Исследование методов измерения расхода электрической энергии на промышленных предприятиях

Размещено на http://www.allbest.ru/

Лабораторная работа

на тему: Исследование методов измерения расхода электрической энергии на промышленных предприятиях

1. Принцип действия и устройство индукционных счетчиков

Для измерения израсходованной или выработанной энергии в сетях переменного тока промышленной частоты обычно применяются счетчики индукционной системы. Счетчик представляет собой измерительную ваттметровую систему и принадлежит не к показывающим, а к интегрирующим (суммирующим) приборам. Поэтому угол поворота подвижной части не ограничен, и она вращается с частотой вращения, пропорциональной значению мощности. Очевидно, что в этом случае количеством оборотов подвижной части можно измерять электроэнергию, определяемую как произведение мощности на время.

Рассмотрим принцип действия трехфазных счетчиков активной энергии. Как известно, активную мощность в трехфазной трехпроводной цепи можно измерить с помощью двух ваттметров, включенных по схеме, приведенной на рисунке 1. Мощность всей системы определяется как алгебраическая сумма показаний обоих ваттметров:

, Вт,

где U₁, U₂, U₃ - соответственно фазные напряжения, В; I₁, I₂, I₃ - соответственно фазные токи, А; ₁, ₂, ₃ - угол сдвига между фазными токами и напряжениями.

При равномерной и симметричной нагрузке фаз:

, Вт,

где U_л - линейное напряжение сети, В; I_л - линейный ток сети, А; - угол сдвига между U_л и I_л.

Соответственно для измерения активной энергии в этой цепи можно применять два однофазных счетчика, включенных по такой же схеме. Расход электроэнергии можем определить как алгебраическую сумму значений, измеренных счетчиками. Если же объединить два однофазных счетчика так, чтобы их вращающие элементы действовали на диски, имеющие одну общую ось (рисунок 1), то получим трехфазный счетчик. В трехфазной четырехпроводной цепи расход электроэнергии измеряется трехэлементным счетчиком, элементы которого включаются на фазные напряжения и токи. Вращающие элементы этих счетчиков воздействуют на три (счетчик СА4-ТУ) или два диска (счетчик СА4-И672М).

Реактивная мощность трехфазной цепи при полной симметрии нагрузок определяется по формуле:

, Вар.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 1. Принципиальная схема измерения мощности

Если в трехфазном счетчике активной электроэнергии изменить схему включения так, что между током и напряжением, подводимым к каждому элементу, будет дополнительный сдвиг 90 (рисунок 2), то мы превратим его в счетчик реактивной энергии sin = cos (90 ).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 2. Схема счетчика реактивной энергии

Из этих рисунков видно, что в первом элементе ток I_A сопрягается с напряжением не U_AB (как в счетчике активной энергии), а U_BC. При чисто активной нагрузке I_A совпадает с U_A и сдвинут относительно U_BC на 90. Если же между I_A и U_A существует сдвиг на угол , то ток I_A относительно напряжения U_BC будет сдвинут на угол (90). Аналогично 90-градусный сдвиг получен и в других вращающих элементах.

Для измерения реактивной энергии предназначен также двухэлементный счетчик с 90-градусным сдвигом с разделенными последовательными обмотками, схема которого приведена на рисунке 3а. Особенностью такого счетчика является наличие в каждом вращающем элементе двух последовательных обмоток, по которым протекают токи разных фаз. Направление намотки противоположны. Поэтому вращающий момент пропорционален геометрической разности протекающих токов (если число витков в обеих обмотках условно принять одинаковым). Необходимо обратить внимание на следующее обстоятельство: несмотря на то что счетчик двухэлементный, к нему подводят токи всех трех фаз или токи двух фаз и нулевого провода. Таким образом, наряду с трехэлементным счетчиком, счетчик с разделенными обмотками может применяться и в трех- и в четырехпроходных сетях.

Для учета реактивной энергии в сети без нулевого провода широко применяются более простые двухэлементные трехфазные счетчики с 60-градусным сдвигом, рисунок 3.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 3. Схемы счетчиков реактивной энергии:

а) с разделенными последовательными обмотками;

б) с 60-градусным сдвигом.

2. Классификация и технические характеристики счетчиков

В энергетике используются счетчики однофазные и трехфазные. Однофазные счетчики применяют для учета расхода электроэнергии потребителями, питание которых осуществляется однофазным током (в основном бытовых). Для учета электроэнергии в трехфазных сетях применяют трехфазные счетчики.

Трехфазные счетчики классифицируются следующим образом.

По роду измеряемой энергии - счетчики активной и реактивной энергии. трехфазный счетчик ток переменный

В зависимости от схемы электроснабжения, для которой они предназначены, делятся на трехпроводные счетчики, работающие в сети без нулевого провода, и четырехпроводные, работающие в сети с нулевым проводом.

По способу включения счетчики можно разделить на 3 группы:

Счетчики непосредственного включения (прямого включения), включаются в сеть без измерительных трансформаторов. Такие счетчики выпускают для сетей 0,4/0,23 кВ на токи до 100 А 1.

Счетчики полукосвенного включения, своими токовыми обмотками включаются через трансформаторы тока. Обмотки напряжения включаются непосредственно в сеть. Область применения - сети до 1 кВ.

Счетчики косвенного включения, включают в сеть через трансформаторы тока и трансформаторы напряжения. Область применения - сети выше 1 кВ. Изготовляются двух типов.

Трансформаторные счетчики предназначены для включения через измерительные трансформаторы, имеющие определенные заданные коэффициенты трансформации. Эти счетчики имеют десятичный пересчетный коэффициент (10ⁿ).

Трансформаторные универсальные счетчики предназначены для включения через измерительные трансформаторы, имеющие любые коэффициенты трансформации. Для универсальных счетчиков пересчетный коэффициент определяется по коэффициентам трансформации установленных измерительных трансформаторов.

В зависимости от назначения счетчику присваивают условное обозначение. В обозначениях счетчиков буквы и цифры обозначают: С - счетчик; О - однофазный; А - активной энергии; Р - реактивной энергии; У - универсальный; 3 или 4 для трех- или четырехпроводной сети.

Если на табличке счетчика поставлена буква М, это значит, что счетчик предназначен для работы и при отрицательных температурах (-15С).

Техническая характеристика счетчика определяется следующими основными параметрами:

Номинальное напряжение и номинальный ток - у трехфазных счетчиков указываются в виде произведения числа фаз на номинальные значения тока и напряжения, у четырехпроводных счетчиков указываются линейные и фазные напряжения. Номинальное напряжение счетчиков прямого и полукосвенного включения должно соответствовать номинальному напряжению сети, а счетчиков косвенного включения - вторичному номинальному напряжению трансформаторов напряжения.

Точно так же номинальный ток счетчика косвенного или полукосвенного включения должен соответствовать вторичному номинальному току трансформатора тока (5 или 1 А). Счетчики допускают длительную перегрузку по току без нарушения правильности учета: трансформаторные и трансформаторные универсальные - 120%; счетчики прямого включения - 200% и более (в зависимости от типа).

Класс точности счетчика - это его наибольшая допустимая относительная погрешность, выраженная в процентах. В соответствии с ГОСТ 6570-75* счетчики активной энергии изготавливают с классами точности 0,5; 1,0; 2,0; 2,5; счетчики реактивной энергии - с классами точности 1,5; 2,0; 3,0.

Передаточное число счетчика - это число оборотов его диска, соответствующее единице измеряемой энергии. Например, 1 кВтч соответствует 450 оборотам диска. Передаточное число указывается на табличке счетчика.

Постоянная счетчика - это значение энергии, которое он измеряет за 1 оборот диска. Если передаточное число имеет размерность «оборот на киловатт-час», то его постоянная С определяется по выражению:

, Втс/обор,

где С - постоянная счетчика.

Чувствительность счетчика определяется наименьшим значением тока (в процентах к номинальному) при номинальном напряжении и cos=1 (sin=1), который вызывает вращение диска без остановки. При этом допускается одновременное перемещение не более двух роликов счетного механизма. Порог чувствительности не должен превышать: 0,4% - счетчиков класса точности 0,5; 0,5% - для счетчиков класса точности 1,0; 1,5; 2 и 1,0% - для счетчиков класса точности 2,5 и 3,0.

Емкость счетного механизма определяется числом часов работы счетчика при номинальных напряжении и токе, по истечении которых счетчик дает первоначальные показания. Согласно ГОСТ 6570-75 емкость должна быть не менее 1500 ч.

Собственное потребление мощности (активной и полной) обмотками счетчиков ограничено стандартом. Так, для трансформаторных и трансформаторных универсальных счетчиков потребляемая мощность в каждой токовой цепи при номинальном токе не должна превышать 2,5 ВА для всех классов точности, кроме 0,5. Мощность, потребляемая одной обмоткой напряжения счетчиков до 250 В: для классов точности 0,5; 1; 1,5 - активная 3 Вт, полная 12 ВА, для классов точности 2,0; 2,5; 3,0 - соответственно 2 Вт и 8 ВА.

На табличках некоторых счетчиков имеется надпись «Со стопором» или «Обратный ход застопорен». Стопор препятствует вращению диска против направления, указанного стрелкой. Импортные счетчики могут иметь условно-графическое обозначение стопора.

Размещено на Allbest.ru