Sfera-perm.ru

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

Погрешность индукционных трехфазных счетчиков

Измерение электрической энергии. Индукционные счетчики

Как известно, электрическая энергия определяется выражением

,

где Р – мощность, потребляемая нагрузкой.

Энергия измеряется электрическими счетчиками. Для счетчиков переменного тока используются индукционные измерительные механизмы. Устройство счетчика индукционной системы показано на рис. 12.4.

Рис.12.4. Упрощенная конструкция индукционного однофазного счетчика.

Схема (рис. 12.5) поясняет принцип действия этого прибора.

Основными элементами счетчика являются: электромагниты 1 и 2, называемые, соответственно, параллельным и последовательным электромагнитом; алюминиевый диск, укрепленный на оси; постоянный магнит; счетный механизм и др. Схемы включения счетчика и ваттметра одинаковы. Обмотка электромагнита 2 выполняется из небольшого числа витков относительно толстого провода и включается в цепь последовательно с нагрузкой. Обмотка электромагнита 1, имеющая большое число витков, выполняется из тонкого провода и включается параллельно нагрузке.

Ток I2 в последовательной цепи счетчика создает магнитный поток ФI, который проходит через сердечник электромагнита 2, через сердечник электромагнита 1 и дважды пересекает диск. Ток I1 в параллельной цепи счетчика создает потоки ФU и ФL. Первый пересекает диск в одном месте (в середине между полюсами электромагнита 2). Поток ФL замыкается через боковые стержни электромагнита 1, не пересекает диска и непосредственного участия в создании вращающего момента не принимает. Называется он нерабочим магнитным потоком параллельной цепи в отличие от потока ФU , называемого рабочим.

Из-за больших воздушных зазоров на пути потоков ФI и ФU можно с достаточным приближением считать зависимость между этими потоками и токами I2 и I1 линейной, т.е.

ФI = kI I2; ФU = kU I1 = kU .

где U1 – напряжение на параллельной обмотке; ZU полное сопротивление параллельной обмотки.

Ввиду малости активного сопротивления параллельной обмотки по сравнению с ее индуктивным сопротивлением ХU можно принять ZU ХU = 2pfLU, где LU — индуктивность обмотки.

Читайте так же:
Как выбрать счетчики электроэнергии для квартиры

ФU = kU U1 / 2pfLU = .

Вращающие моменты от взаимодействия потока ФU и тока I1, и потока ФI и тока I2, определяют вращающий момент, действующий на подвижную часть. Вывод формулы вращающего момента давать не буду, а напишу сразу окончательную формулу вращающего момента, которая выглядит следующим образом:

где kвр = с kI ; y — сдвиг фаз между магнитными потоками ФU и ФI .

Если вектор тока I2 в последовательной обмотке отстает (предполагается индуктивный характер нагрузки) от вектора напряжения сети U1 на угол j, то y = p / 2 — j и sin y = cos j (добиваются специальными конструктивными мерами).

Тогда можно записать:

т.е. вращающий момент счетчика пропорционален мощности переменного тока.

Для создания противодействующего момента, называемого в счетчиках тормозным, применяется постоянный магнит, между полюсами которого находится диск. Тормозной момент Мт создается от взаимодействия поля постоянного магнита с током в диске, образующемся при вращении диска в поле магнита.

Мт = kт ,

где – угловая скорость диска.

При установившейся равномерной угловой скорости диска Мвр = Мт можно записать

kвр Р = kт или Рdt =( kт / kвр ) da .

Интегрируя это последнее равенство в пределах интервала времени Dt = t2t1, получим Pt = W = CN,

где W – энергия, израсходованная в цепи за интервал времени Dt; N – число оборотов диска за этот же интервал времени; С – постоянная счетчика энергии, равная:

Отсчет энергии производится по показаниям счетного механизма – счетчика оборотов (рис. 12.4). Единице электрической энергии (обычно 1кВт ч), регистрируемой счетным механизмом, соответствует определенное число оборотов подвижной части счетчика. Это соотношение, называемое передаточным числом А, указывается на счетчике.

Величина, обратная передаточному числу, т.е. отношение зарегистрированной энергии к числу оборотов диска, называется номинальной постоянной счетчика Сн (Сн = W / N). Значения А и Сн зависят только от конструкции счетного механизма и для данного счетчика остаются неизменными.

Читайте так же:
Пломбировка мест до электросчетчика

Под действительной постоянной счетчика С понимается количество энергии, действительно израсходованной в цепи за один оборот подвижной части. Эта энергия может быть измерена образцовыми приборами, например, ваттметром и секундомером.

Действительная постоянная в отличие от номинальной, зависит от режима работы счетчика, а также от внешних условий, например, температуры, частоты и т.д. Зная значение постоянных С и Сн , можно определить относительную погрешность счетчика по формуле

,

где – энергия, измеренная счетчиком, а W – действительное значение энергии, израсходованной в цепи.

По точности счетчики активной энергии делятся на классы точности 0.5, 1.0, 2.0, 2.5.

Совокупность двух или трех однофазных измерительных механизмов образуют трехфазный счетчик.

Промышленностью выпускаются счетчики типов:

Счетчики активной энергии СА3 — для трехпроводных цепей и СА4 для четырехпроводных цепей.

Электронные счетчики электрической энергии (ЭС).

ЭС обладают лучшими метрологическими характеристиками. В основу их работы положено использование статического преобразователя мощности в постоянное напряжение. При этом применяется двойная модуляция с преобразованием напряжения в частоту электрических импульсов и последующим интегрированием. Структурная схема ЭС активной энергии переменного тока (рис.12.6) содержит преобразователь мощности в напряжение (ПМН), преобразователь напряжения в частоту (ПНЧ) и счетчик импульсов (СИ).

ПМН содержит блоки широтно-импульсной (ШИМ) и амплитудно-импульсной (АИМ) модуляции. На вход блока ШИМ поступает напряжение, пропорциональное току нагрузки Iн, а на вход блока АИМ – напряжение на нагрузке Uн. С помощью схемы ШИМ напряжение U1 преобразуется в последовательность прямоугольных импульсов переменной длительности. С изменением величины U1 изменяется отношение разности длительностей импульсов Ти и интервалов между ними Тп к их сумме, т.е.

,

где k – постоянный коэффициент; ; — период следования импульсов.

Так как амплитуда импульсов в схеме АИМ изменяется пропорционально напряжению на нагрузке, а их длительность функционально связана с током нагрузки, в блоке АИМ производится перемножение входных сигналов. Среднее значение напряжения U3 на выходе схемы АИМпропорционально активной мощности Рн. С помощью ПНЧ напряжение U3 преобразуется в частоту импуль­сов, которая, таким образом, пропорциональна мощности Рн.

Читайте так же:
Должен ли собственник квартиры менять электросчетчик за свой счет

Выходные импульсы ПНЧ подсчитываются счетчиком импульсов СИ,т. е. тем самым производится их интегрирование. Следователь­но, показания СИпропорциональны активной энергии W.

Серийно выпускаемые в настоящее время электронные счетчики активной энергии переменного тока имеют класс точности 0,5 и выше.

Трехфазные индукционные счетчики

Трехфазные счетчики для учета активной энергии в трехпроводной цепи выполняются обычно по схеме Арона (рис.6), в четырехпроводной – по схеме рис.7.

Такой счетчик имеет два вращающих элемента, действующую на общую подвижную часть. Чаще всего подвижная часть имеет два диска. Вращающие элементы трехфазных счетчиков имеют ту же конструкцию и устройство, что и однофазных. Это относится ко всем трехфазным счетчикам, за исключением счетчиков реактивной энергии, базирующихся на вращающихся элементах с внутренним сдвигом, отличным от 90°, а именно 60 и 180°. Правда и в этих счетчиках за основу обычно берется конструкция вращающего элемента однофазного счетчика, однако принимаются меры (добавочные и шунтирующие сопротивления, короткозамкнутые витки) дня получения требуемого внутреннего сдвига.

В каждом элементе трехфазного счетчика имеют место те же процессы, что и в однофазных счетчиках, поэтому основные характеристики трехфазных счетчиков (вращающий момент, нагрузочная кривая, влияние внешних факторов и т.д.) определяются теми же явлениями, что и однофазных счетчиков. Так, например, трехфазном трехэлементном счетчике, учитывающем активную энергию в четырехпроводной цепи, фактически имеются три однофазных счетчика, каждый из которых может быть рассмотрен как отдельный счетчик. При φ=0 угол сдвига фаз между рабочими потоками равен для каждого из элементов 90°. Полный вращающий момент втрое больше, чем момент одного элемента. Нагрузочная кривая, а так же все прочие характеристики трехэлементного счетчика будут такими же, что и однофазного счетчика с такой же номинальной скоростью вращения подвижной части.

Читайте так же:
Как платят за свет без счетчика

В ряде случаев, однако, такие простые соотношения между характеристиками однофазного и трехфазного счетчика не соблюдаются. Например в трехфазном двухэлементном счетчике дня учета активной энергии в трехпроводной цепи суммарный вращающий момент элементов Мвр уже не равен удвоенному значению момента М1 одного вращающего элемента, когда напряжение и ток этого элемента совпадают по фазе. Кроме того, если такой счетчик будет иметь ту же номинальную скорость, что и однофазный, то их нагрузочные кривые в области больших нагрузок будут различны. Обусловлено это тем, что суммарный момент собственного торможения трехфазного счетчика равен удвоенному моменту собственного торможения одного элемента, а суммарный вращающий момент больше вращающего момента одного элемента лишь в √3 раз.

Погрешность трехфазного счетчика от собственного торможения будет в 2/√3 = 1,16 раза больше, чем у однофазного счетчика с таким же вращающим элементом и номинальной скоростью вращения подвижной части. Аналогичные рассуждения справедливы и в отношении влияния напряжения, так как относительное значение момента собственного торможения рабочим потоком параллельной цепи у трехфазного счетчика будет в 1,16 раза больше, чем у однофазного. Для того чтобы трехфазный двухэлементный счетчик имел ту же нагрузочную кривую и то же влияние напряжения, что и однофазный, необходимо, чтобы его номинальная скорость была в 1,16 раза меньше, чем у однофазного.

Измерение активной мощности и энергии в трехфазных цепях

В трехфазной системе независимо от схемы соединения нагрузки р = u1i1+ u2i2+ u3i3+. Использование первого закона Кирхгоффа, позволяет исключить один из токов, С учетом того, что u23 = u2 – u3; u12 = u1 – u2, мгновенное значение мощности можно представить в трех формах:

Переходя от мгновенных значений к средним, получим:

Таким образом, при несимметричной нагрузке можно измерить либо тремя, либо двумя приборами.

Читайте так же:
Межповерочный интервал электрического счетчика цэ6803в

При измерении мощности двумя ваттметрами показания ваттметров следует складывать алгебраически.

Наибольшее распространение получили двух- и трехэлементные приборы. Схема двухдискового трехфазного счетчика показана на рис. 8

Обозначение типов счетчиков

CO – активной энергии, однофазные непосредственного включения или трансформаторные;

СОУ – активной энергии, однофазные трансформаторные;

САЗ – активной энергии, однофазные непосредственного включения или трансформаторные трехпроводные;

САЧ – то же четырехпроводные;

СРЗ – реактивной энергии трехфазные непосредственного включения или трансформаторные трехпроводные;

СРЧ – то же четырехпроводные;

СРЗУ, СРЧУ – то же трансформаторные;

Дата добавления: 2018-02-28 ; просмотров: 1061 ; Мы поможем в написании вашей работы!

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector