Что такое двухэлементные счетчики

36.Измерения мощности в цепях трехфазного переменного тока.Трехфазный двухэлементный ваттметр.

Мощность в цепи трехфазного тока может быть измерена с помощью одного, двух и трех ваттметров. Метод одного прибора применяют в трехфазной симметричной системе. Активная мощность всей системы равна утроенной мощности потребления по одной из фаз. При соединении нагрузки звездой с доступной нулевой точкой или если при соединении нагрузки треугольником имеется возможность включить обмотку ваттметра последовательно с нагрузкой. Если нагрузка соединена звездой с недоступной нулевой точкой или треугольником, то можно применить схему с искусственной нулевой точкой. В этом случае сопротивления должны быть равны Rвт+ Rа = Rb =Rc.

ДВУХЭЛЕМЕНТНЫЙ ВАТТМЕТР – прибор для измерений активной электрической мощности в ваттах. Для измерений в цепях постоянного и переменного токов применяются электродинамические ваттметры, переменного – ферродинамические, реже индукционные. Двухэлементный ваттметр имеет две неподвижные катушки тока и соответственно две подвижные катушки напряжения, укрепленные на одной оси с указательной стрелкой. Мгновенная мощность трехфазной цепи равна сумме мгновенных мощностей трех фаз.

37.Измерение расхода электроэнергии в цепях однофазного поременного тока.Однофазный индукионный счетчик,схема его включения.

учёт расхода активной энергии в цепях однофазного и трёхфазного переменного тока осуществляется при помощи счётчиков индуктивной системы.

1. устройство и принцип работы однофазного индуктивного счётчика.

Неподвижная часть счётчика состоит из двух магнитов (обмотка с сердечниками), одна обмотка называется токовой включается последовательно с нагрузкой и имеет малое число витков провода большого сечения. Вторая обмотка называется обмоткой напряжения, включается параллельно нагрузке и имеет большее число витков провода малого сечения. Подвижная часть индукции измерительного механизма представляет собой алюминиевый диск, укреплённый на оси установленной в подпятниках. Алюминиевый диск заходит в воздушный зазор образованный электромагнитами, ось диска связана первичной передачей со счётным механизмом, для торможения и остановки диска. В состав индукционного механизма входит постоянный подковообразный магнит в воздушный зазор которого входят края алюминиевого диска.

-вращательный момент диска прямо пропорционален активной мощности цепи.

— противодействующий магнит

В установившемся режиме когда угловая скорость постоянна вращающийся момент равен противодействующему

— число оборотов диска

C-постоянная диска

Расход энергии (активной ) в цепи прямо пропорционален числу оборотов диска N , по этому индукционный измерительный механизм измеряет расход электроэнергии в цепи однофазного переменного тока.

38.Измерение расхода электроэнергии в цепяхтрехфазного переменного тока.Трехфазные счетчики,схема их включения.

расход активной энергии в трёхфазных цепях можно выполнять при помощи трёх однофазных счетчиков, включенных в фазы путём суммирования их показаний. на практике для учёта расхода активной энергии в трёхфазной цепи используются трёхфазные двухэлементные и трёхэлементные счётчики. Элементом счётчика называют его последовательная и параллельная бмотки. У двухэлементных счётчиков имеются две токовые обмотки и две обмотки напряжения, а также два диска на одной оси. У трехэлементных счётчиков – три токовых обмотки, три обмотки напряжения и три диска на одной оси. Выводы обмоток счётчика находятся в коробке выводов которая закрывается и пломбируется . присоединение внешней сети осуществляется при помощи винтовых зажимов.

Значность счетчика, как правильно снимать показания со счетчика элекроэнергии

Контроль потребляемой электроэнергии осуществляется при помощи специального прибора – электросчетчика, что представляет устройство, где установлены измеритель мощности, счетный механизм. Чтобы не случилось каких-либо разногласий или проблем с организациями, поставляющими электрическую энергию, следует знать, что такое значность счетчика, как правильно снять показания.

Электросчетчики: особенности

Приборы учета потребления электроэнергии распределяются на:

• постоянного и переменного тока;
• однофазные и трехфазные.

Первые такие устройства были трехзначные, то есть, цифровой механизм совершал полный оборот за тысячу киловатт. Для лампочки Ильича этого вполне хватало, но в современной жизни этого мало. Количество потребляемой энергии все время увеличивается, поэтому значность счетчика увеличивается. В наши дни существуют электросчетчики четырех-, пяти-, семизначные.

Устанавливая счетчик, необходимо внимание обращать на следующие особенности:

• допустимую величину тока (для частых домов или квартир подойдут модели 5-60А);
• дату проверки (пломба должна быть установлена меньше года);
• количество наличных пломб (одна пломба – устанавливается от государственного органа на кожухе, вторая – от организации, поставляющей электроэнергию, на зажимной крышке);

• количество функций (чем больше опций, тем выше стоимость устройства);
• гарантию и обслуживание (модели высокого качества имеют длительную гарантию и свои сервисы в городах);
• периодичность проверки (10 – 16 лет);
• интеграцию с АСКУЭ (показания провайдеру отправляются автоматически);
• фазность (на экране имеется данная информация: если однофазный счетчик, маркировка будет 220 или 230, если трехфазный – 220/380В или 230/400В);
• численность тарифов (двухтарифное устройство позволяет избежать переплаты за потребление электричества в ночное время);
• способ крепления (цифровые приборы крепятся на винтах или дин-рейках).

Снятие показаний с электросчетчика

Потребитель электроэнергии иногда не понимает, как снять правильно показания счетчика, какое количество цифр нужно брать во внимание? Ответ на этот вопрос совсем простой: учитывать следует все цифры, что видны на табло, до запятой. Далее указываются десятые части кВт. Чаще всего эта цифра в последнем барабанчике отличается по цвету от всех остальных. Цифры, стоящие после запятой или отличающиеся по цвету от других, не нужно учитывать при подсчете.

Существуют модели приборов учета, где запятой вообще нет и все цифры в барабанчиках одинаково окрашены. В таком случаи нужно снимать абсолютно все показатели цифр. Данная модель счетчика называется расчетной: учитываются показатели всех цифровых окошек, даже если в последнем окошке цифра отличается от других своим размером. В некоторых устройствах цвет последнего барабанчика является красным, а запятая отсутствует. В данном примере последняя цифра не указывается в показателях. В большинстве случаев информацию о значности электросчетчика можно узнать из паспорта.

Важно! Очень редко встречаются приборы учета (ПУ), где нет запятой, а цвет всех окошек одинаков. Это либо устройство зарубежного производителя, либо брак с завода. Здесь поможет определиться с показателями лишь паспорт счетчика.

Пособие «Схемы включения счетчиков электрической энергии. Практическое пособие»

СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ СЧЕТЧИКОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

ПРАКТИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

«Издательство НЦ ЭНАС»

Рассмотрены различные схемы включения счетчиков электрической энергии, применяемых на энергообъектах. Показаны примеры негативных последствий от неправильного подключения счетчиков. Приведены результаты экспериментального определения погрешностей счетчиков и трансформаторов тока. Даны практические рекомендации по проверке схем подключения счетчиков, по порядку их замены и др.

Для специалистов метрологических служб, энергосбыта и электроцехов. Может быть рекомендовано специалистам Госстандарта России, инспекторам по энергетическому надзору, ответственным за электрохозяйство потребителей электроэнергии.

1. УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

φ — угол фазового сдвига между током и фазным напряжением;

cos φ — коэффициент мощности нагрузки;

P _1Ф — активная мощность однофазной сети;

P _3Ф — активная мощность трехфазной сети;

W — активная энергия;

Q — реактивная энергия;

И1, И2 — вторичная обмотка измерительного трансформатора тока (далее — ТТ);

Л1, Л2 — первичная обмотка ТТ;

ω — угловая частота;

Т — период колебаний;

δ_с — погрешность измерений электрической энергии счетчиком.

2. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ, ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Счетчик электрической энергии — интегрирующий по времени прибор, измеряющий активную и (или) реактивную энергию (далее -счетчик).

Активная мощность — количество активной энергии, потребляемое за единицу времени .

Активная мощность, измеряемая счетчиком, определяется выражениями:

для однофазного счетчика, Вт

для трехфазного двухэлементного счетчика, Вт

для трехфазного трехэлементного счетчика в четырехпроводной сети, Вт

Реактивная мощность -количество электрической энергии, циркулирующей в единицу времени, между генератором и магнитным полем приемника (трансформатора, электродвигателя). При этом происходит периодический (колебательный) обмен энергии без преобразования ее в тепловую, механическую или иную.

Реактивная мощность, измеряемая счетчиком реактивной энергии, определяется выражением, вар

Загрузка реактивной мощностью линий и трансформаторов уменьшает пропускную способность сети и не позволяет полностью использовать установленную мощность генератора.

Угол фазового сдвига — фазовый сдвиг между электрическим напряжением и током, град. При индуктивном характере нагрузки ток по фазе отстает от напряжения (рис. 1).

При емкостном характере нагрузки ток по фазе опережает напряжение.

Вектор — условное графическое изображение параметра по значению и направлению.

Векторная диаграмма — условное графическое изображение векторов тока и напряжения.

На рис. 2 изображено положение векторов токов и напряжений в трехфазной сети.

Порядок чередования фаз напряжений — может быть прямым или обратным. Определяется фазоуказателем И517М или прибором ВАФ-85 на колодке зажимов счетчика. Прямой порядок чередования фаз напряжений — ABC , BCA , CAB (по часовой стрелке, рис. 3).

Обратный порядок чередования фаз напряжений — АСВ, СВА, ВАС, создает дополнительную погрешность и вызывает самоход индукционного счетчика активной энергии. Счетчик реактивной энергии при обратном порядке чередования фаз напряжений и нагрузки вращается в обратную сторону.

Обозначение класса точности счетчика — число, равное пределу допускаемой погрешности, выраженной в процентах, для всех значений диапазона измерений тока от минимального до максимального значения, коэффициенте мощности, равном единице, при нормальных условиях, установленных стандартами или техническими условиями на счетчик. На щитке счетчика обозначается цифрой в круге, например .

Самоход счетчика — движение диска или мигание индикаторов счетчика под действием приложенного напряжения и при отсутствии тока в последовательных цепях.

Порог чувствительности счетчика — наименьшее нормируемое значение тока, которое вызывает изменение показаний счетного механизма при номинальных значениях напряжения, частоты и cos φ = l .

Полярность трансформатора тока (ТТ). Однополярными зажимами измерительных трансформаторов называют зажимы первичной и вторичной обмоток, намотанных на сердечник (керн) в одном направлении. Обратная полярность — изменение направления тока в первичной или вторичной обмотках ТТ. Изменение направления тока в токовой цепи измерительного элемента счетчика равноценно изменению угла фазового сдвига на 180°, что вызывает отрицательный вращающий момент (рис. 4 — рис. 6).

Рис. 1. Мгновенные значения тока и напряжения с углом сдвига фаз φ

Рис. 2. Векторная диаграмма токов и напряжений в трехфазной сети

Рис. 3. Прямой порядок чередования фаз напряжений

Правильная полярность подключения обмоток ТТ и токовой цепи измерительного элемента счетчика показана на рис. 7.

Внутренний угол счетчика — угол фазового сдвига между магнитным потоком напряжения Ф _U и магнитным потоком токовой цепи Ф₁, измерительного элемента. Для индукционного счетчика активной энергии — равен 90°.

Рис. 4. Обратная полярность включения токовой цепи счетчика и вторичной обмотки ТТ, выполненная соединительными проводами

Рис. 5. Обратная полярность включения токовой цепи счетчика по вторичной обмотке ТТ

Рис. 6. Обратная полярность включения токовой цепи счетчика по первичной обмотке ТТ

Рис. 7. Полярность подключения обмоток ТТ и токовой цепи счетчика:

а — Л1—И1—Г— однополярны;

б — Л2—И2—Г— однополярны;

Л1Л2 — линия; И1И2 — измерение

3.СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ СЧЕТЧИКОВ

Некоторые типы счетчиков, применяемых на энергообъектах ОАО «Тверьэнерго», и их технические характеристики приведены в табл. 1.

Исследование двоичных счетчиков

Лабораторная работа выполняется с помощью учебного лабораторного стенда LESO2.

1 Цель работы

Целью работы является изучение универсального двоичного счётчика и приобретение навыков в построении и экспериментальном исследовании счётчиков.

2 Краткие теоретические сведения

Счётчик – устройство для подсчёта числа входных импульсов.

Параметры счётчика:

• модуль счёта М – число устойчивых состояний;
• ёмкость Е – максимальное число, которое может быть записано в счётчик (Е=М-1);
• быстродействие (скорость перехода из состояния «все 1» в состояние «все 0» и наоборот).

Классификация:

1. По направлению счёта:

• суммирующие;
• вычитающие;
• реверсивные;

1. По способу построения цепи переноса:

• с последовательным переносом;
• с параллельным переносом;
• с комбинированным переносом;

1. По способу переключения триггера:

• синхронные;
• асинхронные.

2.1 Простейший суммирующий асинхронный счётчик

Счётчик представляет собой несколько последовательно включенных счётных триггеров. Напомним, что по каждому входному импульсу счётный триггер изменяет своё состояние на противоположное.

Рисунок 2.1 – Простейший суммирующий асинхронный счётчик

Если вход синхроимпульса триггера отмечен как «», то опрокидывание триггера происходит по заднему фронту, если как «/» — то по переднему.

Рисунок 2.2 – Временная диаграмма работы суммирующего асинхронного счётчика

Для того чтобы разобраться, как работает схема двоичного счётчика, воспользуемся временными диаграммами сигналов на входе и выходах этой схемы, приведёнными на рисунке 2.2.

Пусть первоначальное состояние всех триггеров счётчика будет нулевым. Это состояние мы видим на временных диаграммах. Запишем его в таблицу 2.1. После поступления на вход счётчика тактового импульса (который воспринимается по заднему фронту) первый триггер изменяет своё состояние на противоположное, то есть единицу.

Запишем новое состояние выходов счётчика в ту же самую таблицу. Так как по приходу первого импульса изменилось состояние первого триггера, то этот триггер содержит младший разряд двоичного числа (единицы).

Таблица 2.1 – Изменение уровней на выходе суммирующего двоичного счётчика при поступлении на его вход импульсов

Подадим на вход счётчика ещё один тактовый импульс. Значение первого триггера снова изменится на прямо противоположное. На этот раз на выходе первого триггера, а значит и на входе второго триггера сформируется задний фронт. Это означает, что второй триггер тоже изменит своё состояние на противоположное. Это отчётливо видно на временных диаграммах, приведённых на рисунке 2.2. Запишем новое состояние выходов счётчика в таблицу 2.1. В этой строке таблицы образовалось двоичное число 2. Оно совпадает с номером входного импульса.

Продолжая анализировать временную диаграмму, можно определить, что на выходах приведённой схемы счётчика последовательно появляются цифры от 0 до 7. Эти цифры записаны в двоичном виде. При поступлении на счётный вход счётчика очередного импульса, содержимое его триггеров увеличивается на 1. Поэтому такие счётчики получили название суммирующих двоичных счётчиков. Если информацию снимать с инверсных выходов триггеров, то получится вычитающий счётчик.

2.2 Простейший вычитающий асинхронный счётчик

Рассмотрим схему счётчика на триггерах, опрокидывающихся по переднему фронту входных импульсов рисунок 2.3

Рисунок 2.3 – Вычитающий счётчик Рисунок 2.4 – Временная диаграмма

Из временной диаграммы видим, что получился вычитающий счётчик. Если информацию снимать с инверсных выходов триггеров, то получится суммирующий счётчик.

2.3 Счётчик с произвольным модулем счёта

Для построения такого счётчика можно использовать двоичный счётчик, у которого модуль счёта М должен быть больше модуля счёта разрабатываемого счётчика с произвольным модулем счёта.

Пусть нужно сделать счётчик с М= 10.

У 4-х разрядного счётчика модуль счёта равен 16 (больше 10).

Схема счётчика представляет собой 4 последовательно включённых счётных триггера, у которых есть вход сброса R.

Число 10 в двоичной системе счисления представляется 1010. Когда на выходах счетчика будет код 1010, на выходе элемента «И» появится логическая единица, которая запустит схему гашения. Длительность импульса на выходе схемы гашения должна быть достаточна для надёжного сброса всех триггеров счётчика в 0. Разряды числа 1010, равные 1 подаются на схему «И» с прямых выходов триггеров, а равные 0 — с инверсных. Таким образом, как только счётчик досчитает до 10, произойдёт обнуление всех триггеров и счёт продолжится с кода 0000.

Рисунок 2.5 – Счётчик с модулем счета М=10

Рассмотрим счётчик с М=11 на основе двоичного счётчика в одной микросхеме (без инверсных выходов).
11₁₀=1011₂

Рисунок 2.6 – Счётчик с модулем счёта М=11

В качестве схемы гашения может быть RS-триггер.

Рисунок 2.7 – Счётчик с модулем счёта М=17

В этой схеме М=10001₂ = 17₁₀

Сигнал на входе К счётчика будет действовать в течение одного периода входных импульсов

3 Задание к работе

3.1 Исследовать суммирующий счётчик.

Сконфигурировать ПЛИС в соответствии с рисунком 3.1.

Рисунок 3.1 – Схема суммирующего счётчика

Элемент 74393 представляет собой суммирующий счётчик.

ВНИМАНИЕ! Для того, что бы выполнить блок Antitinkling, прочтите инструкцию Борьба с дребезгом контактов.

Подавая с помощью кнопки Button на вход счётчика импульсы и наблюдая за выходами Q, заполнить таблицу 3.1.

Таблица 3.1 – Таблица состояний суммирующего счётчика

3.2 Исследовать вычитающий счётчик.

Сконфигурировать ПЛИС в соответствии с рисунком 3.2.

Рисунок 3.2 – Схема вычитающего счётчика

Элемент 4 count представляет собой вычитающий 4-х разрядный счётчик.

Подавая с помощью кнопки Button на вход счётчика импульсы и наблюдая за выходами, заполнить таблицу 3.2.

Таблица 3.2 – Таблица состояний вычитающего счётчика

3.3 Исследовать счётчик с произвольным модулем счёта.

В соответствии с вариантом, полученным у преподавателя, разработать схему счётчика с заданным модулем счёта. В соответствии с разработанной схемой сконфигурировать ПЛИС. На рис 3.3 приведён пример схемы счётчика с модулем счёта 8. К выходам счётчика через преобразователь кодов 74247 подключён семисегментный индикатор.

Подавая с помощью кнопки Button на вход счетчика импульсы и наблюдая за выходами QA, QB, QC, QD и цифровым индикатором, заполнить таблицу 3.3.

Таблица 3.3 – Таблица состояний счётчика с произвольным модулем счёта