Материал: Метроплогия. учебное пособие. Савельева Е.Л., Ситников Н.В

где k – постоянный коэффициент. На подвижную часть счетчика (диска) действует тормозной момент, пропорциональный частоте вращения диска. Этот момент создается в результате действия тока, наводимого во вращающемся диске полюсами постоянного магнита 4, и определяется выражением

kIUcos k1 ddt .

Число оборотов диска N за время ∆t измерения энергии определяется интегралом по времени от частоты вращения диска, т.е.

где C = k1/kk2 – постоянная счетчика, W – энергия, прошедшая через счетчик за интервал времени ∆t.

Отсчет энергии производится по показаниям механического счетчика оборотов 2, градуированного в единицах энергии. Единице электрической энергии (обычно 1 кВт-ч), регистрируемой счетным механизмом, соответствует определенное число оборотов диска. Это соотношение, называемое передаточным числом, указывается на счетчике.

Величина, обратная передаточному числу, т.е. отношение зарегистрированной энергии к числу оборотов диска, – номинальная постоянная счетчика (Сном). Значение передаточного числа А и Сном зависят только от конструкции счетного механизма и для данного счетчика остаются постоянными.

Действительная постоянная СД в отличии от номинальной зависит от тока нагрузки, а также от внешних условий и частоты.

Относительная погрешность счетчика может быть вычислена по одной из формул:

где W – энергия, измеренная счетчиком, WД – действительное значение энергии, прошедшей через счетчик.

Счетчики активной энергии выпускаются следующих классов точности: 0.5, 1.0, 2.0, 2.5; счетчики реактивной энергии – 1.5, 2 и 3. Класс счетчика нормирует пределы относительной основной погрешности от измеренной энергии.

71

3.4. СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ ИНДУКЦИОННЫХ СЧЕТЧИКОВ АКТИВНОЙ ЭНЕРГИИ В ТРЕХФАЗНЫЕ ЦЕПИ

Индукционные счетчики электрической энергии переменного тока промышленной частоты широко применяются для учета потребляемой (активной) энергии в трехфазных цепях, а также для учета реактивной энергии, генерируемой этими потребителями.

Принцип включения однофазного (одноэлементного) счетчика показан на рис. 3.13. Так называемая «токовая обмотка» (5) должна включаться последовательно с потребителем (как амперметр), причем на клеммной колодке сетчика ее начало обозначается цифрой «1» и называется генераторным зажимом. Этот зажим должен подключаться к фазе («А», «В» или «С») непосредственно на вводе. К Концу токовой обмотки, обозначенной цифрой «2», подключаются сетевые предохранители и автоматические выключатели.

«Вольтовая обмотка» 1 (рис. 3.13) подключается параллельно (как вольтметр), причем ее начало должно быть подключено также непосредственно к фазе, а конец – к нейтрали (к нулевому проводу). При таком включении вольтовой обмотки счетчик всегда находится под фазным напряжением, т.к. вольтовая обмотка подключается непосредственно к вводу. На клеммной колодке однофазного счетчика начало вольтовой обмотки обозначается цифрой «3», а конец – «4». Если клеммы счетчика не обозначены цифрами, то их последовательность ведется слева направо: 1-2-3-4.

Следует заметить, что при выключенных потребителях диск счетчика не должен вращаться (отсутствует «самоход»), т.к. вращающий момент вольтовой обмотки не должен быть больше суммы момента трения в подпятниках и тормозного момента, создаваемого постоянным магнитом 4 (рис.3.13).

Однако при плохой изоляции электропроводки, диск счетчика может вращаться из-за утечки электрической энергии. Это вращение не следует относить к неисправности счетчика, т.е. к самоходу.

Учет электрической энергии в трехфазных цепях имеет некоторые особенности, связанные, во-первых, с необхлдимостью учета потребляемой энергии трехфазными потребителями, особенно при асимметрии фазных нагрузок; во-вторых, невозможностью протекания больших токов (более 10 А) через токовые обмотки счетчиков; в-третьих, повышаются требования к сопротивлению изоляции вольтовых обмоток счетчиков, подключенных к линейным напряжениям; в-четвертых, имеются некоторые отличия при учете электрической энергии в трехпроводных и в четырехпроводных трехфазных электрических цепях; наконец, в-пятых – с необходимостью гальванической развязки между силовыми линиями (шинами) и приборами контроля и учета на подстанциях, на щитках и мониторах с целью обеспечения безопасности обслуживающего персонала, особенно при выполнении ремонтных и профилактических работ, выполняемых без отключения потребителей.

72

В трехфазных цепях прямое включение счетчиков, как правило, не применяют. Кроме этого нецелесообразно в каждую фазу включать свой однофазный счетчик, если требуется измерять суммарную потребляемую энергию, проходящую по всем фазам или, если потребитель является в принципе трехфазным, например, асинхронным трехфазным двигателем. Поэтому для трехпроводной электрической сети применяют двухэлементные счетчики, т.е. счетчики, в которых конструктивно объединены два измерительных механизма с двумя дисками, закрепленными на одной оси.Схема включения такого счетчика представлена на рис. 3.14. На этом же рирунке изображена клеммная колодка двухэлементного индукционного счетчика активной энергии типа СА3У-И670М. Условные обозначения: С – счетчик, А – активной энергии; 3 – для трехпроводной цепи, У – универсальный, М – нормальные условия эксплуатации от –150С до +250С, Сн =

1750 об/кВт ч.

ИТН

Рис. 3.14. Схема включения двухэлементного индукционного счетчика в трехпроводную сеть

Схема, представленная на рис. 3.14, называется косвенной схемой включения счетчика, т.к. его вольтовые и токовые обмотки включаются в трехпроводную сеть через два измерительных трансформатора тока (ИТТ) и через три измерительных трансформатора напряжения (ИТН). Например, для счетчика типа СА3У – И67ОМ показания будут верными, т.е. справедлива номинальная постоянная счетчика равная 1750 об/кВт ч с трансформаторами напряжения, с номинальным коэффициентом трансформации по напряжению

73

380/100, и с трансформаторами тока с номинальным вторичным током 5А. На циферблате счетчика имеются соответствующие условные обозначения трансформаторов и их основные данные: 3х100 В и 2х5 А. В принципе этот тип счетчика может быть применен для учета электрической энергии в электрических сетях напряжением выше 1000 В с применением соответствующих ИТН со вторичным напряжением 100 В, но с пересчетом постоянной Сн или умножением показаний счетчика на коэффициент, вычисленный из отношения линейного напряжения сети (Uл) к линейному напряжению сети равному 380 В соответствующему номинальному значению

Сн.

Следует заметить, что ИТТ необходимо выбирать из соображений недопустимости превышения линейных токов сети (Iл) первичных номинальных токов трансформаторов, т.к. у этих трансформаторов первичный номинальный ток является максимальным допустимым током, выше которого резко уменьшается его коэффициент трансформации и возникает ситуация недоучета электрической энергии счетчиком. К недоучету электрической энергии приводят также варианты неправильного включения обмоток счетчика, т.е. варианты включения отличные от указанных на колодке.

Для четырехпроводных электрических сетей применяют трехэлементные счетчики с конструктивным объединением трех измерительных механизмов с темя дисками на одной оси. При этом каждый измерительный механизм создает вращающий момент пропорциональный электрической энергии, прошедшей через одну фазу.

Схема полукосвенного включения трехэлементного счетчика типа СА4УИ672М и его клеммная колодка приведены на рис. 3.15. Этот тип счетчиков включается в сеть напряжением 380/220 В с нулевым проводом. Вольтовые обмотки непосредственно включены под фазные напряжения, а токовые – косвенно через ИТТ.

74

0

Рис. 3.15. Схема включения трехэлементного индукционного счетчика в четырехпроводную сеть

ИТТ для схемы включения по рис. 3.15 и ИТН для схемы включения по рис. 3.14 могут выполняться на одном магнитопроводе, т.е. конструктивно объединены. Для обеих схем «перефазировка» фаз недопустима, т.к. приводит к неверным измерениям (недоучету потребляемой энергии). Недопустимо также несогласное включение первичных и вторичных обмоток трансформаторов, которые маркируются индексами.

3.5. ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ

ЭЛЕКТРОННЫЕ СЧЕТЧИКИ АКТИВНОЙ ЭНЕРГИИ

Электронные счетчики активной энергии (ЭС) строятся на основе преобразователя мощности с последующим интегрированием его входной величины в соответствии с зависимостью

W tt1 p(t)dt .

Мгновенная мощность, потребляемая нагрузкой р(t) = u(t) i(t) cos (t), преобразуется в преобразователе «мощность – напряжение» 1 (рис. 3.16) в постоянное напряжение Uвых, величина которого пропорциональна потребляемой активной мощности.

Рис. 3.16. Структурная схема электронного счетчика

В преобразователе «напряжение – частота» 2 это напряжение преобразуется в частоту импульсов, которая также оказывается пропорциональна активной мощности Р. Выходные импульсы подсчитываются

75