Elektros energijos matavimas

Elektros gaminys pagal paskirtį sunaudoja (generuoja) aktyviąją energiją, sunaudotą naudingam darbui atlikti. Esant pastoviai įtampai, srovei ir galios koeficientui, suvartojamos (sugeneruotos) energijos kiekis nustatomas pagal santykį Wp = UItcosφ = Pt

čia P = UIcosφ — gaminio aktyvioji galia; t yra darbo trukmė.

SI energijos vienetas yra džaulis (J). Praktiškai vatų NS valandai (tu NS h) vis dar naudojamas nesisteminis matavimo vienetas. Ryšys tarp šių vienetų yra toks: 1 Wh = 3,6 kJ arba 1 W s = 1 J.

Nutrūkstamos srovės grandinėse sunaudotos ar pagamintos energijos kiekis matuojamas indukcija arba elektroniniu būdu elektrometrais.

Struktūriškai indukcinis skaitiklis yra mikroelektrinis variklis, kiekvienas rotoriaus apsisukimas atitinka tam tikrą elektros energijos kiekį. Skaitiklio rodmenų ir variklio apsisukimų skaičiaus santykis vadinamas pavarų skaičiumi ir nurodomas prietaisų skydelyje: 1 kW NS h = N disko apsisukimų skaičius.Pavarų skaičius nustato skaitiklio konstantą C = 1 / N, kW NS h / aps.; ° С=1000-3600 / N W NS s / aps.

SI skaitiklio konstanta išreiškiama džauliais, nes apsisukimų skaičius yra bematis dydis. Aktyvūs energijos skaitikliai gaminami tiek vienfaziams, tiek trifaziams ir keturių laidų trifaziams tinklams.

Ryžiai. 1... Matavimo prietaisų prijungimo prie vienfazio tinklo schema: a — tiesioginė, b — matavimo transformatorių serija

Vienfazis skaitiklis (1 pav., a) elektros energija turi dvi apvijas: srovės ir įtampos ir gali būti prijungtas prie tinklo pagal schemas, panašias į vienfazių vatmetrų perjungimo schemas. Norint pašalinti klaidas įjungiant skaitiklį, taigi ir energijos matavimo klaidas, visais atvejais rekomenduojama naudoti skaitiklio perjungimo grandinę, nurodytą ant jo išėjimus dengiančio dangtelio.

Pažymėtina, kad pasikeitus srovės krypčiai vienoje iš skaitiklio ritių, diskas pradeda suktis kita kryptimi. Todėl prietaiso srovės ritė ir įtampos ritė turi būti įjungtos, kad imtuvui sunaudojus elektros energiją skaitiklis suktųsi rodyklės nurodyta kryptimi.

Srovės išėjimas, žymimas raide G, visada yra prijungtas prie maitinimo pusės, o antroji srovės grandinės išvestis, žymima raide I. Be to, įtampos ritės išėjimas, vienpolis su išėjimu G srovės ritė, taip pat prijungta prie maitinimo šaltinio šono.

Kai įjungiate matavimo prietaisus per matavimo transformatorių Srovės transformatoriai turi vienu metu atsižvelgti į srovės transformatorių ir įtampos transformatorių apvijų poliškumą (1 pav., b).

Skaitikliai gaminami naudoti tiek su bet kokiais srovės transformatoriais, tiek su įtampos transformatoriais – universaliais, kurių simbolio žymėjime pridedama raidė U, tiek su transformatoriais, kurių vardiniai transformacijos koeficientai nurodyti jų vardinėje plokštelėje.

1 pavyzdys. Universalus skaitiklis su parametrais Up = 100 V ir I = 5 A naudojamas su srovės transformatoriumi, kurio pirminė srovė yra 400 A ir antrinė srovė 5 A, ir įtampos transformatorių, kurio pirminė įtampa yra 3000 V ir a. antrinė įtampa 100 V.

Nustatykite grandinės konstantą, iš kurios reikia padauginti skaitiklio rodmenis, kad rastumėte sunaudotos energijos kiekį.

Grandinės konstanta randama kaip srovės transformatoriaus transformacijos koeficiento sandauga pagal įtampos transformatoriaus transformacijos koeficientą: D = kti NS ktu= (400 NS 3000)/(5 NS 100) =2400.

Kaip ir vatmetrai, taip ir matavimo prietaisai gali būti naudojami su skirtingais matavimo keitikliais, tačiau tokiu atveju reikia perskaičiuoti rodmenis.

2 pavyzdys. Matavimo prietaisas, skirtas naudoti su srovės transformatoriumi, kurio transformacijos koeficientas kti1 = 400/5 ir įtampos transformatoriumi, kurio transformacijos koeficientas ktu1 = 6000/100, naudojamas energijos matavimo schemoje su kitais transformatoriais, kurių transformacijos koeficientai yra tokie: kti2 = 100/5 ir ktu2 = 35000/100.Nustatykite grandinės konstantą, iš kurios reikia padauginti skaitiklio rodmenis.

Grandinės konstanta D = (kti2 NS ktu2) / (kti1 NS ktu1) = (100 NS 35 000) / (400 NS 6000) = 35/24 = 1,4583.

Trifaziai skaitikliai, skirti matuoti energiją trijų laidų tinkluose, yra struktūriškai du kombinuoti vienfaziai skaitikliai (2 pav., a, b). Jie turi dvi srovės ir dvi įtampos rites. Paprastai tokie skaitikliai vadinami dviejų elementų.

Viskas, kas pasakyta aukščiau, apie būtinybę stebėti prietaiso apvijų poliškumą ir su juo naudojamų matavimo transformatorių apvijas vienfazių skaitiklių perjungimo grandinėse, visiškai taikoma perjungimo schemoms, trifaziams skaitikliams.

Norint atskirti elementus vienas nuo kito trifaziuose skaitikliuose, išėjimai papildomai žymimi skaičiais, tuo pačiu nurodančiais prie išėjimų prijungto tiekimo tinklo fazių seką. Taigi prie išvadų, pažymėtų skaičiais 1, 2, 3, prijunkite fazę L1 (A), prie gnybtų 4, 5 - fazę L2 (B) ir prie gnybtų 7, 8, 9 - fazę L3 (C).

Skaitiklių rodmenų, įtrauktų į transformatorius, apibrėžimas yra aptartas 1 ir 2 pavyzdžiuose ir visiškai taikomas trifaziams skaitikliams. Atkreipkite dėmesį, kad skaičius 3, stovintis matavimo prietaiso skydelyje prieš transformacijos koeficientą kaip daugiklis, kalba tik apie būtinybę naudoti tris transformatorius, todėl į jį neatsižvelgiama nustatant pastovią grandinę.

3 pavyzdys... Nustatykite universalaus trifazio skaitiklio, naudojamo su srovės ir įtampos transformatoriais, grandinės konstantą, 3 NS 800 A / 5 ir 3 x 15000 V / 100 (įrašo forma tiksliai pakartoja įrašą valdymo skydelyje).

Nustatykite grandinės konstantą: D = kti NS ktu = (800 x 1500)/(5-100) =24000

Ryžiai. 2. Trifazių skaitiklių prijungimo prie trijų laidų schemos: a-tiesiogiai aktyviajai (prietaisas P11) ir reaktyviajai (prietaisas P12) energijai matuoti, b — per srovės transformatorius aktyviajai energijai matuoti

Yra žinoma, kad keičiant galios koeficientas esant skirtingoms srovėms, galiu gauti tą pačią UIcos vertę su aktyvia galiaφ, taigi, aktyvusis srovės komponentas Ia = Icosφ.

Padidinus galios koeficientą, sumažėja srovė I esant tam tikrai aktyviajai galiai, todėl pagerėja perdavimo linijų ir kitos įrangos panaudojimas. Sumažėjus galios koeficientui esant pastoviai aktyviajai galiai, būtina padidinti gaminio sunaudotą srovę I, dėl to padidėja perdavimo linijos ir kitos įrangos nuostoliai.

Todėl gaminiai su mažu galios koeficientu sunaudoja papildomos energijos iš šaltinio. ΔWp reikalingas nuostoliams, atitinkantiems padidintą srovės vertę, padengti. Ši papildoma energija yra proporcinga gaminio reaktyviajai galiai ir, jei srovės, įtampos ir galios koeficiento reikšmės laikui bėgant yra pastovios, ją galima rasti santykiu ΔWp = kWq = kUIsinφ, kur Wq = UIsinφ — reaktyvioji galia (tradicinė koncepcija).

Proporcingumas tarp elektros gaminio reaktyviosios energijos ir papildomos generuojamos stoties energijos išlaikomas net ir laikui bėgant kintant įtampai, srovei ir galios koeficientui. Praktiškai reaktyvioji energija matuojama ne sistemos bloku (var NS h ir jo dariniais – kvar NS h, Mvar NS h ir kt.), naudojant specialius skaitiklius, kurie savo struktūra yra visiškai panašūs į aktyviosios energijos skaitiklius ir skiriasi tik perjungimu. apvijų grandinės (žr. 2 pav., a, įrenginys P12).

Visi skaičiavimai, susiję su skaitiklių išmatuotos reaktyviosios energijos apskaičiavimu, yra panašūs į pirmiau pateiktus aktyviosios energijos skaitiklių skaičiavimus.

Atkreiptinas dėmesys, kad į įtampos apvijoje sunaudotą energiją (žr. 1, 2 pav.) skaitiklis neatsižvelgia, o visas išlaidas padengia elektros gamintojas, o sunaudojamą energiją – įrenginio srovės grandinė. yra atsižvelgiama į skaitiklį, t.y. išlaidos šiuo atveju priskiriamos vartotojui.

Be energijos, naudojant galios matuoklius galima nustatyti kai kurias kitas apkrovos charakteristikas. Pavyzdžiui, pagal reaktyviosios ir aktyviosios energijos skaitiklių rodmenis galite nustatyti vidutinės svertinės tgφ apkrovos vertę: tgφ = Wq / Wp, Gkur vs — energijos kiekis, į kurį atsižvelgia aktyviosios energijos skaitiklis tam tikram. laiko tarpas, Wq – tas pats , bet reaktyviosios energijos skaitiklis atsižvelgia į tą patį laikotarpį. Žinodami tgφ, iš trigonometrinių lentelių raskite cosφ.

Jei abu skaitikliai turi tą patį perdavimo skaičių ir grandinės konstantą D, galite rasti tgφ apkrovą tam tikram momentui.Tuo tikslu tuo pačiu laiko intervalu t = (30 — 60) s vienu metu skaitomas reaktyviosios energijos skaitiklio apsisukimų skaičius nq ir aktyviosios energijos skaitiklio apsisukimų skaičius np. Tada tgφ = nq / np.

Esant pakankamai pastoviai apkrovai, iš aktyviosios energijos skaitiklio rodmenų galima nustatyti jo aktyviąją galią.

4 pavyzdys… Transformatoriaus antrinėje apvijoje yra aktyviosios energijos skaitiklis, kurio perdavimo skaičius yra 1 kW x h = 2500 aps./min. Skaitiklių apvijos jungiamos per srovės transformatorius, kurių kti = 100/5, ir įtampos transformatorius, kurių ktu = 400/100. Per 50 sekundžių diskas padarė 15 apsisukimų. Nustatykite aktyviąją galią.

Pastovi grandinė D = (400 NS 100)/(5 x 100) =80. Atsižvelgiant į pavaros santykį, skaitiklio konstanta C = 3600 / N = 3600/2500 = 1,44 kW NS s / aps. Atsižvelgiant į pastovią schemą C '= CD = 1,44 NS 80= 115,2 kW NS s / aps.

Taigi n diskų apsisukimų atitinka suvartojamos galios Wp = C'n = 115,2 [15 = 1728 kW NS su. Todėl apkrovos galia P = Wp / t = 17,28 / 50 = 34,56 kW.