Którego miernika należy użyć, aby zmierzyć moc bierną w układzie?
A. Reflektometru.
B. Waromierza.
C. Woltomierza.
D. Watomierza.
Pytanie z egzaminu CKE, styczeń 2019 (arkusz EE.05-X-19.01).
Do pomiaru mocy biernej w układzie należy użyć waromierza, czyli miernika przeznaczonego właśnie do pomiaru mocy biernej Q. Moc bierna występuje w obwodach prądu przemiennego wtedy, gdy napięcie i prąd są przesunięte w fazie, na przykład przy silnikach indukcyjnych, transformatorach, dławikach albo bateriach kondensatorów. Jej jednostką jest var, a w większych instalacjach najczęściej spotyka się kvar. Dla jednofazowego obwodu można ją opisać zależnością $Q=U\cdot I\cdot \sin\varphi$, a dla układu trójfazowego często stosuje się zależność $Q=\sqrt{3}\cdot U\cdot I\cdot \sin\varphi$. W praktyce waromierz przydaje się np. przy sprawdzaniu kompensacji mocy biernej w zakładzie, ocenie pracy baterii kondensatorów albo analizie obciążenia silników. Moim zdaniem to jeden z tych mierników, których nazwę warto po prostu skojarzyć z jednostką: var → waromierz. Dobra praktyka pomiarowa wymaga, aby dobrać miernik do rodzaju sieci, zakresu prądu i napięcia oraz kategorii bezpieczeństwa pomiarowego, np. CAT III lub CAT IV zgodnie z zasadami stosowanymi dla przyrządów według PN-EN 61010. Trzeba też poprawnie podłączyć obwód prądowy i napięciowy, bo przy złym podłączeniu wynik może wyjść z błędnym znakiem albo zupełnie bez sensu.
W tym pytaniu łatwo pomylić kilka przyrządów, bo wszystkie kojarzą się z elektryką, ale mierzą zupełnie inne wielkości. Moc bierna nie jest ani samym napięciem, ani zwykłą mocą czynną, ani parametrem kabla badanym falą odbitą. Waromierz jest przyrządem wyspecjalizowanym do pomiaru mocy biernej Q, czyli tej części mocy w obwodzie prądu przemiennego, która krąży między źródłem a elementami indukcyjnymi lub pojemnościowymi. Nie wykonuje użytecznej pracy tak jak moc czynna, ale obciąża sieć i ma duże znaczenie przy doborze przewodów, transformatorów oraz kompensacji. Watomierz służy do pomiaru mocy czynnej P, podawanej w watach. To moc zamieniana na pracę mechaniczną, ciepło lub światło, więc nadaje się np. do sprawdzania poboru grzałki albo silnika pod obciążeniem, ale sam z siebie nie pokazuje mocy biernej. Woltomierz mierzy napięcie, czyli różnicę potencjałów między punktami obwodu, najczęściej w V. Można nim ocenić poziom napięcia zasilania, spadki napięcia czy obecność napięcia, ale nie wyznaczy bezpośrednio mocy biernej. Reflektometr natomiast stosuje się głównie przy badaniu przewodów i kabli, np. do lokalizacji uszkodzeń metodą odbicia impulsu, a nie do pomiaru parametrów mocy w działającym obwodzie. Typowy błąd myślowy polega na tym, że ktoś kojarzy moc z watomierzem i uznaje, że każda moc będzie mierzona tym samym przyrządem. W energetyce trzeba jednak rozróżniać moc czynną P, bierną Q i pozorną S, bo każda opisuje trochę inny aspekt pracy układu. Z mojego doświadczenia, jak zapamięta się jednostki W, var i VA, to dobór miernika staje się dużo prostszy.