Elektriskās enerģijas mērīšana

Elektroprece atbilstoši savam mērķim patērē (ģenerē) aktīvo enerģiju, kas patērēta lietderīga darba veikšanai. Pie nemainīga sprieguma, strāvas un jaudas koeficienta patērētās (saražotās) enerģijas daudzumu nosaka attiecība Wp = UItcosφ = Pt

kur P = UIcosφ — produkta aktīvā jauda; t ir darba ilgums.

Enerģijas SI mērvienība ir džouls (J). Praksē joprojām tiek izmantota nesistemātiska mērvienība vatu NS stundai (tu NS h). Attiecības starp šīm vienībām ir šādas: 1 Wh = 3,6 kJ vai 1 W s = 1 J.

Intermitējošās strāvas ķēdēs patērētās vai saražotās enerģijas daudzumu mēra ar indukciju vai elektroniski ar elektrometriem.

Strukturāli indukcijas skaitītājs ir mikroelektriskais motors, katrs rotora apgrieziens atbilst noteiktam elektroenerģijas daudzumam. Attiecību starp skaitītāja rādījumiem un dzinēja veikto apgriezienu skaitu sauc par pārnesuma attiecību, un tā ir norādīta uz paneļa: 1 kW NS h = N diska apgriezieni.Pārnesumskaitlis nosaka skaitītāja konstanti C = 1 / N, kW NS h / apgr.; ° С=1000-3600 / N W NS s / apgr.

SI skaitītāja konstante ir izteikta džoulos, jo apgriezienu skaits ir bezizmēra lielums. Aktīvās enerģijas skaitītājus ražo gan vienfāzes, gan trīs un četru vadu trīsfāžu tīkliem.

Rīsi. 1... Shēma mērierīču pievienošanai vienfāzes tīklam: a — tiešais, b — mērtransformatoru sērija

Vienfāzes skaitītājam (1. att., a) elektroenerģijai ir divi tinumi: strāva un spriegums, un to var pieslēgt tīklam saskaņā ar shēmām, kas līdzīgas vienfāzes vatmetru komutācijas shēmām. Lai novērstu kļūdas, ieslēdzot skaitītāju un līdz ar to arī kļūdas enerģijas mērīšanā, visos gadījumos ieteicams izmantot skaitītāja komutācijas ķēdi, kas norādīta uz tā izejas vāka.

Jāņem vērā, ka, mainoties strāvas virzienam vienā no skaitītāja spolēm, disks sāk griezties otrā virzienā. Tāpēc ir jāieslēdz ierīces strāvas spole un sprieguma spole, lai, uztvērējam patērējot strāvu, skaitītājs grieztos bultiņas norādītajā virzienā.

Strāvas izeja, kas apzīmēta ar burtu G, vienmēr ir savienota ar barošanas pusi, bet otrā strāvas ķēdes izeja, kas apzīmēta ar burtu I. Turklāt sprieguma spoles izeja, vienpolāra ar izeju G strāvas spole, ir pievienota arī barošanas avota pusei.

Ieslēdzot mērinstrumentus caur mērtransformatoruStrāvas transformatoriem vienlaikus jāņem vērā strāvas transformatoru un sprieguma transformatoru tinumu polaritāte (1. att., b).

Skaitītāji tiek ražoti gan lietošanai ar jebkuriem strāvas transformatoriem un sprieguma transformatoriem — universāliem, kuru simbola apzīmējumā pievienots burts U, gan lietošanai ar transformatoriem, kuru nominālās transformācijas attiecības norādītas uz to datu plāksnītes.

1. piemērs. Universāls skaitītājs ar parametriem Up = 100 V un I = 5 A tiek izmantots ar strāvas transformatoru ar primāro strāvu 400 A un sekundāro strāvu 5 A un sprieguma transformatoru ar primāro spriegumu 3000 V un a. sekundārais spriegums 100 V.

Nosakiet ķēdes konstanti, ar kuru jāreizina skaitītāja rādījums, lai atrastu patērētās enerģijas daudzumu.

Ķēdes konstante tiek atrasta kā strāvas transformatora transformācijas koeficienta reizinājums ar sprieguma transformatora transformācijas koeficientu: D = kti NS ktu= (400 NS 3000)/(5 NS 100) =2400.

Tāpat kā vatmetrus, arī mērierīces var izmantot ar dažādiem mērīšanas pārveidotājiem, taču šajā gadījumā ir nepieciešams pārrēķināt rādījumus.

Piemērs 2. Mērierīce, kas paredzēta lietošanai ar strāvas transformatoru ar transformācijas koeficientu kti1 = 400/5 un sprieguma transformatoru ar transformācijas koeficientu ktu1 = 6000/100, tiek izmantota enerģijas mērīšanas shēmā ar citiem transformatoriem ar šādiem transformācijas koeficientiem: kti2 = 100/5 un ktu2 = 35000/100.Nosakiet ķēdes konstanti, ar kuru jāreizina skaitītāja rādījumi.

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

Trīsfāzu skaitītāji, kas paredzēti enerģijas mērīšanai trīs vadu tīklos, ir strukturāli divi kombinēti vienfāzes skaitītāji (2. att., a, b). Viņiem ir divas strāvas spoles un divas sprieguma spoles. Parasti šādus skaitītājus sauc par divu elementu.

Viss iepriekš teiktais par nepieciešamību ievērot ierīces tinumu polaritāti un ar to izmantoto mērtransformatoru tinumus vienfāzes skaitītāju komutācijas shēmās pilnībā attiecas uz komutācijas shēmām, trīsfāzu skaitītājiem.

Lai trīsfāzu skaitītājos elementus atšķirtu vienu no otra, izejas papildus tiek apzīmētas ar cipariem, kas vienlaikus norāda ar izejām savienotā barošanas tīkla fāžu secību. Tādējādi ar skaitļiem 1, 2, 3 apzīmētajiem secinājumiem pievienojiet fāzi L1 (A), spailēm 4, 5 — fāzi L2 (B) un spailēm 7, 8, 9 — fāzi L3 (C).

Transformatoros iekļauto skaitītāju rādījumu definīcija ir aplūkota 1. un 2. piemērā, un tā ir pilnībā piemērojama trīsfāzu skaitītājiem. Ņemiet vērā, ka skaitlis 3, kas atrodas uz mērierīces paneļa transformācijas koeficienta priekšā kā reizinātājs, runā tikai par nepieciešamību izmantot trīs transformatorus, un tāpēc tas netiek ņemts vērā, nosakot pastāvīgo ķēdi.

3. piemērs… Nosakiet ķēdes konstanti universālam trīsfāzu skaitītājam, ko izmanto ar strāvas un sprieguma transformatoriem, 3 NS 800 A / 5 un 3 x 15000 V / 100 (ieraksta forma precīzi atkārto ierakstu vadības panelī).

Nosakiet ķēdes konstanti: D = kti NS ktu = (800 x 1500)/(5-100) = 24000

Rīsi. 2. Shēmas trīsfāzu skaitītāju pieslēgšanai trīsvadu tīklam: a-tieši aktīvās (ierīce P11) un reaktīvās (ierīce P12) enerģijas mērīšanai, b — caur strāvas transformatoriem aktīvās enerģijas mērīšanai

Ir zināms, ka mainot spēka faktors pie dažādām strāvām es varu iegūt vienādu UIcos vērtību ar aktīvo jauduφ, un tāpēc strāvas aktīvā sastāvdaļa Ia = Icosφ.

Jaudas koeficienta palielināšana rada strāvas I samazināšanos noteiktai aktīvajai jaudai un tādējādi uzlabo pārvades līniju un citu iekārtu izmantošanu. Samazinoties jaudas koeficientam pie nemainīgas aktīvās jaudas, ir jāpalielina produkta patērētā strāva I, kas izraisa pārvades līnijas un citu iekārtu zudumu palielināšanos.

Tāpēc produkti ar zemu jaudas koeficientu patērē papildu enerģiju no avota. ΔWp, kas nepieciešams, lai segtu zaudējumus, kas atbilst palielinātajai strāvas vērtībai. Šī papildu enerģija ir proporcionāla izstrādājuma reaktīvajai jaudai un, ja strāvas, sprieguma un jaudas koeficienta vērtības ir nemainīgas laika gaitā, to var atrast pēc attiecības ΔWp = kWq = kUIsinφ, kur Wq = UIsinφ — reaktīvā jauda (parastā koncepcija).

Proporcionalitāte starp elektropreces reaktīvo enerģiju un stacijas papildus saražoto enerģiju tiek saglabāta arī tad, ja laika gaitā mainās sprieguma, strāvas un jaudas koeficients. Praksē reaktīvo enerģiju mēra ar agregātu ārpus sistēmas (var NS h un tā atvasinājumi — kvar NS h, Mvar NS h u.c.), izmantojot īpašus skaitītājus, kas pēc uzbūves ir pilnīgi līdzīgi aktīvās enerģijas skaitītājiem un atšķiras tikai ar pārslēgšanu. tinumu ķēdes (sk. 2. att., a, ierīce P12).

Visi aprēķini, kas saistīti ar skaitītāju mērītās reaktīvās enerģijas noteikšanu, ir līdzīgi iepriekšminētajiem aprēķiniem aktīvās enerģijas skaitītājiem.

Jāņem vērā, ka sprieguma tinumā patērēto enerģiju (skat. 1., 2. att.) skaitītājs neņem vērā, un visas izmaksas sedz elektrības ražotājs, bet elektroenerģiju, ko patērē ierīces strāvas ķēde. tiek ņemts vērā no skaitītāja, t.i., izmaksas šajā gadījumā tiek attiecinātas uz patērētāju.

Papildus enerģijai, izmantojot jaudas mērītājus, var noteikt dažus citus slodzes raksturlielumus. Piemēram, pēc reaktīvās un aktīvās enerģijas skaitītāju rādījumiem var noteikt vidējās svērtās tgφ slodzes vērtību: tgφ = Wq / Wp, Gkur vs — enerģijas daudzums, ko ņem vērā aktīvās enerģijas skaitītājs konkrētajam. laika periods, Wq — tas pats , bet reaktīvās enerģijas skaitītājs ņem vērā to pašu laika periodu. Zinot tgφ, no trigonometriskām tabulām atrodiet cosφ.

Ja abiem skaitītājiem ir vienāds pārnesumskaitlis un ķēdes konstante D, jūs varat atrast tgφ slodzi konkrētam brīdim.Šim nolūkam vienā laika intervālā t = (30 — 60) s vienlaicīgi nolasa reaktīvās enerģijas skaitītāja apgriezienu skaitu nq un aktīvās enerģijas skaitītāja apgriezienu skaitu np. Tad tgφ = nq / np.

Ar pietiekami nemainīgu slodzi ir iespējams noteikt tā aktīvo jaudu pēc aktīvās enerģijas skaitītāja rādījumiem.

4. piemērs… Transformatora sekundārajā tinumā ir iekļauts aktīvās enerģijas skaitītājs ar pārnesumskaitli 1 kW x h = 2500 apgr./min. Skaitītāja tinumi ir savienoti caur strāvas transformatoriem ar kti = 100/5 un sprieguma transformatoriem ar ktu = 400/100. 50 sekunžu laikā disks veica 15 apgriezienus. Nosakiet aktīvo jaudu.

Pastāvīgā ķēde D = (400 NS 100)/(5 x 100) =80. Ņemot vērā pārnesumu attiecību, skaitītāja konstante C = 3600 / N = 3600/2500 = 1,44 kW NS s / apgr. Ņemot vērā konstanto shēmu C '= CD = 1,44 NS 80= 115,2 kW NS s / apgr.

Tādējādi n disku apgriezieni atbilst jaudas patēriņam Wp = C'n = 115,2 [15 = 1728 kW NS ar Līdz ar to slodzes jauda P = Wp / t = 17,28 / 50 = 34,56 kW.