Sfera-perm.ru

Сфера Пермь
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Датчик тока для счетчика электроэнергии

Датчик тока для счетчика электроэнергии

ГОСТ Р 56750-2015

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Аппаратура для измерения электрической энергии переменного тока. Частные требования

СЧЕТЧИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ С АНАЛОГОВЫМИ ВХОДАМИ, ПОДКЛЮЧАЕМЫЕ К МАЛОМОЩНЫМ ДАТЧИКАМ, ИСПОЛЬЗУЕМЫМ В КАЧЕСТВЕ ТРАНСФОРМАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ И ТОКА

Electricity metering equipment (a.c.). Particular requirements. Meters with analog inputs connected to the low-power sensor (electronic transformers) of voltage and current

Дата введения 2016-12-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт метрологической службы» (ФГУП «ВНИИМС»), Закрытым акционерным обществом «Группа компаний «Таврида Электрик» (ЗАО «ГК «Таврида Электрик»)

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом ТК 445 «Метрология энергоэффективной экономики»

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

5 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Март 2019 г.

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации». Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на счетчики электрической энергии с аналоговыми входами, подключаемые к электронным трансформаторам напряжения и тока (далее — ЭлТА-счетчики), классов точности 0,2S и 0,5S для измерения активной энергии и классов точности 1 и 2 для измерения реактивной энергии в сетях переменного тока частотой 50 или 60 Гц и устанавливает требования к производству и испытаниям ЭлТА-счетчиков. Настоящий стандарт устанавливает дополнительные (отсутствующие в ГОСТ 31818.11) технические условия и требования к методам испытания на ЭлТА-счетчики, получающие сигналы измерительной информации от первичных датчиков тока (по ГОСТ Р МЭК 60044-8) и напряжения (по ГОСТ Р МЭК 60044-7), используемым без вторичных конвертеров.

Настоящий стандарт также распространяется на ЭлТА-счетчики, подключаемые к маломощным датчикам тока (по [1]*) и маломощным датчикам напряжения (по [2]*).

* Поз. [1]-[3] см. раздел Библиография, здесь и далее по тексту. — Примечание изготовителя базы данных.

Если ЭлТА-счетчик имеет измерительный элемент для измерения энергии более чем одного вида (ЭлТА-счетчики на энергию разных видов) либо если в корпус ЭлТА-счетчика заключены другие функциональные элементы, такие как устройства релейной защиты и автоматики, показатели максимума, электронные регистраторы тарифов, переключатели по времени, приемники дистанционного управления, интерфейсы передачи данных и т.д., то тогда применяют соответствующие стандарты или нормативные документы на эти элементы.

Читайте так же:
Экибастузская горэлектросеть показания счетчика

Стандарт не распространяется на:

а) переносные счетчики и счетчики, предназначенные для наружной установки;

б) интерфейсы данных к счетному механизму счетчика;

в) эталонные счетчики.

На ЭлТА-счетчики, устанавливаемые в стойке, механические требования настоящего стандарта не распространяются.

Требования к надежности установлены в ГОСТ Р 52555.

Требования к надежности и методика испытаний ЭлТА-счетчиков на надежность должны быть установлены в технических условиях на счетчики конкретного типа. Средняя наработка до отказа должна быть не менее межповерочного интервала.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 8.584 Государственная система обеспечения единства измерений. Счетчики статические активной электрической энергии переменного тока. Методика поверки

ГОСТ 23624 Трансформаторы тока измерительные лабораторные. Общие технические условия

ГОСТ 23625 Трансформаторы напряжения измерительные лабораторные. Общие технические условия

ГОСТ 31818.11 (МЭК 62052-11-2003)* Аппаратура для измерения электрической энергии переменного тока. Общие требования. Испытания и условия испытаний. Часть 11. Счетчики электрической энергии

* Вероятно, ошибка оригинала. Следует читать ГОСТ 31818.11-2012 (IEC 62052-11:2003). — Примечание изготовителя базы данных.

ГОСТ 31819.22 (МЭК 62053-22-2003)* Аппаратура для измерения электрической энергии переменного тока. Частные требования. Часть 22. Статические счетчики активной энергии классов точности 0,2S и 0,5S

* Вероятно, ошибка оригинала. Следует читать ГОСТ 31819.22-2012 (IEC 62053-22:2003). — Примечание изготовителя базы данных.

ГОСТ 31819.23 (МЭК 62053-23-2003)* Аппаратура для измерения электрической энергии переменного тока. Частные требования. Часть 23. Статические счетчики реактивной энергии

* Вероятно, ошибка оригинала. Следует читать ГОСТ 31819.23-2012 (IEC 62053-23:2003). — Примечание изготовителя базы данных.

ГОСТ Р 52555 (МЭК 62059-11:2002) Аппаратура для измерения электрической энергии. Надежность. Часть 11. Общие положения

ГОСТ Р МЭК 60044-7 Трансформаторы измерительные. Часть 7. Электронные трансформаторы напряжения

ГОСТ Р МЭК 60044-8 Трансформаторы измерительные. Часть 8. Электронные трансформаторы тока

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

Читайте так же:
Влагозащищенные ящики для электросчетчиков

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 31818.11, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 Общие определения

3.1.1 ЭлТА-счетчик: Счетчик электрической энергии с аналоговыми входами, подключаемый к маломощным датчикам (электронным трансформаторам) напряжения и тока.

3.1.2 разрешение счетчика активной энергии ( ): Минимальное приращение измеренной активной энергии, регистрируемое ЭлТА-счетчиком.

3.1.3 разрешение счетчика реактивной энергии ( ): Минимальное приращение измеренной реактивной энергии, регистрируемое ЭлТА-счетчиком.

3.1.4 источник (электрической энергии) фиктивной мощности: Источник электрической энергии, состоящий из синхронизированных по частоте источников переменного тока и напряжения, позволяющий в цепях поверяемого и эталонного ЭлТА-счетчиков раздельно задавать значения силы тока, напряжения и угла сдвига фаз между ними.

3.1.5 датчик тока: Электрическое, оптическое или другое устройство, генерирующее сигнал напряжения, пропорциональный измеряемому току по величине и имеющий фиксированный фазовый сдвиг между измеряемым током и сигналом измерения тока.

Примечание — Первичный датчик тока по ГОСТ Р МЭК 60044-8, по [1].

3.1.6 датчик напряжения: Электрическое, оптическое или другое устройство, генерирующее сигнал напряжения, пропорциональный измеряемому напряжению и имеющий фиксированный фазовый сдвиг между измеряемым напряжением и сигналом измерения напряжения.

Примечание — Первичный датчик напряжения по ГОСТ Р МЭК 60044-7, по [2].

3.1.7 преобразователь фиктивной мощности (ПФМ): Устройство, преобразующее токи и напряжения, генерируемые источником фиктивной мощности, в сигналы измерения тока и напряжения, соответствующие поверяемому ЭлТА-счетчику.

Примечание — Применяется при поверке на установках для поверки ЭлТА-счетчиков по ГОСТ Р 31818.11*.

* Вероятно, ошибка оригинала. Следует читать: ГОСТ 31818.11-2012. — Примечание изготовителя базы данных.

3.1.8 канал тока преобразователя фиктивной мощности (канал тока ПФМ): Часть преобразователя фиктивной мощности, совершающая преобразование сигнала тока от источника фиктивной мощности в сигнал измерения тока, соответствующий поверяемому ЭлТА-счетчику.

3.1.9 канал напряжения преобразователя фиктивной мощности (канал напряжения ПФМ): Часть преобразователя фиктивной мощности, совершающая преобразование сигнала напряжения от источника фиктивной мощности в сигнал измерения напряжения, соответствующий поверяемому ЭлТА-счетчику.

3.1.10 номинальный первичный ток датчика тока ( ): Базовое значение первичного тока, на котором базируются требования по точности датчика.

Примечание — Номинальный первичный ток по ГОСТ Р МЭК 60044-8, по [1].

3.1.11 максимальный первичный ток датчика тока ( ): Наибольшее значение первичного тока, при котором датчик удовлетворяет требованиям полной погрешности.

Примечание — Наибольший рабочий первичный ток по ГОСТ Р МЭК 60044-8, номинальный первичный ток, умноженный на номинальный коэффициент кратности по [1].

3.1.12 коэффициент датчика тока ( ): Отношение величины сигнала измерения тока, выдаваемого датчиком тока, к величине измеряемого тока.

Читайте так же:
Внести показания счетчика электроэнергии без регистрации

.

Примечание — Для обеспечения корректной работы задается в настройках ЭлТА-счетчика.

3.1.13 минимальный коэффициент датчика тока (): Минимальное допустимое значение коэффициента датчика тока; нормируется производителем для датчиков одного типа.

3.1.14 максимальный коэффициент датчика тока (): Максимальное допустимое значение коэффициента датчика тока; нормируется производителем для датчиков одного типа.

3.1.15 минимальный коэффициент датчика тока для ЭлТА-счетчика (): Минимальное значение коэффициента датчика тока, при котором гарантируется работа ЭлТА-счетчика в заданном классе точности.

3.1.16 максимальный коэффициент датчика тока для ЭлТА-счетчика (): Максимальное значение коэффициента датчика тока, при котором гарантируется работа ЭлТА-счетчика в заданном классе точности.

3.1.17 номинальное первичное напряжение датчика напряжения ( ): Базовое значение первичного напряжения, на котором базируются требования по точности датчика.

Примечание — Номинальное первичное напряжение по ГОСТ Р МЭК 60044-7, по [1].

3.1.18 коэффициент датчика напряжения ( ): Отношение величины сигнала измерения напряжения, выдаваемого датчиком напряжения, к величине измеряемого напряжения.

.

Примечание — Для обеспечения корректной работы задается в настройках ЭлТА-счетчика.

3.1.19 минимальный коэффициент датчика напряжения (): Минимальное допустимое значение коэффициента датчика напряжения; нормируется производителем для датчиков одного типа.

3.1.20 максимальный коэффициент датчика напряжения (): Максимальное допустимое значение коэффициента датчика напряжения; нормируется производителем для датчиков одного типа.

Датчики электрического тока

Глобальные тренды — спрос на снижение выбросов CO2, повышение интенсивности энергосбережения — приводят к необходимости сбалансированного потребления энергии, для чего большую помощь могут оказать электронные схемы управления процессами. Наиболее распространённые случаи — это оптимизация эксплуатационных характеристик аккумуляторов, контроль скорости вращения двигателей и переходных процессов в серверах, управление солнечными батареями. Для операторов таких систем важно, в частности, знать, какой ток протекает в цепи. Неоценимую помощь в этом могут оказать датчики тока.

Почему необходимы датчики тока

Датчиками называют блоки, задача которых измерить некоторый параметр, а потом, сравнив его с эталонным для данной технической системы значением, подать соответствующий сигнал на исполнительный элемент схемы. Поскольку большинство систем используют электродвигатели, то наиболее распространёнными типами являются датчики тока и напряжения (общий вид последнего представлен на следующем рисунке).

Широкое внедрение таких устройств обусловлено развитием сенсорных методов управления, когда исходный сигнал — электрический или оптический — преобразуется в необходимые параметры управления.

По сравнению в другими управляющими технологиями (например, контакторного контроля) датчики обеспечивают следующие преимущества:

  1. Компактность.
  2. Безопасность в применении.
  3. Высокую точность.
  4. Экологичность.

Малые размеры и вес часто позволяют изготавливать многофункциональные датчики, например, такие, которые могут контролировать несколько параметров цепи. Таковыми являются современные датчики тока и напряжения.

В состав таких детекторов входят:

  • Контактные группы входа;
  • Контактные группы выхода;
  • Шунтирующий резистор;
  • Усилитель сигнала;
  • Несущая плата;
  • Блок питания.
Читайте так же:
Нужно ли менять счетчик электроэнергии за свой счет

Идея того, что устройства можно подключать к уже имеющейся сети, не выдерживает проверку временем, ибо часто в экстремальных ситуациях (пожар, взрыв, землетрясение) именно системы встроенного электроснабжения первыми выходят из строя.

Детекторы подразделяют на активные и пассивные. Первые не только передают конечный сигнал на управляющий элемент, но и управляют его действием.

Классификация и схемы подключения

Датчики тока предназначаются для оценки параметров постоянного и/или переменного тока. Сравнение выполняется двумя методами. В первом случае используется закон Ома. При установке шунтирующего резистора в соответствии с нагрузкой системы на нём создаётся напряжение, пропорциональное нагрузке системы. Напряжение на шунте может быть измерено дифференциальными усилителями, например, токовыми шунтирующими, операционными или разностными. Такие устройства используются для нагрузок, которые не превышают 100 А.

Измерение переменного тока выполняется в соответствии с законами Ампера и Фарадея. При установке петли вокруг проводника с током там индуцируется напряжение. Этот метод измерения используется для нагрузок от 100 А до 1000 А.

Схема описанных измерений представлена на рисунке:

Измерение обычно производится при низком входном значении синфазного напряжения. При помощи чувствительного резистора датчик тока соединяется между нагрузкой и землей. Это необходимо, поскольку синфазное напряжение всегда учитывает наличие операционных усилителей. Нагрузка обеспечивает питание прибора, а выходное сопротивление заземляется. Недостатками данного способа считаются наличие помех, связанных с потенциалом нагрузки системы на землю, а также невозможность обнаружения коротких замыканий.

Для слежения работой мощных систем детектор присоединяют к усилителю между источником питания и нагрузкой. В результате непосредственно контролируются значения параметров, подаваемых источником питания. Это позволяет идентифицировать возможные короткие замыкания. Особенность подключения заключается в том, что диапазон синфазного напряжения на входе усилителя должен соответствовать напряжению питания нагрузки. Перед измерением выходного сигнала контролируемого устройства нагрузка заземляется.

Как функционирует датчик тока

Работа данного элемента включает следующие этапы:

  1. Измерение нагрузки в контролируемой схеме.
  2. Сравнение полученного значения с эталонным, которое программируется в процессе настройки.
  3. Фиксация полученного результата (может быть выполнена в цифровом или аналогом виде).
  4. Передача данных на панель управления.

Для выполнения указанных функций (в частности, реализации высокой точности измерений) к элементам детектора предъявляются следующие требования:

  • Допустимое падение напряжения на шунтирующем резисторе должно быть не более 120…130 мВ;
  • Температурная погрешность не может быть выше 0.05 %/°С и не изменяться во времени работы;
  • В функциональном диапазоне значений характеристики сопротивления резисторов должны быть линейными;
  • Способ пайки токочувствительных резисторов на плату не может увеличивать общее сопротивление схемы подключения.

Монтажные схемы устройств, которые предназначены для контроля цепей постоянного и переменного тока представлены соответственно на рисунках.

Практика применения

Чаще всего данные изделия используются как измерители в схемах токовых реле, которые управляют режимами работы различного электроприводного оборудования и предохраняют его от экстремальных ситуаций.

Читайте так же:
Фазы от счетчика 380

Токовые реле способны защитить любое механическое устройство от заклинивания или других условий перегрузки, которые приводят к ощутимому увеличению нагрузки на двигатель. Функционально они определяют уровни тока и выдают выходной сигнал при достижении указанного значения. Такие реле используются для:

  • Сигнала сильноточных условий, например, забитая зёрнами доверху кофемолка;
  • Некоторых слаботочных условий, например, работающий насос при низком уровне воды.

Чтобы удовлетворить требования разнообразного набора приложений, в настоящее время используется блочный принцип компоновки датчиков, включая применение USB-разъёмов, монтаж на DIN-рейку и кольцевые исполнения устройств. Это обеспечивает выполнение следующих функций:

  • Надёжную работу на любых режимах эксплуатации;
  • Возможность применения трансформаторов;
  • Регулировка текущих параметров, которые могут быть фиксированными или регулируемыми;
  • Аналоговый или цифровой выход, включая и вариант с коротким замыканием;
  • Различные исполнения блоков питания.

В качестве примера рассмотрим схему датчика тока для управления работой водяного насоса, обеспечивающего подачу воды в дом.

Кавитация — это разрушительное состояние, вызванное присутствием пузырьков, которые образуются, когда центробежный насос или вертикальный турбинный насос работает с низким уровнем жидкости. Образующиеся пузырьки затем лопаются, что приводит к точечной коррозии и разрушению исполнительного узла насоса. Подобную ситуацию предотвращает токовое реле.

Когда насос работает в нормальном режиме, и жидкость полностью перекрывает его впускное отверстие, двигатель насоса потребляет номинальный рабочий ток. В случае снижения уровня воды потребляемый ток уменьшается. Если кнопка запуска нажата, одновременно включаются стартёр M и таймер TD. Реле CD настроено на максимальный ток, поэтому его контакт при первоначальном запуске двигателя не будет замкнут. При падении силы тока ниже установленного минимума реле включается, а, после истечения времени ожидания TD, включается в его нормально замкнутый контакт. Соответственно контакты CR размыкаются и обесточивают двигатель насоса.

Применение такого детектора исключает автоматический перезапуск насоса, поскольку оператору необходимо убедиться в том, что уровень жидкости перед впускным отверстием достаточен.

Датчик тока своими руками

Если приобрести стандартный датчик (наиболее известны конструкции от торговой марки Arduino) по каким-то соображениям невозможно, устройство можно изготовить и самостоятельно.

  1. Операционный усилитель LM741, или любой другой, который мог бы действовать как компаратор напряжения.
  2. Резистор 1 кОм.
  3. Резистор 470 Ом.
  4. Светодиод.

Общий вид устройства в сборе, сделанного своими руками, представлен на следующем рисунке. В данной схеме используется эффект Холла, когда разность управляющих потенциалов может изменяться при изменении месторасположения проводника в электромагнитном поле.

Видео по теме

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector