Elektromos energia mérése

Az elektromos termék rendeltetésének megfelelően hasznos munkavégzéshez felhasznált aktív energiát fogyaszt (generál). Állandó feszültség, áram és teljesítménytényező mellett az elfogyasztott (termelt) energia mennyiségét a Wp = UItcosφ = Pt arány határozza meg.

ahol P = UIcosφ – a termék aktív teljesítménye; t a munka időtartama.

Az energia SI mértékegysége a joule (J). A gyakorlatban továbbra is nem szisztematikus mértékegységet használnak a watt NS óra (tu NS h) meghatározására. Ezen egységek közötti kapcsolat a következő: 1 Wh = 3,6 kJ vagy 1 W s = 1 J.

A szakaszos áramkörökben az elfogyasztott vagy előállított energia mennyiségét indukcióval vagy elektronikusan elektrométerekkel mérik.

Szerkezetileg az indukciós számláló egy mikroelektromos motor, a forgórész minden egyes fordulata egy bizonyos mennyiségű elektromos energiának felel meg. A számláló értékek és a motor fordulatszáma közötti arányt áttételnek nevezik, és a műszerfalon van feltüntetve: 1 kW NS h = a tárcsa N fordulata.Az áttétel határozza meg a számláló állandót C = 1 / N, kW NS h / fordulat; ° С=1000-3600 / É W NS s / ford.

SI-ben a számlálóállandót joule-ban fejezzük ki, mivel a fordulatok száma dimenzió nélküli mennyiség. Az aktív energiamérőket egyfázisú, valamint három- és négyvezetékes háromfázisú hálózatokhoz egyaránt gyártják.

Rizs. 1... A mérőeszközök egyfázisú hálózatra történő csatlakoztatásának sémája: a — közvetlen, b — mérőtranszformátorok sorozata

Az egyfázisú mérő (1. ábra, a) elektromos energiának két tekercselése van: áram és feszültség, és az egyfázisú wattmérők kapcsolási sémáihoz hasonló sémák szerint csatlakoztatható a hálózathoz. A mérő bekapcsolásakor és ezáltal az energiamérés során fellépő hibák kiküszöbölésére minden esetben javasolt a mérő kimeneteit fedő burkolaton feltüntetett kapcsolókör alkalmazása.

Meg kell jegyezni, hogy amikor a mérőműszer egyik tekercsében az áram iránya megváltozik, a lemez a másik irányba kezd forogni. Ezért a készülék áramtekercset és a feszültségtekercset be kell kapcsolni, hogy amikor a vevő áramot fogyaszt, a számláló a nyíl által jelzett irányba forogjon.

A G betűvel jelölt áramkimenet mindig a tápoldalra csatlakozik, az áramkör második kimenete pedig I betűvel jelölve. Ezenkívül a feszültségtekercs kimenete, egypólusú a G kimenetével. áramtekercs, szintén a tápegység oldalára van csatlakoztatva.

Amikor bekapcsolja a mérőműszereket a mérőtranszformátoron keresztül.Az áramváltóknak egyidejűleg figyelembe kell venniük az áramváltók és a feszültségváltók tekercseinek polaritását (1. ábra, b).

A mérőket minden áramváltóhoz és feszültségtranszformátorhoz - univerzális, amelynek szimbólummegjelölése U betűvel egészítik ki, másrészt olyan transzformátorokhoz gyártják, amelyek névleges átalakítási aránya az adattáblán van feltüntetve.

1. példa: Up = 100 V és I = 5 A paraméterekkel rendelkező univerzális mérőt 400 A primer áramú és 5 A szekunder áramú áramváltóval és 3000 V primer feszültségű feszültségtranszformátorral használunk. 100 V szekunder feszültség.

Határozza meg azt az áramköri állandót, amellyel a mérőállást meg kell szorozni az elfogyasztott energia mennyiségének meghatározásához.

Az áramköri állandót az áramváltó transzformációs arányának szorzataként találjuk meg a feszültségváltó transzformációs arányával: D = kti NS ktu= (400 NS 3000)/(5 NS 100) =2400.

A wattmérőkhöz hasonlóan a mérőeszközök is használhatók különböző mérőátalakítókkal, de ebben az esetben szükséges a leolvasások újraszámítása.

2. példa A kti1 = 400/5 transzformációs arányú áramváltóhoz és a ktu1 = 6000/100 transzformációs arányú feszültségtranszformátorhoz való használatra tervezett mérőeszközt más transzformátorok energiamérési sémájában használnak ilyen transzformációs arányokkal: kti2 = 100/5 és ktu2 = 35000/100.Határozza meg azt az áramköri állandót, amellyel a számlálót meg kell szorozni.

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

A háromvezetékes hálózatok energiamérésére tervezett háromfázisú mérők szerkezetileg két kombinált egyfázisú mérő (2. ábra, a, b). Két áramtekercse és két feszültségtekercse van. Általában az ilyen számlálókat kételemesnek nevezik.

Mindaz, amit a fentiekben elmondtunk arról, hogy be kell tartani a készülék tekercseinek polaritását és a vele együtt használt mérőtranszformátorok tekercseit az egyfázisú mérők kapcsolási áramköreiben, teljes mértékben a kapcsolási sémákra, a háromfázisú mérőkre vonatkozik.

A háromfázisú mérőben az elemek egymástól való megkülönböztetése érdekében a kimeneteket ezenkívül számokkal jelöljük, amelyek egyidejűleg jelzik a kimenetekhez csatlakoztatott táphálózat fázisainak sorrendjét. Így az 1, 2, 3 számokkal jelölt következtetésekhez csatlakoztassa az L1 (A) fázist, a 4, 5 - L2 (B) és a 7, 8, 9 - L3 (C) fázist.

A transzformátorokban szereplő mérőállások meghatározását az 1. és 2. példa tárgyalja, és teljes mértékben alkalmazható a háromfázisú mérőkre. Vegye figyelembe, hogy a 3-as szám, amely a mérőeszköz paneljén a transzformációs együttható előtt áll, mint szorzó, csak arról beszél, hogy három transzformátort kell használni, ezért nem veszik figyelembe az állandó áramkör meghatározásakor.

3. példa… Határozza meg az áram- és feszültségtranszformátorokkal használt univerzális háromfázisú mérő áramköri állandóját, 3 NS 800 A / 5 és 3 x 15000 V / 100 (a rekord formája pontosan megismétli a vezérlőpulton lévő rekordot).

Határozza meg az áramköri állandót: D = kti NS ktu = (800 x 1500)/(5-100) =24000

Rizs. 2. Sémák háromfázisú mérők háromvezetékes hálózathoz való csatlakoztatására: a-közvetlenül aktív (P11 eszköz) és meddő (P12 eszköz) energia mérésére, b - áramváltókon keresztül aktív energia mérésére

Köztudott, hogy váltáskor teljesítménytényező különböző áramoknál ugyanazt az UIcos értéket kaphatom aktív teljesítményφ mellett, és ezért az áram aktív összetevője Ia = Icosφ.

A teljesítménytényező növelése az I áram csökkenését eredményezi adott aktív teljesítményhez, és ezáltal javítja a távvezetékek és egyéb berendezések kihasználtságát. A teljesítménytényező állandó aktív teljesítmény melletti csökkenésével növelni kell a termék által fogyasztott I áramot, ami a távvezeték és más berendezések veszteségének növekedéséhez vezet.

Ezért az alacsony teljesítménytényezővel rendelkező termékek további energiát fogyasztanak a forrásból. A megnövelt áramértéknek megfelelő veszteségek fedezéséhez szükséges ΔWp. Ez a többletenergia arányos a termék meddőteljesítményével, és feltéve, hogy az áram, a feszültség és a teljesítménytényező értékei időben állandóak, a ΔWp = kWq = kUIsinφ arányból határozható meg, ahol Wq = UIsinφ — meddő teljesítmény (hagyományos fogalom).

Az elektromos termék meddőenergiája és az állomás többlet által termelt energiája közötti arányosság akkor is megmarad, ha a feszültség, az áramerősség és a teljesítménytényező idővel változik. A gyakorlatban a meddőenergiát egy rendszeren kívüli egység (var NS h és származékai — kvar NS h, Mvar NS h stb.) méri speciális számlálók segítségével, amelyek szerkezetileg teljesen hasonlóak az aktív energiamérőkhöz, és csak a kapcsolásban különböznek egymástól. a tekercsek áramkörei (lásd 2. ábra, a, P12 eszköz).

A fogyasztásmérők által mért meddőenergia meghatározásához szükséges összes számítás hasonló az aktív energiamérőkre vonatkozó fenti számításokhoz.

Megjegyzendő, hogy a feszültségtekercsben elfogyasztott energiát (lásd 1., 2. ábra) a mérő nem veszi figyelembe, és minden költség az áramtermelőt terheli, illetve a készülék áramköre fogyasztja az energiát. a mérőtől veszik figyelembe, azaz a költségek ebben az esetben a fogyasztót terhelik.

Az energia mellett néhány egyéb terhelési jellemző is meghatározható teljesítménymérőkkel. Például a meddő- és aktívenergia-mérők leolvasása alapján meghatározhatja a súlyozott átlagos tgφ terhelés értékét: tgφ = Wq / Wp, Ghol vs — az aktív energiamérő által figyelembe vett energia mennyisége adott adott esetben. időtartam, Wq – ugyanaz, de a meddőenergia-mérő ugyanannyi ideig figyelembe veszi. A tgφ ismeretében a trigonometrikus táblázatokból találja meg a cosφ-t.

Ha mindkét számlálónak azonos az áttételi aránya és a D áramköri állandója, akkor egy adott pillanatra vonatkozóan megtalálhatja a tgφ terhelést.Ebből a célból azonos t = (30 — 60) s időintervallumban a meddőenergia-mérő nq fordulatszáma és az aktívenergia-mérő np fordulatszáma egyidejűleg leolvasásra kerül. Ekkor tgφ = nq / np.

Megfelelően állandó terhelés mellett az aktív energiamérő leolvasásaiból meg lehet határozni az aktív teljesítményét.

4. példa… A transzformátor szekunder tekercsében egy 1 kW x h = 2500 ford./perc áttételi arányú aktív energiamérő található. A mérőtekercsek kti = 100/5 áramváltókon és ktu = 400/100 feszültségváltókon keresztül csatlakoznak. 50 másodperc alatt a tárcsa 15 fordulatot tett meg. Határozza meg az aktív teljesítményt.

Állandó áramkör D = (400 NS 100)/(5 x 100) =80. Az áttételt figyelembe véve a számlálóállandó C = 3600 / N = 3600/2500 = 1,44 kW NS s / ford. Az állandó sémát figyelembe véve C '= CD = 1,44 NS 80= 115,2 kW NS s / ford.

Így a tárcsák n menete megfelel a teljesítményfelvételnek Wp = C'n = 115,2 [15 = 1728 kW NS és így a terhelési teljesítmény P = Wp / t = 17,28 / 50 = 34,56 kW.