वाटमीटर

वाटमीटर, किसी दिए गए परिपथ के वाट में विद्युत कार्यरत ऊर्जा या विद्युत ऊर्जा के प्रवाह की औसत दर को मापने के लिए एक उपकरण है। उपयोगिता आवृत्ति और श्रव्य आवृत्ति ऊर्जा के मापन के लिए विद्युत चुम्बकीय वाटमीटर का उपयोग किया जाता है, रेडियो आवृत्ति मापन के लिए एक अन्य प्रकार के वाटमीटर की आवश्यकता होती है।

एक वाटमीटर उत्पाद v(t)i(t) = p(t) के औसत मान का अध्ययन करता है, जहां v(t) ± टर्मिनल पर संभावित कुंडली के दूसरे टर्मिनल के संबंध में धनात्मक ध्रुवीयता वाला वोल्टेज है और i(t) धारा कुंडली के ± टर्मिनल में निर्देशित दिशा के साथ प्रवाहित धारा है। वाटमीटर P = (1/T) ∫0T v(t)i(t) dt जो साइनसोइडल स्थिर-अवस्था में Vrms Irms cos(φ) तक कम हो जाता है, जहाँ T, p(t) का आवर्त काल और φ वह कोण है, जिसके द्वारा धारा वोल्टेज से कम हो जाती है। 

इतिहास
14 अगस्त 1888 को ओलिवर बी. शालेंबर्गे ने वाट घंटामापी का आविष्कार किया। तथा हंगेरियन ओटो ब्लाथी ने अपने एसी वाटमीटर का आविष्कार किया। और 1974 में मगहर एस. चाना, रामोंड एल. क्राले, एरिक ए. हाउप्टमैन बैरी और एम. प्रेसमैन ने एक इलेक्ट्रॉनिक वाटमीटर का आविष्कार किया। ये उपकरण विद्युत् धारा और वोल्टेज परिवर्तक से बने होते है, जो औसत ऊर्जा को मापते हैं।

विद्युत् गतिकी
परम्परागत एनालॉग वाटमीटर एक विद्युत् गतिकी उपकरण है। उपकरण में स्थायी कुंडली विद्युत चुम्बकीय कुंडली का एक युग्म होता है, जिसे धारा कुंडली के रूप में जाना जाता है और एक चल कुंडली को संभावित कुंडली के रूप में जाना जाता है।

धारा कुंडली परिपथ के साथ एक श्रृंखला में प्रयुक्त होती हैं, जबकि संभावित कुंडली समानांतर में प्रयुक्त होती हैं। इसके अतिरिक्त, एनालॉग वाटमीटर पर संभावित कुंडली में एक सूचक होता है जो माप को इंगित करने के लिए पैमाने पर चलता है। धारा कुंडली से प्रवाहित होने वाली धारा कुंडली के चारों ओर एक विद्युत् चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करती है। इस क्षेत्र की ऊर्जा धारा के समानुपाती होती है और इसके साथ एक निरंतर स्थिति में होती है। एक सामान्य नियम के रूप में, संभावित कुंडली में इसके माध्यम से प्रवाहित होने वाली धारा को कम करने के लिए इसके साथ श्रृंखला में प्रयुक्त एक उच्च अवरोधक होता है।

इस प्रक्रिया का परिणाम यह है कि एक दिष्ट धारा (डीसी) परिपथ पर सूचक की विक्षेपण धारा (I) और वोल्टेज (V) दोनों के समानुपाती होती है, इस प्रकार समीकरण P=VI के अनुरूप होता है।

एसी ऊर्जा के लिए, परिपथ प्रेरकत्व या धारिता के विलंबित प्रभावों के कारण धारा और वोल्टेज एक स्थिति में नहीं हो सकते हैं। एक प्रत्यावर्ती धारा एसी परिपथ पर विक्षेप वोल्टेज और धारा के औसत तात्क्षणिक उत्पादन के समानुपाती होता है, इस प्रकार कार्यरत ऊर्जा P=VI cos φ को मापता है यहाँ, cos φ ऊर्जा कारक का प्रतिनिधित्व करता है, जो दर्शाता है कि प्रेषित ऊर्जा एक ही परिपथ में वाल्टमीटर और एमीटर के रीडिंग को गुणा करके प्राप्त होने वाली स्पष्ट ऊर्जा से कम हो सकती है।

इलेक्ट्रॉनिक
इलेक्ट्रॉनिक वाटमीटर का उपयोग प्रत्यक्ष विद्युत् मापन के लिए या विद्युत् ऊर्जामापी प्रकार के उपकरणों की सीमा के अतिरिक्त आवृत्तियों पर विद्युत् मापन के लिए किया जाता है।

डिजिटल
एक आधुनिक डिजिटल वाटमीटर एक सेकंड में हजारों बार वोल्टेज और धारा का प्रतिदर्श लेता है। प्रत्येक प्रतिदर्श के लिए, वोल्टेज को एक ही स्थिति में धारा से गुणा किया जाता है, औसत ऊर्जा कम से कम एक कुंडली की वास्तविक ऊर्जा है। स्पष्ट वोल्ट-एम्पीयर (वीए) द्वारा विभाजित वास्तविक ऊर्जा एक ऊर्जा कारक है। एक कंप्यूटर परिपथ आरएमएस वोल्टेज, आरएमएस धारा, वीए, ऊर्जा (वाट), ऊर्जा कारक और किलोवाट-घंटे की गणना करने के लिए प्रतिदर्श किए गए मानों का उपयोग करता है। रीडिंग को एक अभिलेख प्रदान करने और औसत ऊर्जा की गणना करने या आगे के उपयोग के लिए अन्य उपकरणों को प्रेषित करने के लिए बनाए गए उपकरण पर प्रदर्शित किया जा सकता है। व्यय ऊर्जा की सही गणना करने में वाटमीटर बहुत भिन्न होते हैं, प्रायः जब वास्तविक ऊर्जा वीए (अत्यधिक विद्युत प्रतिक्रिया भार, जैसे विद्युत मोटर्) से बहुत कम होती है। प्रतिदर्श मीटर को केवल साइनसॉइडली तरंग रूप मे निर्दिष्ट परिशुद्धता को पूरा करने के लिए व्यवस्थित किया जा सकता है। अधिक इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए उपयोग किए जाने वाले स्विच-मोड विद्युत् आपूर्ति के कारण तरंग रूप मे साइनसॉइडल से अत्यधिक दूर हो सकते हैं, जिससे किसी भी ऊर्जा पर अज्ञात और संभावित रूप से बड़ी त्रुटियां हो सकती हैं। यह लघु मीटर में निर्दिष्ट नहीं किया जा सकता है।

सूक्ष्म और परिशुद्धता
मितव्ययी वाटमीटर प्राकृतिक रूप में कम-ऊर्जा माप के लिए डिज़ाइन नहीं किए गए या किसी भी मीटर के साथ ऊर्जा को मापने की सीमाएँ हैं। यह विशेष रूप से कम विद्युत् (जैसे 10 वाट से कम) को प्रभावित करता है, जैसा कि स्टैंडबाय में उपयोग किया जाता है रीडिंग इतनी गलत हो सकती हैं कि जिससे वे अनुपयोगी हो सकती है हालांकि वे इस बात की पुष्टि करते हैं कि स्टैंडबाय ऊर्जा उच्च होने के अतिरिक्त कम है। समान्यतः वोल्टेज के अतिरिक्त प्रत्यावर्ती धारा के शुद्ध माप में कठिनाई और कम-ऊर्जा माप की अपेक्षाकृत कम आवश्यकता के कारण होती है। मीटर के विनिर्देश में विभिन्न स्थितियों के लिए रीडिंग त्रुटि निर्दिष्ट होना चाहिए। एक विशिष्ट प्लग-इन मीटर के लिए वाट क्षमता में त्रुटि का मापा मान ±10 वाट से ±5% के रूप में बताया गया है उदाहरण के लिए, 100 वाट का मापा मान 100 वाट के 5% से अधिक 10 वाट अर्थात, ±15 वाट से गलत हो सकता है या 85-115 वाट और किलोवाट में त्रुटि का मापा मान ±0.1 किलोवाट के ±5% के रूप में बताया गया है। यदि स्लीप मोड में लैपटॉप कंप्यूटर 5 वाट की ऊर्जा व्यय करता है, तब मीटर 0 से 15.25 वाट तक कुछ भी रीड कर सकता है, गैर-साइनसॉइडल तरंग के कारण त्रुटियों को ध्यान में रखे बिना। अभ्यास में शुद्धता को एक निश्चित विद्युत भार जैसे तापदीप्त विद्युत् बल्ब से जोड़कर, उपकरण को स्टैंडबाय में जोड़कर और विद्युत् की व्यय में अंतर का उपयोग करके सुधार किया जा सकता है। यह माप को समस्याग्रस्त कम-ऊर्जा क्षेत्र से बाहर ले जाता है।

रेडियो आवृत्ति
गतिमान कुंडली वाले उपकरण को 100 हर्ट्ज तक दिष्टधारा (डीसी) या ऊर्जा आवृत्ति धारा के लिए मानक पैमाने के साथ व्यवस्थित किया जा सकता है। रेडियो आवृत्ति (आरएफ) पर एक सामान्य विधि की एक संचरण रेखा में धारा की प्रतिक्रिया देने के लिए व्यवस्थित एक परिशोधक परिपथ है जिसे ज्ञात परिपथ प्रतिबाधा के लिए एक प्रणाली को व्यवस्थित किया जाता है। जिसमे डायोड संसूचक या तो सीधे स्रोत से जुड़े होते हैं या एक प्रतिदर्श प्रणाली के साथ उपयोग किए जाते हैं जो संसूचक के माध्यम से आरएफ ऊर्जा के केवल एक भाग को परिवर्तित करते हैं। ताप प्रतिरोधक और तापवैद्युत युग्म का उपयोग आरएफ ऊर्जा द्वारा उत्पादित ऊष्मा को मापने के लिए किया जाता है। और इसे या तो सीधे या ऊर्जा के ज्ञात संदर्भ स्रोत के साथ तुलना करके व्यवस्थित किया जा सकता है।   एक बोलोमीटर या विकरणमापी ऊर्जा सेंसर आपतित रेडियो आवृत्ति ऊर्जा को ऊष्मा में परिवर्तित करता है। संवेदक तत्व को एक लघु प्रत्यक्ष प्रवाह द्वारा निरंतर तापमान पर बनाए रखा जाता है। तापमान को बनाए रखने के लिए आवश्यक धारा में कमी आपतित आरएफ ऊर्जा से संबंधित होती है। इस प्रकार के उपकरणों का उपयोग सम्पूर्ण आरएफ तरंग में किया जाता है और यहां तक ​​कि दृश्यमान प्रकाश ऊर्जा को भी माप सकते हैं। उच्च-ऊर्जा मापन के लिए, एक कैलोरीमीटर सीधे आरएफ ऊर्जा द्वारा उत्पादित ऊष्मा को मापता है।

वाट घंटामापी
एक उपकरण जो वाट घंटे में विद्युत ऊर्जा को मापता है यह समान्यतः एक वाटमीटर होता है, जो समय के साथ ऊर्जा को एकीकृत करता है (समान्यतः व्यय समय से ऊर्जा को गुणा करता है।) और यह डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक उपकरण कई अन्य पैरामीटर को मापता हैं जैसे कि इसका उपयोग एम्पेयर में धारा, स्पष्ट तात्क्षणिक ऊर्जा, विद्युत् व्यय, वास्तविक ऊर्जा, ऊर्जा कारक, निर्धारित समय किलोवाट घंटे में ऊर्जा और वाल्ट आदि को मापने लिए किया जा सकता है, जहां एक वाटमीटर की आवश्यकता होती है।
 * सूक्ष्मतरंग विद्युत मीटर

बाहरी कड़ियाँ

 * DC Metering Circuits chapter from Lessons in Electric Circuits series