Измерение электрической энергии

ИЗМЕРЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

Измерение электрической энергииДля измерения электрической энергии применяются счетчики электроэнергии. Из различных систем счетчиков наибольшее распространение получили электродинамические счетчики для цепей постоянного тока и индукционные счетчики для цепей переменного и трехфазного тока. 

Электрические счетчики представляют собой суммирующие приборы. Основное отличие их от показывающих приборов заключается в том, что угол поворота их подвижной части не ограничивается пружиной. С течением времени угол поворота нарастает, показание счетчика суммируется, причем каждому обороту подвижной части его соответствует определенное значение измеряемой величины.

Однофазный индукционный счетчик (рис 7-24) состоит из алюминиевого диска, укрепленного на оси, и двух электромагнитов; последовательного А и параллельного Б.

Ток потребителя I, проходя по обмотке электромагнита А, возбуждает магнитный поток ФI, пропорциональный току I. Ток в обмотке параллельного электромагнита возбуждает магнитный поток ФUпропорциональный напряжению сети U. 

Рис. 7-24. Схема устройства и включения индукционного счетчика

Эти магнитные потоки, пронизывая диск, наводят в нем вихревые токи IА и Iб Ток IА ≡ ФI≡ I, а ток Iб  ФU  U. От взаимодействия тока IА с магнитным потоком ФU и тока Iб с потоком ФI создается вращающий момент, пропорциональный мощности потребителя:

М = Ʀ1UI cosφ = Ʀ1Р

Этот момент вызывает вращение диска счетчика. При вращении диска в поле постоянного тормозного магнита М в диске индуктируются вихревые токи (рис. 3-20), взаимодействие которых с полем того же магнита М создает тормозной момент, пропорциональный скорости вращения диска счетчика n, т. е.

Мт Ʀ2n.

Схема счетного механизма

Постоянной нагрузке соответствует и постоянная скорость вращения счетчика, так как при этом имеет место равенство вращающего и тормозного моментов

 М = Мт

а следовательно,

Ʀ1Р = Ʀ2n

откуда следует, что

= ((Ʀ2n)/Ʀ1Ʀn

т.е. скорость вращения счетчика пропорциональна мощности потребителя.

Рис 7-25. Схема счетного механизма.

При мощности потребителя Р в течение времени , израсходованная им энергия

Pt ƦnƦN

Таким образом израсходованная энергия пропорциональна числу оборотов диска счетчика N.

Коэффициент

Ʀ W/N

называемый постоянной счетчика, численно равен количеству энергии, израсходованной в сети за время одного оборота диска счетчика.

Израсходованная энергия регистрируется счетным механизмом (рис, 7-25), приводимым в движение от червячной передачи (или шестеренки) В, укрепленной на оси счетчика. Движение диска передается пяти роликам, на боковых поверхностях которых нанесены цифры от О до 9. Ролики свободно надеты на ось Л. Первый (на рис 7-25 — правый) скреплен с шестеренкой и при движении диска счетчика беспрерывно вращается. Один оборот первого ролика вызывает поворот второго ролика на 1/10 часть оборота. Один оборот второго — вызывает поворот третьего ролика также на 1/10 часть оборота и т. д. Ролики прикрыты алюминиевым щитком, через отверстия в котором видно только по одной цифре каждого ролика. Прочитанное через отверстия в щитке числовое значение дает величину энергии, учтенную счетчиком за весь период его работы с того момента, когда показания его соответствовали нулевому значению.

Схема устройства и включения двухэлементного однодискового счетчика

Рис 7-26. Схема устройства и включения двухэлементного однодискового счетчика.

Для определения энергии израсходованной за какой-то промежуток времени, нужно из показания счетчика в конце измерения вычесть показание, снятое в начале.

Согласно ГОСТ 6570-60 счетчики активной энергии делятся на классы точности 1, 2 и 2,5, а счетчики реактивной энергии — на классы 2 и 3.

Для измерения электрической энергии в трехфазных четырехпроводных цепях применяется трехэлементный счетчик. Он имеет три электромагнитные системы такие же, как и у однофазного счетчика, которые воздействуют на три диска, укрепленные на одной оси. Счетчик имеет один счетный механизм. Схема включения счетчика принципиально та же, что и трехэлементного ваттметра (рис. 7-20).

Для измерения энергии в трехфазных трех проводных цепях применяются двухэлементные двухдисковые или одноднсковые счетчики (рис 7-26).

Схема соединения счетчика реактивной энергии типа ИР

Двухэлементный счетчик можно заменить двумя однофазными счетчиками (парные счетчики). Схема включения 

Рис 7-27. Схема соединения счетчика реактивной энергии типа ИР.

двухэлементного и парных счетчиков принципиально та же, что и двухэлементного ваттметра (рис. 7-23, б).

Измерение реактивной энергии трехфазного тока производится реактивными счетчиками, например типа ИР, схема которого дана на рис. 7-27.

Этот счетчик — индукционный двухэлементный имеющий по две обмотки на каждом из последовательных электромагнитов. Эти обмотки создают в сердечниках такие по величине и фазе магнитные потоки, которые совместно с потоками параллельных электромагнитов обеспечивают получение вращающего момента, пропорционального реактивной мощности. Счетный механизм непосредственно учитывает реактивную энергию.

Расширение пределов измерения тока и напряжения ваттметров и счетчиков производится при помощи измерительных трансформаторов.

 

Статья на тему Измерение электрической энергии