วัตต์มิเตอร์เป็นเครื่องมือสำหรับวัดกำลังไฟฟ้าจริง (หรืออัตราการไหลของพลังงานไฟฟ้า โดยเฉลี่ย ) ในหน่วยวัตต์ ของ วงจรใดๆวัตต์มิเตอร์แบบแม่เหล็กไฟฟ้าใช้สำหรับวัดกำลังไฟฟ้าที่ความถี่ไฟฟ้ากระแสสลับและความถี่เสียง ส่วนวัตต์มิเตอร์แบบอื่นๆ จำเป็นสำหรับการวัดความถี่วิทยุ

วัตต์มิเตอร์จะอ่านค่าเฉลี่ยของผลคูณv(t)i(t) = p(t)โดยที่v(t)คือแรงดันไฟฟ้าที่มีขั้วอ้างอิงบวกที่ขั้ว ± เมื่อเทียบกับขั้วอื่นของขดลวดศักย์ และi(t)คือกระแสไฟฟ้าที่มีทิศทางอ้างอิงไหลเข้าสู่ขั้ว ± ของขดลวดกระแส วัตต์มิเตอร์จะอ่านค่าP = (1/T) ∫ ₀ ^T v(t)i(t) dtซึ่งในสภาวะคงที่แบบไซน์จะลดลงเหลือV _rms I _rms cos(φ) โดยที่Tคือคาบของp(t)และ φ คือมุมที่กระแสไฟฟ้าล้าหลังแรงดันไฟฟ้า^{[ 1 ]}

Ottó Bláthyชาวฮังการีจดสิทธิบัตรเครื่องวัดวัตต์ AC ของเขา

ในปี พ.ศ. 2517 Maghar S. Chana, Ramond L. Kraley, Eric A. Hauptmann Barry และ M. Pressman ได้จดสิทธิบัตรเครื่องวัดกำลังไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์รุ่นแรก อุปกรณ์นี้ประกอบด้วยหม้อแปลงกำลัง กระแส และแรงดัน ซึ่งใช้วัดกำลังเฉลี่ย^{[ 2 ]}

เครื่องวัดกำลังไฟฟ้าแบบอนาล็อกดั้งเดิมเป็น เครื่องมือ ทางไฟฟ้า พลศาสตร์ อุปกรณ์นี้ประกอบด้วย ขดลวดคงที่คู่หนึ่งซึ่งเรียกว่าขดลวดกระแสและขดลวดที่เคลื่อนที่ได้ ซึ่งเรียกว่าขดลวดศักย์ไฟฟ้า

ขดลวดกระแสไฟฟ้าต่ออนุกรมกับวงจร ในขณะที่ขดลวดศักย์ไฟฟ้าต่อขนานกับวงจรนอกจากนี้ ใน เครื่องวัดกำลังไฟฟ้า แบบอนาล็อกขดลวดศักย์ไฟฟ้าจะมีเข็มที่เคลื่อนที่ไปบนมาตราส่วนเพื่อแสดงค่าการวัด กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านขดลวดกระแสไฟฟ้าจะสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้า รอบขดลวด ความแรงของสนามนี้เป็นสัดส่วนกับกระแสไฟฟ้าในสายและมีเฟสตรงกัน โดยทั่วไปแล้ว ขดลวดศักย์ไฟฟ้าจะมี ตัวต้านทานค่าสูงต่ออนุกรมอยู่ด้วยเพื่อลดกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่าน

ผลจากการจัดเรียงนี้คือ ในวงจรไฟฟ้ากระแสตรง (DC) การเบี่ยงเบนของเข็มจะแปรผันตรงกับทั้งกระแส( I ) และ แรง ดัน ไฟฟ้า ( V ) ซึ่งสอดคล้องกับสมการP = VI

สำหรับไฟฟ้ากระแสสลับกระแสและแรงดันอาจไม่อยู่ในเฟสเดียวกัน เนื่องจากผลกระทบจากการหน่วงเวลาของตัวเหนี่ยวนำหรือตัวเก็บประจุ ในวงจร ใน วงจร ไฟฟ้ากระแสสลับ การเบี่ยงเบนของเข็มวัดจะเป็นสัดส่วนกับผลคูณเฉลี่ยของแรงดันและกระแส ณ เวลาใดเวลาหนึ่ง ดังนั้นจึงสามารถวัดกำลังไฟฟ้าจริงได้คือP = VI cos φโดยที่ cos φคือตัวประกอบกำลังซึ่งแสดงให้เห็นว่ากำลังไฟฟ้าที่ส่งผ่านอาจน้อยกว่ากำลังไฟฟ้าปรากฏที่ได้จากการคูณค่าที่อ่านได้จากโวลต์มิเตอร์และแอมมิเตอร์ในวงจรเดียวกัน

เครื่องวัดกำลังไฟฟ้าแบบอิเล็กทรอนิกส์ใช้สำหรับการวัดกำลังไฟฟ้าโดยตรงในปริมาณน้อย หรือสำหรับการวัดกำลังไฟฟ้าที่ความถี่สูงเกินกว่าช่วงการวัดของเครื่องมือประเภทอิเล็กโทรไดนาโมมิเตอร์

เครื่องวัดกำลังไฟฟ้าดิจิทัลสมัยใหม่จะวัดแรงดันและกระแสไฟฟ้าหลายพันครั้งต่อวินาที สำหรับแต่ละค่าที่วัดได้ แรงดันจะถูกคูณด้วยกระแสไฟฟ้า ณ เวลาเดียวกัน ค่าเฉลี่ยในช่วงอย่างน้อยหนึ่งรอบคือค่ากำลังไฟฟ้าจริง ค่ากำลังไฟฟ้าจริงหารด้วยค่ากำลังไฟฟ้า ปรากฏ (VA) คือค่าตัวประกอบกำลัง วงจรคอมพิวเตอร์จะใช้ค่าที่วัดได้เหล่านี้ในการคำนวณแรงดัน RMS กระแส RMS ค่า VA กำลังไฟฟ้า (วัตต์) ตัวประกอบกำลัง และกิโลวัตต์-ชั่วโมง ค่าที่วัดได้อาจแสดงบนอุปกรณ์ เก็บไว้เป็นบันทึกและคำนวณค่าเฉลี่ย หรือส่งไปยังอุปกรณ์อื่นเพื่อใช้งานต่อไป เครื่องวัดกำลังไฟฟ้าแต่ละชนิดมีความแม่นยำในการคำนวณการใช้พลังงานแตกต่างกันอย่างมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อกำลังไฟฟ้าจริงต่ำกว่าค่า VA มาก ( โหลดที่มีปฏิกิริยา สูง เช่น มอเตอร์ไฟฟ้า ) เครื่องวัดแบบง่ายอาจได้รับการปรับเทียบให้มีความแม่นยำตามที่กำหนดเฉพาะสำหรับ รูปคลื่น ไซน์ เท่านั้น รูปคลื่นสำหรับแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตช์โหมดที่ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ จำนวนมาก อาจอยู่ห่างจากรูปคลื่นไซน์มาก ทำให้เกิดข้อผิดพลาดที่ไม่ทราบสาเหตุและอาจมีขนาดใหญ่ที่กำลังไฟฟ้าใดๆ ซึ่งอาจไม่ได้ระบุไว้ในคู่มือของเครื่องวัด

มีข้อจำกัดในการวัดกำลังไฟฟ้าด้วยวัตต์มิเตอร์ราคาไม่แพง หรือแม้แต่มิเตอร์ใดๆ ที่ไม่ได้ออกแบบมาสำหรับการวัดกำลังไฟฟ้าต่ำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งกำลังไฟฟ้าต่ำ (เช่น ต่ำกว่า 10 วัตต์) ที่ใช้ในโหมดสแตนด์บาย ค่าที่อ่านได้อาจไม่แม่นยำจนใช้การไม่ได้ (แม้ว่าจะยืนยันได้ว่ากำลังไฟฟ้าในโหมดสแตนด์บายต่ำ ไม่ใช่สูง) ^{[ 3 ]}ความยากลำบากส่วนใหญ่เกิดจากความยากลำบากในการวัดกระแสสลับอย่างแม่นยำ มากกว่าการวัดแรงดันไฟฟ้า และความต้องการในการวัดกำลังไฟฟ้าต่ำค่อนข้างน้อย ข้อกำหนดสำหรับมิเตอร์ควรระบุข้อผิดพลาดในการอ่านค่าสำหรับสถานการณ์ต่างๆ สำหรับมิเตอร์แบบเสียบปลั๊กทั่วไป ข้อผิดพลาดในกำลังไฟฟ้าจะระบุไว้ที่ ±5% ของค่าที่วัดได้ ±10 วัตต์ (เช่น ค่าที่วัดได้ 100 วัตต์ อาจผิดพลาดไป 5% ของ 100 วัตต์ บวก 10 วัตต์ นั่นคือ ±15 วัตต์ หรือ 85–115 วัตต์) และข้อผิดพลาดใน kW·h จะระบุไว้ที่ ±5% ของค่าที่วัดได้ ±0.1 kW·h ^{[ 4 ]}หากแล็ปท็อปในโหมดสลีปใช้พลังงาน 5 วัตต์ มิเตอร์อาจอ่านค่าได้ตั้งแต่ 0 ถึง 15.25 วัตต์ โดยไม่คำนึงถึงข้อผิดพลาดเนื่องจากรูปคลื่นที่ไม่เป็นไซน์ ในทางปฏิบัติ ความแม่นยำสามารถปรับปรุงได้โดยการเชื่อมต่อโหลดคงที่ เช่น หลอดไฟไส้ เพิ่มอุปกรณ์ในโหมดสแตนด์บาย และใช้ความแตกต่างของการใช้พลังงาน^{[ 3 ]}วิธีนี้จะทำให้การวัดออกจากโซนพลังงานต่ำที่มีปัญหา

เครื่องมือที่มีขดลวดเคลื่อนที่สามารถปรับเทียบสำหรับกระแสตรงหรือกระแสความถี่กำลังได้ถึงไม่กี่ร้อยเฮิรตซ์ สำหรับความถี่วิทยุ (RF) วิธีทั่วไปคือ วงจร เรียงกระแสที่จัดเรียงให้ตอบสนองต่อกระแสในสายส่งระบบจะถูกปรับเทียบสำหรับอิมพีแดนซ์วงจรที่ทราบ ตัว ตรวจ จับไดโอดจะเชื่อมต่อโดยตรงกับแหล่งกำเนิด หรือใช้กับระบบสุ่มตัวอย่างที่เบี่ยงเบนพลังงาน RF เพียงบางส่วนผ่านตัวตรวจจับ เทอร์มิสเตอร์และเทอร์โมคัปเปิลใช้ในการวัดความร้อนที่เกิดจากพลังงาน RF และสามารถปรับเทียบได้โดยตรงหรือโดยการเปรียบเทียบกับแหล่งพลังงานอ้างอิงที่ทราบ^{[ 5 ]}เซ็นเซอร์ พลังงาน โบโลมิเตอร์แปลงพลังงานความถี่วิทยุที่ตกกระทบเป็นความร้อน องค์ประกอบเซ็นเซอร์จะรักษาอุณหภูมิให้คงที่ด้วยกระแสตรงขนาดเล็ก การลดลงของกระแสที่จำเป็นในการรักษาอุณหภูมิจะสัมพันธ์กับพลังงาน RF ที่ตกกระทบ เครื่องมือประเภทนี้ใช้ตลอดสเปกตรัม RF และยังสามารถวัดพลังงานแสงที่มองเห็นได้ สำหรับการวัดพลังงานสูงแคลอริเมตรจะวัดความร้อนที่เกิดจากพลังงาน RF โดยตรง^{[ 5 ]}

เครื่องมือที่วัดพลังงานไฟฟ้าในหน่วยวัตต์ชั่วโมงนั้นโดยพื้นฐานแล้วคือเครื่องวัดวัตต์ ซึ่งจะคำนวณกำลังไฟฟ้าตลอดช่วงเวลา (โดยพื้นฐานแล้วคือการคูณกำลังไฟฟ้าด้วยเวลาที่ผ่านไป) เครื่องมืออิเล็กทรอนิกส์ดิจิทัลสามารถวัดพารามิเตอร์ได้หลายอย่างและสามารถใช้แทนเครื่องวัดวัตต์ได้ เช่นโวลต์กระแสไฟฟ้าในหน่วยแอมแปร์กำลังไฟฟ้าปรากฏทันที กำลังไฟฟ้าจริง ตัวประกอบกำลัง พลังงานในหน่วยกิโลวัตต์ชั่วโมงในช่วงเวลาหนึ่ง และค่าไฟฟ้าที่ใช้ไป

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับเครื่องวัดวัตต์

• เครื่องวัดกำลังไมโครเวฟ

• Rebuldela, Gregorio; Jargon, Jeffery A. (1992). "การสอบเทียบเครื่องวัดกำลังไฟฟ้ากระแสตรงกำลังสูงที่ NIST" . J Res Natl Inst Stand Technol . 97 ( สถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติ ): 673– 686. doi : 10.6028/jres.097.031 . PMC  4909189 . PMID  28053451 .

บทความนี้ได้นำข้อความจากสิ่งพิมพ์ที่อยู่ในสาธารณสมบัติ มาใช้ :  Chisholm, Hugh , ed. (1911). " Wattmeter ". Encyclopædia Britannica . Vol. 28 (ฉบับที่ 11). Cambridge University Press.

• บท วงจรวัดกระแสไฟฟ้ากระแสตรงจากชุดบทเรียนวงจรไฟฟ้า