Измерение электрической энергии в цепях переменного тока
· Общие сведения
В цепях переменного тока для измерения активной энергии в основном используются однофазные и трехфазные счетчики индукционной системы [1]. Для измерения активной энергии в однофазных и трехфазных цепях однофазные счетчики включают по схемам, аналогичным схемам включения ваттметров (см. разд. 2.6).
В трехпроводных трехфазных цепях для измерения активной энергии применяют двухэлементные объединяющие измерительные системы двух однофазных счетчиков.
Для измерения активной энергии в четырехпроводных цепях трехфазного тока применяют трехэлементные счетчики.
Реактивную энергию WРкак при симметричной, так и при несимметричной нагрузке в трехфазной цепи измеряют трехфазными индукционными счетчиками реактивной энергии.
· Индукционный счетчик электрической энергии
Счётчик электрической энергии ‒ это электроизмерительный прибор для учёта электроэнергии, получаемой потребителем от сети за определённый промежуток времени. По характеру выполняемого измерения счетчики электроэнергии (СЭ) относятся к интегрирующим измерительным приборам.
Рис. 2.18. Внешний вид индукционного однофазного
счетчика электроэнергии
На рис. 2.19 показано устройство индукционного счетчика для измерения электроэнергии в цепях однофазного переменного тока. Основное отличие индукционного СЭ от показывающих приборов индукционной системы со стрелочным или световым указателем состоит в том, что его подвижная часть в виде алюминиевого диска 6 не связана пружиной и может свободно вращаться, причём каждому её обороту соответствует определённое значение измеряемой величины.
Индукционный счетчик имеет два электромагнита 1 и 2. Электромагнит 1 снабжен токовой катушкой с малым числом витком и проводом относительно большого сечения, а электромагнит 2 выполнен в виде магнитопровода 3 с многовитковой катушки напряжения. Токовая катушка включена в измерительную цепь последовательно, а катушка напряжения – параллельно. Протекающие по катушкам токи создают в электромагнитах переменные магнитные потоки Фu от протекающего тока в катушке напряжения и ФI – от тока в токовой катушке. В результате взаимодействия потока Фuс вихревыми токами, индуктируемыми в диске 6 потоком ФI, возникает вращающий момент, пропорциональный мощности Р, потребляемая активной нагрузкой 7 (на рис. 2.19 – электрические лампы накаливания).
Рис. 2.19. Устройство индукционного однофазного счетчика электроэнергии
Количество оборотов n подвижной части (диска) за время t пропорционально электроэнергии W измеряемой счетчиком:
n = KCW = KCPt, (2.21)
где КС – конструктивная постоянная счетчика, Р – мощность нагрузки
Результат измерения электроэнергии в киловатт-часахопределяют по показаниям счётного механизма 4, соединённого червячной передачей с осью диска.
Счетчики электроэнергии переменного тока применяют как квартирные счётчики электроэнергии и для учёта расхода электроэнергии в электроприводах, осветительных сетях, коммунальном хозяйстве и т. п. Погрешность измерения индукционных однофазных счетчиков составляет 1 – 2,5%.
· Электронный счетчик электроэнергии
В последнее время получили распространение однофазные и трехфазные электронные счетчики учета активной, реактивной и полной электроэнергии. Их основными достоинствами являются высокая точность, возможность телеметрической передачи показаний счетчика, учет электроэнергии по двухставочному тарифу (день/ночь).
Рис. 2.20. Внешний вид электронного однофазного счетчика электроэнергии
Ниже представлена упрощенная структурная схема однофазного электронного счетчика, включенного через трансформаторы тока (ТТ) и напряжения (ТН) в цепь для измерения активной мощности приемника с сопротивлением нагрузки ZН.
Рис. 2.21. Структурная схема однофазного электронного счетчика электроэнергии
Принцип действия счетчика заключается в непрерывном преобразовании текущих мгновенных значений синусоидальных тока i и напряжения u с помощью аналого-цифрового преобразователя(АЦП) через малые интервалы времени, задаваемые процессором, в числовые эквиваленты, последующем вычислении процессором активной мощности и электроэнергии и фиксации результатов вычислений в регистрирующем устройстве с помощью электровакуумных, жидкокристаллических или других индикаторов [1].
Электронный счетчик не содержит подвижных частей, а программирование процессора позволяет эффективно использовать его для телеметрической передачи данных в автоматизированных системах коммерческого учета электроэнергии (АСКУЭ), для анализа суточных графиков нагрузки, многотарифного расчета за электроэнергию и т. п.
Электронный счетчик применим и для измерений энергии в цепях постоянного тока при наличии датчиков постоянного тока и напряжения и соответствующем программировании процессора.
Дата добавления: 2016-04-11; просмотров: 8475;