O rendimento geralmente é medido e avaliado de forma objetiva graças aos valores medidos. No esporte, o lema de muitas disciplinas do atletismo é: "mais alto, mais rápido, mais forte". Os aparelhos utilizados para medir tempos e distâncias alcançadas em treinos e competições são, de certa forma, também medidores de potência. Em muitas áreas, no entanto, os dados de rendimento referem-se à energia fornecida ou consumida por unidade de tempo. Para as diferentes formas de energia como, por exemplo, a energia térmica, a energia mecânica ou a energia elétrica, diferentes variáveis são registradas para determinar o rendimento.
No entanto, as diferentes potências podem ser especificadas e comparadas em watts. Um watt corresponde a um joule por segundo ou um newton-metro por segundo. Identificar a potência térmica dos sistemas de aquecimento ou refrigeração é importante para poder aquecer ou esfriar suficientemente determinados meios. A potência mecânica, por outro lado, é geralmente especificada para veículos ou máquinas com o fim de determinar ou comparar sua adequação para determinadas aplicações. Nos seguintes parágrafos serão abordados especificamente o medidor de potência para sistemas e dispositivos elétricos.
Com um medidor de potência adequado, você pode registrar os dados de energia das redes elétricas e de aparelhos. Seja em residências particulares, prédios públicos, hospitais ou plantas industriais, o medidor de potência permite verificar as especificações de potência das operadoras de rede e dos fabricantes de dispositivos. Entre as aplicações mais comuns também estão as medições para determinar o consumo para fins de faturamento ou otimização e as medições para isolar as causas das falhas em sistemas elétricos.
Ao especificar a potência elétrica, deve-se levar em consideração que, ao medir corrente alternada, é necessário distinguir entre potência ativa, potência reativa e potência aparente...
A potência nominal que figura na placa de características de uma máquina descreve a potência mecânica de saída...
Reduzir o consumo de energia e otimizar seu uso não ajuda apenas a reduzir custos...
Para usar um medidor de potência, basta conectá-lo ao circuito onde se deseja medir o consumo. O medidor mostrará os valores de tensão, corrente e potência consumida...
Os medidores digitais oferecem maior precisão e facilidade de leitura, enquanto os medidores analógicos podem ser mais difíceis de interpretar. Além disso, os digitais geralmente oferecem mais funções...
Os requisitos para a aquisição de um medidor de potência variam dependendo do uso pretendido. Com o fim de encontrar o dispositivo mais adequado para a finalidade pretendida, antes de selecionar um medidor de potência, recomendamos que considere as seguintes questões:
Para o controle automático dos sistemas de produção, é possível utilizar um medidor de potência de instalação fixa para registrar os dados da potência elétrica em diferentes pontos importantes da instalação e transmiti-los para controle ou avaliação.
Um medidor de potência estacionário normalmente é instalado permanentemente no sistema e mede continuamente a corrente e a tensão quando o sistema está em funcionamento. Como os dados são transmitidos diretamente por meio de uma interface, tais dispositivos geralmente não possuem um display que indicam os valores de medição. Por outro lado, um medidor de potência portátil está projetado para medições ocasionais em diferentes pontos e, portanto, possui um visor e uma unidade de controle à qual os cabos de medição e os alicates amperímetros são conectados.
Para determinar os dados da linha, o medidor de potência deve medir a corrente e a tensão. Como a medição direta da tensão é realizada em paralelo com a carga, esta pode permanecer operacional. Entretanto, ao medir a corrente diretamente, o medidor de potência deve estar conectado em série com a carga e o circuito deve estar interrompido. A medição direta da corrente é ideal se a interrupção do circuito não for um problema ou se for instalado de forma permanente um medidor de potência fixo em um sistema. Para os usuários finais, existem contadores especiais com plugues e tomadas de corrente com contato de aterramento ou plugues CEE, nos quais pode ser simplesmente conectado o plugue do dispositivo do usuário final. Ao contrário da medição indireta, um medidor de potência desse tipo pode medir os cabos individuais sem precisar desconectar o cabo.
Um medidor de potência adequado para medição indireta de corrente está equipado com pelo menos um alicate amperímetro ou bobina de Rogowski, que deve envolver o cabo elétrico a ser medido. A medição é indutiva. Os alicates amperímetros e as bobinas de Rogowski já são diferenciados externamente. Os alicates amperímetros são rígidos e podem ser utilizados em qualquer lugar onde as partes sob tensão de uma máquina ou sistema sejam facilmente acessíveis. Os alicates amperímetros são frequentemente usados para fazer medições quando a corrente a ser medida pelo medidor de potência é relativamente baixa. Em geral, os alicates amperímetros podem ser usados até um máximo de 1200 A por fase. Devido ao seu design rígido, os alicates amperímetros são difíceis de usar em subdistribuidores e quadros de distribuição. Aqui é onde são usados os medidores de potência com bobinas Rogowski flexíveis. Estes anéis de corrente são ideais para medições de potência onde não há espaço suficiente para usar alicates amperímetros. As bobinas de Rogowski também são usadas para medir correntes significativamente maiores por fase. As bobinas de Rogowski podem determinar com precisão correntes de até 10.000 A.
A vantagem da medição indireta é que não é necessário conectar a linha de alimentação ao medidor de potência. Você pode realizar a medição sem interromper a produção ou os processos operacionais, pois não há necessidade de desconectar as linhas de fornecimento e, portanto, não há necessidade de desligar o sistema. O medidor de potência também não requer o uso de um cabo com grande seção para medir correntes mais altas. É por isso que muitas vezes é mais prático para o usuário utilizar um medidor de potência com medição indireta de corrente para medições móveis.
Um contador de potência também pode ser utilizado como contador para registrar a energia elétrica fornecida. Os contadores utilizados no ponto de transferência entre o fornecedor de energia e o cliente final também são contadores de potência. Para fins de faturamento, a potência fornecida pelo medidor é multiplicada pelo tempo correspondente. Existem medidores de potência verificados e modelos não verificáveis. 
Antes de adquirir um dispositivo para medir o consumo, é essencial esclarecer se você precisa de um medidor de potência verificável para o uso pretendido.
Um medidor de potência simples tem uma frequência de medição de aproximadamente 1 hertz. Um medidor de potência deste tipo é suficiente quando você só precisa registrar dados simples de potência. Agora, se você quiser registrar, por exemplo, correntes de partida, precisará de um medidor de potência com uma frequência de medição muito maior. Devido a que a elevada corrente de partida que ocorre ao arrancar determinadas máquinas normalmente dura apenas alguns milissegundos, a frequência de medição de um medidor de potência utilizado com essa finalidade deve ser de 128 Hz para poder registrar os valores de pico.
Em muitas aplicações, resulta vantajoso que os valores medidos e registrados com um medidor de potência possam ser transferidos imediatamente ou posteriormente para um computador ou outro dispositivo. Os dispositivos geralmente integram uma interface RS232 ou USB. Por outro lado, alguns medidores de potência têm uma interface Bluetooth por meio da qual os dados podem ser enviados diretamente para dispositivos móveis sem a necessidade de um cabo. O medidor de potência com interface Ethernet pode ser integrado diretamente em uma rede local. Posteriormente, podem ser estabelecidas conexões remotas para baixar os dados medidos ou para controlar o medidor de potência. Isso pode ser feito através de uma conexão VPN segura.
Para determinadas análises, é necessário registrar os dados de desempenho em intervalos regulares durante um período de tempo mais longo. Para isso, muitos medidores de energia integram um registro de dados que armazena os dados de medição com data e hora em um determinado intervalo. Após definir os parâmetros e conectar os cabos de medição, o medidor de potência funciona de forma autônoma. Após a conclusão da medição, os dados registrados podem ser transferidos para um PC para a análise. Por exemplo, os dados registrados pelo medidor de potência podem ser utilizados para determinar se a potência absorvida ou o consumo de energia oscila muito e se é especialmente alto em determinados momentos.
A calibração periódica conforme a ISO ou ENAC pode demonstrar que um medidor de potência cumpre as especificações de precisão especificadas. Mediante solicitação, os novos dispositivos podem ser fornecidos diretamente com um certificado de calibração válido. Se a recalibração do dispositivo nas instalações do usuário não for possível ou se os padrões internos de qualidade exigirem calibração externa, o medidor de potência deverá ser enviado a um laboratório de calibração adequado.
As normas EN ISO 50001 e EN 16247-1 são normas internacionais para a gestão da energia. Todos os anos são feitas novas previsões sobre o consumo de energia para o futuro. 
Naturalmente, espera-se que o consumo de energia aumente. Na realidade, economizar energia é muito simples. Se você pensar no que realmente constitui um consumo desnecessário de energia, por exemplo, em seu ambiente privado, você poderá identificar rapidamente o potencial de economia.
Se extrapolarmos isso para uma escala um pouco maior como, por exemplo, no âmbito industrial, comércio ou organizações, chegamos rapidamente a um potencial de economia energética muito maior. As empresas podem, evidentemente, obter a certificação segundo a norma ISO 50001 ou simplesmente considerar esta norma como um elemento de reflexão para melhorar sua eficiência econômica. Obviamente, aqueles que economizam energia podem obter imediatamente resultados econômicos positivos.
Sempre que há dinheiro envolvido, todos prestam mais atenção do que o normal, já que o dinheiro é o verdadeiro motor da inovação. Neste caso, o dinheiro é o que leva as pessoas a utilizar um medidor de potência para verificar o consumo de aparelhos e máquinas. É verdade que qualquer pessoa pode facilmente somar o consumo elétrico indicado nas placas de identificação dos aparelhos, mas isso geralmente não é suficiente. Se você deseja economizar energia com as máquinas e instalações da sua empresa, ou se deseja reduzir os custos de ar condicionado e refrigeração de seu hotel, você precisa utilizar um medidor de potência. Se você dispõe de pessoal especializado que mede, avalia e analisa os dados, perfeito. Mas você também pode contratar um consultor energético como prestador de serviços.
Um medidor de potência monofásico ou trifásico é como um pequeno sistema de gerenciamento de energia quando equipado com o software de avaliação apropriado. 
De acordo com a ISO 16247-1, uma empresa pode passar por uma auditoria energética inicial como uma introdução à redução do consumo de energia. Pode ser realizada por um consultor energético certificado. Este especialista sempre usará um medidor de potência para registrar os dados. A auditoria energética é basicamente uma parte da norma ISO 50001. Esta primeira parte cria a base para analisar o consumo energético dos aparelhos.
A PCE Instruments oferece o medidor de potência adequado para cada aplicação. Você também pode começar hoje mesmo a identificar um grande potencial de economia e utilizar um medidor de potência ou contratar um consultor energético externo para realizar a primeira fase da norma ISO 50001, a auditoria energética.
O medidor de potência pode ser classificado de acordo com seu princípio de funcionamento:
O medidor de potência analógico mede corrente e tensão de forma simultânea e direta. O valor medido é exibido em um display analógico.
Assim como em um medidor de potência analógico, a medição é feita diretamente. A única diferença é a visualização dos valores medidos, pois estes são exibidos em um display digital. Este tipo de medidor de potência geralmente integra uma memória. Isto permite que o usuário documente até mesmo potências baixas. Estes medidores de potência geralmente são projetados como dispositivos de bancada ou na forma de um multímetro, já que seu campo de aplicação geralmente é um laboratório ou oficina.
Quando um medidor de potência é utilizado para medir a potência de forma indireta, a corrente é determinada por meio de transformadores de corrente. O alicate amperímetro funciona como uma bobina. Quando o condutor de corrente induz uma corrente no alicate amperímetro, pode determinar a intensidade da corrente.
Para medir a corrente induzida e determinar a corrente real, são utilizados alicates amperímetros ou bobinas de Rogowski. Calculando a corrente medida indiretamente e a tensão medida diretamente, o medidor de potência utiliza a fórmula P = U * I para determinar a potência.
Um medidor de potência com medição indireta de corrente é utilizado sempre que houver correntes elevadas ou não for possível desconectar o condutor. A medição com alicates amperímetros tem outras vantagens: é possível medir várias fases simultaneamente e determinar a potência. Muitas vezes não importa se a fase está carregada simetricamente ou assimetricamente.
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O fator de potência descreve a relação entre a potência ativa e a potência aparente em redes de corrente alternada e trifásicas. Aqui, as cargas indutivas e capacitivas podem causar mudanças temporárias entre os picos de corrente e tensão e, portanto, potência reativa e aparente. A potência reativa não é utilizada, mas é uma carga para as redes elétricas e gera custos mais altos. Quanto menor for o deslocamento de fase φ entre corrente e tensão, menor será a proporção de potência reativa na potência ativa.
A potência aparente, potência ativa e potência reativa podem ser representadas no triângulo de potência como lados de um triângulo retângulo. O ângulo entre a potência aparente e a potência ativa mostra o desfase φ como um ângulo entre 0° e 90°. Se um lado do triângulo retângulo e um ângulo localizado na hipotenusa forem conhecidos, os lados restantes podem ser calculados a partir deles.
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S = potência aparente Q = potência reativa Q = potência reativa |
Se você utilizar um medidor de potência moderno para fazer medições em sistemas elétricos, poderá ler e salvar todos os valores individuais.
A potência nominal e o desfase são especificados na placa de identificação dos motores elétricos de corrente alternada.
Aqui estão dois exemplos:
| Motor 1 com | cos φ = 0,75 e potência nominal 1,0 kW | Potência aparente S = 1,0 kW / 0,75 | = 1,33 kW | Diferença 0,33 kW |
| Motor 2 com | cos φ = 0,92 e potência nominal 4.700 kW | Potência aparente S = 4.700 kW / 0,92 | = 5.109,70 kW | Diferença 409,70 kW |
Portanto, o fator de potência tem um impacto particularmente forte em aparelhos elétricos de alta potência. Quando um cálculo não for possível ou demora muito para ser realizado, você pode determinar o fator de potência utilizando um medidor de potência adequado. O fator de potência determinado como cos φ refere-se à frequência fundamental. É por isso que, se ocorrerem harmônicos no sistema, pode se desviado da relação entre potência ativa e potência aparente.
Para aumentar o fator de potência de uma máquina ou sistema elétrico, componentes indutivos e capacitivos podem ser combinados. Enquanto os elementos indutivos fazem com que o pico de corrente ocorra mais tarde, os elementos capacitivos fazem com que a corrente ocorra antes da tensão. Se ambos forem combinados corretamente, o alinhamento oposto leva ao cancelamento parcial ou completo do desfase.
No planejamento e fabricação de motores elétricos, geradores, transformadores e máquinas elétricas, é possível compensar as correntes reativas com componentes adicionais. Isto permite alcançar fatores de potência elevados. No entanto, você pode aumentar o fator de potência com medidas subsequentes. Você pode determinar o fator de potência atual utilizando um medidor de potência. Depois que as medidas de compensação forem aplicadas, você pode usar novamente o medidor de potência para verificar se as alterações surgiram efeitos.
A potência reativa necessária e o ciclo de trabalho médio das cargas são fatores decisivos para determinar se você deve utilizar um sistema de compensação fixo ou um sistema de compensação regulado. Com uma potência reativa constante e um tempo de conexão longo, os sistemas de compensação fixo individuais ou em grupo costumam ser a solução mais econômica.
Os sistemas de compensação fixa geralmente são atribuídos diretamente à carga indutiva com o componente de potência reativa excessivo. Funcionam com um valor de potência fixo que é ajustado à carga respectiva. Um sistema de compensação fixo é utilizado, por exemplo, para transformadores de distribuição, para motores em operação contínua ou alta potência reativa sem carga e para grandes máquinas com linhas de alimentação longas ou curtas.
Os sistemas de compensação regulados são normalmente utilizados em sistemas com grandes flutuações de consumo. Um regulador permite a comutação automática por etapas dos distintos elementos de compensação. Desta forma, o sistema pode compensar adequadamente os desfases, mesmo com grandes flutuações de potência, para manter o fator de potência desejado. Os sistemas de compensação dinâmica são usados em sistemas de distribuição de energia com ciclos de carga rápidos dos equipamentos como soldadores, prensas, puncionadeiras, trituradores ou transportadores e elevadores. Estes sistemas dinâmicos permitem uma resposta imediata às flutuações com um número quase infinito de ciclos de comutação e também eliminam as quedas de tensão da rede.
Em princípio, o preço da energia fornecida não depende de se a mesma é utilizada ou em que âmbito. Portanto, a energia desperdiçada custa o mesmo que a energia utilizada. Independentemente de os preços da energia estarem altos ou baixos, ou de se aplicam condições padrão ou especiais, desperdiçar energia aumenta desnecessariamente o custo de bens e serviços. No caso das instalações e de organizações públicas, o desperdício de energia aumenta os custos para os usuários e, portanto, para os contribuintes. Em residências onde cada um paga sua própria conta de energia, o desperdício de energia aumenta o custo de vida sem nenhum valor agregado real.
Além disso, o enorme aumento no consumo de energia em todo o mundo também tem um impacto negativo no clima e na disponibilidade de recursos limitados. A eficiência energética significa que a energia não é desperdiçada, mas que a mesma quantidade é obtida com menos consumo de energia. Há potencial de melhoria em muitas áreas. Com um medidor de potência, você pode medir seletivamente o consumo atual e então determinar o potencial de economia.
A energia normalmente é oferecida e cobrada dos clientes a um preço base fixo por ano ou mês e a um preço de energia por quilowatt-hora com base no consumo. Embora seja verdade que usuários com alto consumo geralmente obtêm condições mais favoráveis, é igualmente provável que o desperdício seja economicamente inviável para eles. Com o modelo inclusivo, o preço acordado inclui os custos de energia, as taxas de rede e todos os impostos e taxas. Com o modelo exclusivo, apenas o preço da energia é acordado, e todos os outros componentes (taxas de rede, impostos e taxas comuns) são repassados igualmente.
Os fornecedores de energia compram antecipadamente uma parte da eletricidade que fornecerão diretamente aos produtores de eletricidade. O restante é comprado a curto prazo na bolsa de eletricidade. Os produtores de energia podem vender o excesso de eletricidade gerada na bolsa de eletricidade a curto prazo. No entanto, eles também podem comprar eletricidade se a compra for mais favorável do que sua própria geração. Em empresas com grandes necessidades energéticas, são elaborados planos para garantir custos de geração e fornecimento de eletricidade favoráveis, que levam em consideração as tarifas da rede e a segurança do fornecimento.
Os operadores de rede são responsáveis por dimensionar e manter suas redes com base nas necessidades de maneira segura, eficiente e econômica. Seguro significa que as causas técnicas não causam interrupções no fornecimento de energia e que pessoas, animais e propriedades não são colocados em risco. Eficiente significa que os sistemas técnicos devem ser planejados, instalados e operados de tal forma que ocorram apenas perdas mínimas de energia na rede. Econômico significa que os investimentos adicionais tecnicamente complexos, como transformadores e linhas de energia, somente sejam instalados se forem necessários para o fornecimento.
Para operações industriais ou comerciais com altas necessidades de eletricidade, as seções transversais das linhas de fornecimento devem ser suficientemente grandes. As empresas que otimizam suas necessidades energéticas também contribuem para que os operadores da rede não tenham que planejar e implementar expansões de rede desnecessariamente grandes. O operador da rede pode exigir um subsídio para os custos de construção ou reforço dos sistemas de distribuição locais da rede de baixa tensão. No entanto, isto não pode cobrir mais da metade dos custos realmente necessários.
Seja no setor privado, empresarial ou público, todos devem estar interessados em não desperdiçar a energia fornecida. Algumas medidas para aumentar a eficiência energética recebem subsídios públicos, outras estão regulamentadas por leis e portarias. Para poder calcular quais mudanças podem levar à maior economia, você pode verificar o consumo de energia dos sistemas e aparelhos com um medidor de potência.
