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) वर्तमान 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 वाटघंटा मापी का पेटेंट कराया। हंगेरियन ओटो ब्लाथी ने अपने एसी वाटमीटर का पेटेंट कराया। 1974 में मगहर एस. चाना, रामोंड एल. क्राले, एरिक ए. हाउप्टमैन बैरी और एम. प्रेसमैन ने एक इलेक्ट्रॉनिक वाटमीटर का पेटेंट कराया। यह उपकरण बिजली, धारा और वोल्टेज ट्रांसफार्मर से बना है, जो औसत ऊर्जा को मापते हैं।

विद्युत् गतिक
पारंपरिक एनालॉग वाटमीटर एक इलेक्ट्रोडायनामिक उपकरण है। डिवाइस में फिक्स्ड कुंडली विद्युत चुम्बकीय कुंडल की एक जोड़ी होती है, जिसे धारा कुंडली के रूप में जाना जाता है, और एक चल कुंडली को संभावित कुंडली के रूप में जाना जाता है।

वर्तमान कुंडली परिपथ के साथ श्रृंखला में जुड़े हुए हैं, जबकि संभावित कुंडली समानांतर में जुड़े हुए हैं। इसके अलावा, एनालॉग वाटमीटर पर, संभावित कुंडली में एक सुई होती है जो माप को इंगित करने के लिए पैमाने पर चलती है। धारा कुंडली से बहने वाला धारा कुंडली के चारों ओर एक इलेक्ट्रोमैग्नेटिक फील्ड उत्पन्न करता है। इस क्षेत्र की ताकत लाइन धारा के समानुपाती होती है और इसके साथ फेज 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 जुड़ा एक उच्च-मूल्य अवरोधक होता है।

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

परिपथ अधिष्ठापन या समाई के विलंबित प्रभावों के कारण, एसी ऊर्जा के लिए, वर्तमान और वोल्टेज चरण में नहीं हो सकते हैं। एक प्रत्यावर्ती धारा एसी परिपथ पर विक्षेप वोल्टेज और धारा के औसत तात्कालिक उत्पाद के समानुपाती होता है, इस प्रकार सक्रिय ऊर्जा को मापता है, P=VI cos φ। 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, छोटे बिजली माप के लिए या इलेक्ट्रोडायनामोमीटर-प्रकार के उपकरणों की सीमा से परे आवृत्तियों पर बिजली माप के लिए किया जाता है।

डिजिटल
एक आधुनिक डिजिटल वाटमीटर एक सेकंड में हजारों बार वोल्टेज और धारा का नमूना लेता है। प्रत्येक नमूने के लिए, वोल्टेज को एक ही पल में वर्तमान से गुणा किया जाता है; कम से कम एक चक्र का औसत ही वास्तविक ऊर्जा है। स्पष्ट वोल्ट-एम्पीयर (वीए) द्वारा विभाजित वास्तविक ऊर्जा ऊर्जा कारक है। एक कंप्यूटर परिपथ आरएमएस वोल्टेज, आरएमएस धारा, वीए, ऊर्जा (वाट), ऊर्जा फैक्टर और किलोवाट-घंटे की गणना करने के लिए सैंपल किए गए मानों का उपयोग करता है। रीडिंग को डिवाइस पर प्रदर्शित किया जा सकता है, एक लॉग प्रदान करने और औसत की गणना करने के लिए बनाए रखा जाता है, या आगे के उपयोग के लिए अन्य उपकरणों को प्रेषित किया जाता है। ऊर्जा खपत की सही गणना करने में वाटमीटर काफी भिन्न होते हैं, खासकर जब वास्तविक ऊर्जा वीए (अत्यधिक विद्युत प्रतिक्रिया भार, जैसे विद्युत मोटर्स) से बहुत कम होती है। सिंपल मीटर को केवल साइन तरंग वेवफॉर्म के लिए निर्दिष्ट सटीकता को पूरा करने के लिए कैलिब्रेट किया जा सकता है। अधिक इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए उपयोग किए जाने वाले स्विच-मोड बिजली की आपूर्ति के लिए वेवफॉर्म साइनसॉइडल से बहुत दूर हो सकते हैं, जिससे किसी भी ऊर्जा पर अज्ञात और संभावित रूप से बड़ी त्रुटियां हो सकती हैं। यह मीटर के मैनुअल में निर्दिष्ट नहीं किया जा सकता है।

सूक्ष्म और परिशुद्धता
मितव्ययी वाटमीटर के साथ या वास्तव में कम-ऊर्जा माप के लिए डिज़ाइन नहीं किए गए किसी भी मीटर के साथ ऊर्जा को मापने की सीमाएँ हैं। यह विशेष रूप से कम बिजली (जैसे 10 वाट से कम) को प्रभावित करता है, जैसा कि स्टैंडबाय में उपयोग किया जाता है; रीडिंग इतनी गलत हो सकती हैं कि वे बेकार हो जाएं (हालांकि वे इस बात की पुष्टि करते हैं कि स्टैंडबाय ऊर्जा उच्च होने के अतिरिक्त कम है)। कठिनाई मोटे तौर पर वोल्टेज के अतिरिक्त प्रत्यावर्ती धारा के सटीक माप में कठिनाई और कम-ऊर्जा माप की अपेक्षाकृत कम आवश्यकता के कारण होती है। मीटर के विनिर्देश में विभिन्न स्थितियों के लिए रीडिंग एरर निर्दिष्ट होना चाहिए। एक विशिष्ट प्लग-इन मीटर के लिए वाट क्षमता में त्रुटि को मापा मूल्य ±10 W के ±5% के रूप में बताया गया है (उदाहरण के लिए, 100 W का मापा मान 100 W के 5% प्लस 10 W, यानी, ±15 W से गलत हो सकता है, या 85-115 डब्ल्यू); और kW·h में त्रुटि को मापा मान ±0.1 kW·h के ±5% के रूप में बताया गया है। यदि स्लीप मोड में लैपटॉप कंप्यूटर 5 W की खपत करता है, तो मीटर 0 से 15.25 W तक कुछ भी पढ़ सकता है, गैर-साइनसॉइडल तरंग के कारण त्रुटियों को ध्यान में रखे बिना। अभ्यास में सटीकता को एक निश्चित लोड जैसे गरमागरम प्रकाश बल्ब से जोड़कर, डिवाइस को स्टैंडबाय में जोड़कर और बिजली की खपत में अंतर का उपयोग करके सुधार किया जा सकता है। यह माप को समस्याग्रस्त कम-ऊर्जा क्षेत्र से बाहर ले जाता है।

रेडियो आवृत्ति
मूविंग कुंडली वाले इंस्ट्रूमेंट्स को कुछ सौ हर्ट्ज तक दिष्टधारा (डीसी) या ऊर्जा आवृत्ति धारा के लिए कैलिब्रेट किया जा सकता है। रेडियो आवृत्ति (आरएफ) पर एक सामान्य विधि एक ट्रांसमिशन लाइन में धारा का जवाब देने के लिए व्यवस्थित एक रेक्टिफायर परिपथ है; ज्ञात परिपथ प्रतिबाधा के लिए सिस्टम को कैलिब्रेट किया जाता है। डायोड डिटेक्टर या तो सीधे स्रोत से जुड़े होते हैं, या एक सैंपलिंग सिस्टम के साथ उपयोग किए जाते हैं जो डिटेक्टर के माध्यम से आरएफ ऊर्जा के केवल एक हिस्से को डायवर्ट करते हैं। थर्मिस्टर्स और थर्मोक्यूल्स का उपयोग आरएफ ऊर्जा द्वारा उत्पादित गर्मी को मापने के लिए किया जाता है और इसे या तो सीधे या ऊर्जा के ज्ञात संदर्भ स्रोत के साथ तुलना करके कैलिब्रेट किया जा सकता है।   एक बोलोमीटर ऊर्जा सेंसर घटना रेडियो आवृत्ति ऊर्जा को गर्मी में परिवर्तित करता है। संवेदक तत्व को एक छोटे प्रत्यक्ष प्रवाह द्वारा निरंतर तापमान पर बनाए रखा जाता है। तापमान को बनाए रखने के लिए आवश्यक धारा में कमी घटना आरएफ ऊर्जा से संबंधित है। इस प्रकार के उपकरणों का उपयोग पूरे आरएफ स्पेक्ट्रम 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 गर्मी को मापता है।

वाटघंटा मापी
एक उपकरण जो वाट घंटे में विद्युत ऊर्जा को मापता है वह अनिवार्य रूप से एक वाटमीटर है जो समय के साथ ऊर्जा को एकीकृत करता है (अनिवार्य रूप से बीता हुआ समय से ऊर्जा को गुणा करता है)। डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक उपकरण कई मापदंडों को मापते हैं और इसका उपयोग किया जा सकता है जहां एक वाटमीटर की आवश्यकता होती है: वाल्ट, एम्पेयर में धारा, स्पष्ट तात्कालिक ऊर्जा, वास्तविक ऊर्जा, ऊर्जा कारक, समय की अवधि में [k]W·h में ऊर्जा, और बिजली की लागत ग्रहण किया हुआ।

यह भी देखें

 * सूक्ष्मतरंग विद्युत मीटर

बाहरी कड़ियाँ

 * DC Metering Circuits chapter from Lessons in Electric Circuits series