اندازه گیری می‌شود. به بیان ساده، وات واحد اندازه گیری توان الکتریکی تجهیزات و سیستم های برقی است که به معنای میزان انرژی مصرفی توسط سیستم برحسب ژول در واحد زمان است. با این توضیحات قصد داریم تا در این مقاله به معرفی صفر تا صد دستگاه وات متر که با نام توان سنج نیز شناخته می‌شود، بپردازیم و پاسخ روشنی را به سؤال وات متر چیست؟ دهیم.

 

وات متر چیست؟

وات متر یک دستگاه اندازه گیری است که توان مصرفی تجهیزات و سیستم های الکتریکی را محاسبه و نمایش دهد. اندازه گیری های انجام شده توسط این دستگاه بر حسب وات بیان می‌شود زیرا این واحد اندازه گیری استاندارد برای تأمین و مصرف انرژی الکتریکی است. در مدارهای الکتریکی نیز می‌توان به آسانی از وات متر استفاده کرد. با کمک دستگاه وات متر می‌توان میزان مصرف انرژی الکتریکی در مدار را طی یک دوره‌ی زمانی محاسبه و ارزیابی کرد.

باید بدانید که
برخی از  تجهیزات برقی انرژی بسیار بیش‌تری نسبت به دیگر تجهیزات الکتریکی با ولتاژ مشابه مصرف می‌کنند. در واقع ممکن است مقداری از انرژی دستگاه به صورت گرما هدر برود که باعث افزایش هزینه ها خواهد شد. بنابراین با کمک یک وات متر می‌توان توان الکتریکی دستگاه های برقی را اندازه گیری کرد تا از هدر رفت انرژی در آن‌ها جلوگیری کرد.

 

 

نحوه کارکرد دستگاه وات متر

وات مترها توان الکتریکی را با استفاده از دو فاکتور اصلی محاسبه می‌کنند: ولتاژ و جریان. این دستگاه‌ها با اندازه‌گیری ولتاژ و جریان و سپس ضرب این دو مقدار، توان الکتریکی را محاسبه و نمایش می‌دهند. فرمول اصلی محاسبه توان به صورت زیر است:

جریان × ولتاژ = توان

P = V × I

این فرمول برای مدارهای DC (جریان مستقیم) ساده است، اما در مدارهای AC (جریان متناوب) پیچیدگی‌هایی مانند توان اکتیو و راکتیو وجود دارد. در این نوع مدارها، علاوه بر ولتاژ و جریان، ضریب توان نیز اهمیت دارد. فرمول توان در این حالت به شکل زیر است:

ضریب توان × جریان × ولتاژ = توان

P = V × I × cos(φ)

 

بیش‌تر بخوانید: ۱+ ۴ نکته ی مهم درباره ی لوکس متر

 

درباره‌ی انواع توان الکتریکی

توان واقعی (P): توانی که به‌صورت واقعی توسط دستگاه مصرف می‌شود.

توان ظاهری (s): مجموع توان واقعی و توان واکنشی است که با ولت آمپر (VA) اندازه گیری می‌شود.

توان واکنشی (q): بخشی از توان که به دلیل وجود عناصر واکنشی مانند خازن و سلف در مدار وجود دارد و به کار مفید دستگاه تبدیل نمی‌شود.

 

 

انواع وات متر

همانطور که در ابتدای این مطلب نیز اشاره کردیم، وات مترها ابزارهای دقیقی هستند که برای اندازه‌گیری توان الکتریکی در مدارها و تجهیزات برقی مختلف استفاده می‌شوند. این دستگاه‌ها انواع مختلفی دارند و هر کدام کاربرد خاص خود را دارند. در ادامه به معرفی انواع وات متر یا همان توان سنج می‌پردازیم.

 

 

۱- وات متر دیجیتال

وات مترهای دیجیتال از یک ریزپردازنده برای اندازه گیری مقادیر آمپر و ولتاژ مدار با سرعت چند هزار نمونه در ثانیه بهره می‌برند. از این نمونه ها برای محاسبه میانگین ضریب توان یا مصرف برق استفاده می شود و ما قادر به مشاهده نتایج پس از اندازه‌گیری بر روی صفحه نمایش دیجیتال این دستگاه هستیم. امروزه بسیاری از مهندسان و تکنسین‌ها از وات مترهای دیجیتال استفاده می‌کنند. در حال حاضر انواع مختلفی از وات متر ارزان دیجیتال در بازار موجود است.

از جمله ویژگی های وات متر دیجیتال می‌توان به دقت بالا، قرائت آسان نتایج اندازه گیری و قابلیت ذخیره سازی داده‌ها اشاره کرد.

 

 

۲- وات متر آنالوگ

وات مترهای آنالوگ از قدیمی‌ترین نوع وات مترها هستند که می توان آن ها را جزو وات متر ارزان نیز در نظر گرفت. این دستگاه‌ها از یک عقربه و صفحه‌نمایش مکانیکی استفاده می‌کنند که به همین دلیل به عنوان وات متر عقربه ای نیز شناخته می شوند. این دستگاه از دو سیم پیچ تشکیل شده است که یکی به صورت سری و دیگیری به صورت موازی به مدار یا ابزار برقی متصل می‌شوند. سیم پیچی که به صورت سری به مدار متصل می شود به عنوان سیم پیچ جریان شناخته می شود، در حالی که سیم پیچ دیگر به عنوان سیم پیچ ولتاژ یا پتانسیل شناخته می شود. این سیم پیچ ها به این دلیل نامگذاری شده اند که جریان مدار از سیم پیچ جریان می گذرد و ولتاژ در سیم پیچ ولتاژ افت می کند. هنگامی که این جریان از سیم پیچ جریان عبور می کند، یک میدان الکترومغناطیسی در اطراف سیم پیچ ایجاد می کند. شدت این میدان الکترومغناطیسی با جریان عبوری از آن نسبت مستقیم دارد. در نهایت پس از اندازه گیری میزان توان الکتریکی از طریق عقربه‌ی تعبیه شده در این توان سنج نمایش داده می‌شود. شما می توانید انواع وات متر عقربه ای را از فروشگاه درخشش الکتریک لاله زار تهیه کنید.

 

 

۳- وات متر پریزدار

وات متر پریزی نوعی دستگاه اندازه گیری توان الکتریکی است که مستقیماً به پریز برق متصل می‌گردد. از این توان سنج ها برای اندازه گیری توان مصرفی یک دستگاه الکتریکی متصل به پریز استفاده می شود. وات متر پریزی مانند سایر انواع وات متر عملکرد مشابهی دارد. خوب است بدانید که اکثر وات متر های پریزدار دارای محافظ ارتینگ هستند. عموماً از وات مترهای پریزی برای مصارف خانگی استفاده می‌شود.

 

 

۴- وات متر کلمپی

این نوع وات متر به راحتی به سیم‌ها متصل می‌شود و برای اندازه‌گیری توان بدون نیاز به قطع کردن مدار طراحی شده است. این ویژگی آن را برای استفاده در شرایط مختلف مناسب می‌سازد. این نوع توان سنج دارای یک کلمپ متحرک است که به دور سیم حامل جریان قرار می‌گیرد و مقدار جریان را اندازه گیری می‌کند.

بیش‌تر وات مترها (چه از نوع آنالوگ و چه از نوع دیجیتال) به صورت پرتابل طراحی شده اند که بتوان از آن‌ها در موارد گوناگونی استفاده کرد.

البته خوب است بدانید که نوع دیگری از توان سنج ها وجود دارند که به وات متر DC معروف اند. وات متر DC یک دستگاه اندازه‌گیری است که برای سنجش توان الکتریکی در سیستم‌های جریان مستقیم (DC) استفاده می‌شود. این ابزار به طور خاص برای اندازه‌گیری مقدار انرژی مصرفی یا تولیدی در مدارهای DC طراحی شده است.

 

بیش‌تر بخوانید: صوت سنج چیست؟ | راهنمای جامع خرید صوت سنج

 

۵- وات متر تابلویی

وات‌ متر تابلویی نوعی توان سنج است که برای نمایش توان الکتریکی مصرفی در تابلوهای برق صنعتی و توزیع به کار می‌رود. این دستگاه به‌صورت دائمی روی تابلوهای برق نصب می‌شود و معمولاً دارای نمایشگر آنالوگ (عقربه‌ای) یا دیجیتال است. از جمله ویژگی های این دستگاه می توان به نصب آسان روی تابلوهای برق (اغلب به‌صورت پنلی)، مناسب برای اندازه‌گیری توان تک‌فاز و سه‌فاز، دارای ورودی‌های مخصوص جریان و ولتاژ، اتصال به ترانس جریان (CT) و ترانس ولتاژ (PT) در ولتاژهای بالا و نمایش لحظه‌ای توان مصرفی سیستم اشاره کرد.

 

 

موارد استفاده از وات متر

وات متر ها از جمله ابزارهای مهم اندازه گیری در دنیای امروز هستند که به طور گسترده ای در مصارف مختلف مورد استفاده قرار می‌گیردند. از جمله کاربردهای توان سنج می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

۱- اندازه گیری میزان مصرف انرژی در تجهیزات برقی: وات مترها به کاربران امکان می‌دهند میزان برق مصرفی دستگاه‌های الکتریکی خود را محاسبه و اندازه گیری کنند تا با انجام این کار هزینه های برق مصرفی خود را کاهش دهند. عموماً برای مصارف خانگی از توان سنج های پریزدار استفاده می‌شود که کار با آن‌ها ساده است.

۲-اندازه گیری توان ماشین آلات صنعتی: در محیط‌های صنعتی، توان سنج ها برای اندازه‌گیری دقیق توان مصرفی تجهیزات و ماشین‌آلات استفاده می‌شوند. این اندازه‌گیری‌ها به مهندسان کمک می‌کند تا بتوانند عملکرد تجهیزات را بهبود بخشند و مصرف انرژی را بهینه کنند.

۳- عیب یابی و مدیریت انرژی: این ابزارها در عیب‌یابی سیستم‌های الکتریکی بسیار مفید هستند. با ارائه اندازه‌گیری دقیق مصرف برق، می‌توان مشکلات موجود در مدارها را شناسایی و برطرف کرد. همچنین خوب است بدانید که در محیط‌های صنعتی و تجاری، توان سنج ها به ویژه مدل‌های پیشرفته تر، برای نظارت بر مصرف انرژی و بهینه‌سازی آن استفاده می‌شوند. این داده‌ها به کسب‌وکارها کمک می‌کند تا هزینه‌های انرژی خود را کاهش دهند.

 

 

چراغ سیگنال وات متر

هنگامی که از چراغ سیگنال وات متر صحبت می کنیم، معمولاً به معنای نشانگر یا نمایشگری است که وضعیت عملکرد دستگاه را نشان می‌دهد. در وات متر، چراغ‌های سیگنال ممکن است برای نمایش وضعیت‌های مختلفی مانند نمایش توان مصرفی سیستم، نشان دادن زمانی که توان مصرفی به حد بالایی رسیده باشد و برای نشان دادن وضعیت اتصال دستگاه به سیستم و یا خاموش بودن آن.

 

نحوه اتصال وات متر در مدار

وات‌متر بسته به نوع مدار (تک‌فاز یا سه‌فاز) به روش‌های مختلفی متصل می‌شود. در مدار تک فاز سیم‌پیچ جریان به‌صورت سری در مسیر فاز مدار قرار می‌گیرد و سیم‌پیچ ولتاژ به‌صورت موازی بین فاز و نول (یا دو سر بار) متصل می‌شود. در مدار سه فاز روش اتصال وات‌متر به تعداد وات‌مترهای موردنیاز بستگی دارد. خوب است بدانید که در سیستم سه‌فاز بدون نول، دو وات‌متر کافی است. همچنین هر وات‌متر، یک سیم‌پیچ جریان دارد که روی یکی از دو فاز متصل شده است. سیم‌پیچ ولتاژ هر وات‌متر بین همان فاز و فاز سوم قرار می‌گیرد. در سیستم سه‌فاز با نول، سه وات‌متر استفاده می‌شود. هر وات‌متر روی یک فاز جداگانه نصب می‌شود و سیم‌پیچ ولتاژ آن به نول متصل می‌شود.

باید گفت که مجموع توان‌های خوانده‌شده توسط وات‌مترها، توان کل مدار را نشان می‌دهد. علاوه بر این هنگام اتصال توان سنج در مدار، اگر عقربه توان سنج در جهت منفی حرکت کرد، جای دو سر سیم‌ پیچ جریان را عوض کنید.

 

نکات مهم در استفاده از وات متر که باید بدانید

با توجه به اهمیت دقت در اندازه‌گیری توان، آشنایی با نحوه صحیح استفاده از دستگاه توان سنج بسیار مهم است. در ادامه به معرفی برخی نکات مهم در استفاده از توان سنج خواهیم پرداخت.

 

 

۱- انتخاب نوع مناسب وات متر

برای اطمینان از دقت اندازه‌گیری، انتخاب نوع مناسب وات متر بسیار حائز اهمیت است. توان سنج ها در انواع دیجیتال و آنالوگ، وات متر پریزدار و وات متر کلمپی موجود هستند. توان سنج های دیجیتال به دلیل دقت بالاتر و سهولت استفاده، انتخاب مناسبی برای اکثر کاربردها محسوب می‌شوند. همچنین، محدوده اندازه‌گیری توان و دقت دستگاه نیز باید با نیازهای شما سازگار باشد.

 

 

۲- اتصال صحیح دستگاه وات متر

یکی از مهم‌ترین نکات در استفاده از وات متر، اتصال صحیح آن به مدار است. برای جلوگیری از خطاهای اندازه‌گیری، باید اطمینان حاصل کنید که توان سنج به صورت موازی با بار و به صورت سری با منبع برق قرار گیرد. اتصال نادرست می‌تواند باعث بروز خطا در اندازه‌گیری و حتی آسیب به دستگاه توان سنج شود.

 

 

۳- کالیبراسیون دستگاه وات متر

برای اطمینان از دقت نتایج، کالیبراسیون دوره‌ای دستگاه توان سنج ضروری است. کالیبراسیون به معنای تنظیم دستگاه براساس استانداردهای مرجع است تا اطمینان حاصل شود که دستگاه با دقت بالا اندازه‌گیری‌ها را انجام می‌دهد. توصیه می‌شود که این فرآیند توسط متخصصین و با تجهیزات دقیق انجام شود.

 

تفاوت وات متر و مولتی متر چیست؟

مولتی متر یک ابزار چند کاره است که برای اندازه گیری کمیت های مختلف الکتریکی مانند ولتاژ، جریان، مقاومت و تست دیود و ظرفیت خازنی مورد استفاده قرار می گیرد. این دستگاه در دو نوع دیجیتال و آنالوگ وجود دارد. به طور کلی این دستگاه برای عیب یابی مدارهای الکتریکی کاربرد دارد. پیشنهاد می کنیم پیش از خرید این تجهیز، مقاله ی جامع ترین راهنمای خرید مولتی متر را مطالعه کنید.

وات متر نیز دستگاهی تخصصی است که تنها برای اندازه گیری توان الکتریکی (برحسب وات) در مدارهای AC یا DC طراحی شده است. ساختار این دستگاه شامل دو سیم پیج (ولتاژ و جریان) است که به صورت سری – موازی در مدار قرار می گیرند.

 

سخن پایانی

توان سنج یک ابزار دقیق و حیاتی برای اندازه‌گیری توان الکتریکی است. با انتخاب نوع مناسب دستگاه، اتصال صحیح، توجه به ولتاژ و جریان مدار، کالیبراسیون دوره‌ای و نگهداری صحیح، می‌توانید از دقت بالا و عمر طولانی دستگاه اطمینان حاصل کنید. رعایت این نکات به شما کمک می‌کند تا از نتایج دقیق و عملکرد بهینه توان سنج بهره‌مند شوید. همچنین باید توجه داشته باشید که استفاده از دستگاه توان سنج می‌تواند به شما کمک کند تا مصرف برق خود را بهینه کرده و از هدررفت انرژی جلوگیری کنید. این دستگاه ابزاری حیاتی برای کنترل هزینه‌های برق و افزایش طول عمر تجهیزات برقی و تجهیزات ابزار دقیق است.