پاورمتر

پاورمترها در دسته تجهیزات اندازه‌گیری قرار دارند که برای اندازه‌گیری توان مصرفی تجهیزات نهایی مدار به کار گرفته می‌شوند . این نوع وسیله توانایی اندازه‌گیری جریان ، ولتاژ و محاسبه توان از روی موارد اندازه‌گیری شده را دارد . همچنین علاوه بر پارامترهای مذکور می‌توان با توجه به خاصیت مدار ، مصرف‌کننده‌ها ، ولتاژ و سایر پارامترها ، انواع مختلفی از توان‌ از قبیل توان اکتیو و راکتیو ، توان ظاهری و پاور فکتور یا ضریب توان (cosϕ) را اندازه گرفت . هدف از بررسی توان در مدارهای الکتریکی انتخاب تجهیزات مناسب ، مدیریت مصرف انرژی الکتریکی ، برآورد هزینه ، سهولت در طراحی مدارات و تجهیزات است که در نهایت منجر به هدف بالا بردن راندمان در یک سیکل تولیدی یا مصرفی است .

یک سری پارامترها در مدار الکتریکی دارای اهمیت هستند که کنترل و پایش آن‌ها کمک بسزایی در ارتقای قابلیت اطمینان در شبکه الکتریکی می‌کند . از جمله فرکانس که برخی از انواع پاورمترها قادر به اندازه گیری آن می‌باشند . پاورمترها دارای انواع مختلفی از نظر عملکرد ، امکانات و نحوه به کارگیری و استفاده هستند . مانند پاورمترهای قابل حمل ، پاور آنالایزر و پاورمترهای رله‌ای یا تابلویی یا ریلی که بصورت نصب ثابت در تابلوهای برق استفاده می‌شوند .

یکی از مهم‌ترین و کارآمد‌ترین انواع پاورمترها نوع رله‌ای آن‌هاست . از این نوع پاورمترها در سیستم‌هایی استفاده می‌شود که اندازه‌گیری و کنترل توان مصرفی در مدار از اهمیت بالایی برخوردار است . چرا که با کنترل توان یا انرژی مصرفی می‌توان هزینه‌های ناشی از آن در ساعات اوج مصرف را با کنترل خروجی‌های پرمصرف یا غیرضروری مدیریت نمود . از آنجایی که خروجی این نوع پاورمترها رله‌ای است ، می‌توان دریافت که قابلیت صدور فرمان قطع و وصل به قسمت‌های مختلفی از مدار یا قطع و وصل یک یا چند مصرف‌کننده را دارد .‌ هدف اصلی از به کار گیری پاورمتر رله‌ای استفاده از قابلیت فرمان در آن‌هاست که بتوان در صورت بروز هرگونه ناهماهنگی در توان یا سایر پارامترها ، بخشی از مدار را قطع کرده و با کنترل لحظه‌ای پارامترهای مذکور و برقراری شرایط مناسب مدار را وصل کرد .

به صورت ساده می‌توان گفت این پاورمترها با قرار گرفتن در مدار قدرت و اندازه‌گیری پارامترهای مختلف مدار مانند ولتاژ ، جریان ، فرکانس و … مقدار توان مصرفی را اندازه گرفته و میزان پایداری توان را می‌سنجد . فازهای قدرت به ورودی‌های پاورمتر وصل شده و عمل اندازه‌گیری توسط پاورمتر انجام می‌شود . رله خروجی به مصرف کننده‌ها متصل می‌شود و در صورتی که توان مصرفی در مدار از حد معینی تجاوز کند ، پاورمتر با فرمان به خروجی‌ یا خروجی‌های مورد نظر آن‌ها را از مدار خارج می‌کند . این امر رایج‌ترین راه کاهش هزینه‌های مصرف انرژی الکتریکی است .

این نوع پاورمترها معمولا دارای امکانات دیگر از قبیل ورودی‌ها و خروجی‌های دیجیتال ، نمایشگرهای LCD و … ، و پروتکل‌های ارتباطی مختلف مانند کابل‌های Ethernet یا Modbus و … جهت کنترل ، آدرس دهی و پیکربندی پاورمترها هستند . مدل ساده‌تر پاورمترهای رله‌ای به طور معمول قابلیت اندازه‌گیری پارامترهای اصلی مانند ولتاژ و جریان و توان را دارند . اما در برخی موارد کنترل سایر فاکتورهای توان نیز مورد نیاز است . اندازه‌گیری هارمونیک‌ها یا تقارن فازها (که ناشی از تقارن و تناسب بارها در مدار است) نیز یکی از مهم‌ترین موارد مورد نیاز جهت کنترل شبکه الکتریکی است . برای اینکه وجود هارمونیک در شبکه برق باعث بروز اختلالات و آسیب‌های متعددی می‌شود .

امروزه مدل‌های دیجیتال پاورمترها جای پاورمترهای آنالوگ را در صنعت و بازار گرفته‌اند و وجود نیازهای مختلف برای اندازه‌گیری و کنترل جنبه‌های مختلف توان در مدار ، لزوم استفاده از پاورمترهای با امکانات بالا را بیشتر کرده است . اجزای مختلف پاورمترهای رله‌ای دیجیتال به طور معمول از یک سری استانداردهای مشابه پیروی می‌کند . اصولا یک پاورمتر دارای ورودی‌های ولتاژ ، ورودی‌های جریان ، منبع تغذیه ، پورت‌های ارتباطی ، ترمینال‌های ورودی و خروجی و رله‌های خروجی است . نمایشگرهای وضعیت بر روی پاورمترها معمولا به صورت چراغ‌های LED کوچک هستند که قطع یا وصل بودن رله را مشخص می‌کنند . دکمه‌های تنظیم مقادیر توان و سایر پارامترها و دکمه‌های انتخاب منو نیز از سایر اجزای یک پاورمتر رله‌ای دیجیتال هستند .

یک پاورمتر رله‌ای دیجیتال پیشرفته نیز اصولا توانایی اندازه‌گیری و نمایش و ثبت پارامترهای زیادی را دارد . پارامترهایی مانند توان ظاهری ، توان راکتیو ، توان اکتیو ، جریان در رنج‌های مختلف ، ولتاژ خط (ولتاژ بین فازها) ، ولتاژ فاز (ولتاژ بین یک فاز و نول) ، فرکانس ، هارمونیک‌ها و ضرایب توان از جمله مواردی هستند که به وسیله یک پاورمتر رله‌ای پیشرفته قابل اندازه‌گیری هستند .