Тут Ви зможете знайти велику кількість радіоелектронних схем, радіоаматорських конструкцій, інформації по електролічильників і багато іншого.
- Принцип дії індукційного лічильника.
- Схеми підключення електролічильників і їх перевірка, опис схем.
- Основні визначення (номінальна напруга і струм лічильника, чутливість лічильника, передавальне число і постійна лічильника, похибка лічильника)
Принцип дії однофазного індукційного лічильника активної енергії.
Лічильник являє собою вимірювальну ваттметровий систему і є інтегруючим (суммирующим) електровимірюваннях приладом. Принцип дії індукційних приладів заснований на взаємодії змінних магнітних потоків з струмами, индуктироваться ними в рухомої частини приладу (в диску). Електромеханічні сили взаємодії викликають рух рухомої частини. Схематичний пристрій однофазного лічильника показано на рис.
Основними його вузлами є електромагніти 1 і 2, алюмінієвий диск 3, укріплений на осі 4, опори осі - підп'ятник 5 і підшипник 6, постійний магніт 7. З віссю пов'язаний за допомогою зубчастої передачі 8 рахунковий механізм (на малюнку не показаний), 9 - протиполюс електромагніта 1. Електромагніт 1 містить Ш - подібний магнітопровід, на середньому стрижні якого розташована багатовиткова обмотка з тонкого дроту, включена на напругу мережі U паралельно навантаженню Н. Ця обмотка у відповідності зі схемою включення називається паралельної обмоткою або обмоткою напруги. При номінальній напрузі 220 В паралельна обмотка має звичайно 8-12 тисяч витків дроту діаметром 0,1 - 0,15 мм.Електромагніт 2 розташований під магнітною системою кола напруги і містить U - подібний магнітопровід, з розташованої на ньому обмоткою з товстого дроту з малим кількістю витків. Дана обмотка включена послідовно з навантаженням і тому називається послідовної або струмового обмоткою. Через неї протікає повний струм навантаження /. Зазвичай кількість ампер-витків цієї обмотки знаходиться в межах 70 - 150, тобто при номінальному струмі 5 А обмотка містить від 14 до 30 вітков.Комплекс деталей, що складається з послідовної і паралельної обмоток з їх магнітопроводами, називається обертовим елементом лічильника.
Струм протікає по обмотці напруги створює загальний змінний матнітний потік ланцюга напруги, невелика частина якого (робочий потік) припиняє алюмінієвий диск знаходиться в зазорі між обома електромагнітами. Велика частина мгнітную потоку кола напруги замикається через шунти і бічні стрижні муздрамтеатру (неробочий потік), який поділяється на дві частини і необхідний для створення необхідного кута зсуву фаз між магнітними потоками ланцюзі напруги і ланцюги навантаження (кола струму). Магнітний потік ланцюга напруги прямо пропорційний прикладеній напрузі (напрузі мережі).
Струм навантаження протікає через струмовий обмотку, створює змінний магнітний потік, який також перетинає алюмінієвий диск і замикається по магнітному шунту верхнього муздрамтеатру і частково через бічні стрижні. Незначна частина (неробочий потік) замикається через протиполюс на перетинаючи диск. Так як магнітопровід струмового обмотки має U-подібну конструкцію, то його магнітний потік перетинає диск двічі.
Таким чином, всього через диск лічильника проходять три змінних магнітних потоку. Відповідно до закону електромагнітної індукції, змінні магнітні потоки обох обмоток при перетині диска, наводять у ньому ЕРС (кожен свою тобто дві), під дією яких у диску навколо слідів цих потоків протікають відповідні вихрові струми (правило "гвинта" згадуємо). В результаті взаємодії магнітного потка обмотки напруги і вихрового струму від магнітного потоку струмового обмотки і з іншого боку магнітного потоку струмового обмотки і вихрового струму від обмотки напруги, виникає електромеханічні сили, які створюють крутний момент, діючий на диск. Цей момент пропорційний добутку зазначених магнітних потоків і синусу кута зсуву фаз між ними.
Активна потужність споживана навантаженням визначається як добуток сили струму на прикладена напруга і на косинус кута між ними. Так як мгнітную потоки обох обмоток пропорційні напрузі і току, то можна домігшись конструктивним шляхом рівності синуса кута між потоками і косинуса кута між вектором струму і напруги здійснити пропорційність крутного моменту лічильника з коефіцієнтом вимірюваної активної потужності. Синус одного кута дорівнює косинусу іншого кута якщо між ними зрушення 90 град., Чого і досягають в конструкціях лічильників (застосування короткозамкнених витків, додаткових обмоток замкнутих на регульоване опір, переміщення гвинтового затиску і т.д.), що обертає момент пропорційний потужності мережі призводить диск лічильника в обертання, частота обертання якого встановлюється, коли крутний момент врівноважується гальмівним моментом. Для створення гальмівного моменту в лічильнику є постійний магніт, який своїми полюсами охоплює диск. Силові лінії магнітного поля, перетинаючи диск, наводять у ньому додаткову ЕРС, пропорційну частоті обертання диска. Ця ЕРС в свою чергу викликає протікання в диску вихрового струму, взаємодія якого з потоком постійного магніту призводить до виникнення електромеханічної сили, напрямки проти руху диска, тобто призводить до створення гальмівного моменту. Регулювання гальмівного моменту, а отже частоти обертання диска виробляють шляхом переміщення постійного магніту в радіальному напрямку. При наближенні магніту до центру диска, частота обертання зменшується.
Таким чином домігшись постійної частоти обертання диска лічильника отримуємо, що вимірюється лічильником кількість енергії виходить з твору числа обертів диска лічильника і С- коеф. пропорційності, постійної лічильника.
НА ГОРУ ^^
Принцип дії однофазного електронного лічильника активної енергії.
Лічильник являє собою аналого-цифровий пристрій з попереднім перетворенням потужності в аналоговий сигнал з подальшим перетворенням аналогового сигналу в частоту проходження імпульсів, підсумовування яких дає кількість споживаної енергії.
Конструктивно лічильник складається з корпусу, вимірювального трансформатора струму і виконаних на друкованій платі перетворювача і модуля тарифікації. Структурно лічильник складається з наступних вузлів:
• драйвер РКІ
• джерело вторинного харчування
• мікроконтролер
• оптичний порт
• пам'ять
• перетворювач
• супервізор
• телеметричний вихід
• годинник реального часу
Перетворювач являє собою аналого-цифровий пристрій з попереднім перетворенням потужності в аналоговий сигнал за методом ШІМ-АІМ з подальшим перетворенням аналогового сигналу в імпульсний сигнал пропорційний спожитої електроенергії. Джерело вторинного живлення перетворює змінну вхідна напруга до величини необхідної для харчування всіх вузлів лічильника. Мікроконтролер проводить підрахунок вхідних імпульсів, розрахунок споживаної енергії, управління та обмін інформацією з іншими вузлами і схемами лічильника. Супервизор формує сигнал скидання при включенні і відключенні харчування, а також видає сигнал аварії живлення при зниженні вхідної напруги. Пам'ять зберігає дані про спожиту електроенергію та інші параметри. Годинник реального часу призначені для відліку поточного часу і дати. Драйвер РКІ приймає інформацію від мікроконтролера і видає керуючі сигнали на РКІ. РКІ представляє собою багаторозрядних індикатор і призначений для індикації режимів роботи, інформації про спожиту електроенергію і часових параметрів. Оптичний порт призначений для зчитування показань і програмування лічильника. На мікроконтролер надходять сигнали з кнопок на панелі лічильника і сигнали від перетворювача пропорційні споживання електроенергії. Мікроконтролер зберігає інформацію в пам'яті і видає імпульсний сигнал про енергоспоживання на дистанційний вихід.
НА ГОРУ ^^
СХЕМИ ВКЛЮЧЕННЯ ЛІЧИЛЬНИКІВ І ЇХ ПЕРЕВІРКА. ОПИС СХЕМ
Лічильник є приладом, який реагує не тільки на значення енергії, а й на направлення її передачі. Властивість лічильника реагувати на напрям енергії призводить до обов'язкової необхідності включати струмовий ланцюг лічильника і ланцюг напруги узгоджено, так щоб при позитивному напрямку енергії диск обертався відповідно зі стрілкою. Перед розглядом конкретних схем включення лічильників перелічимо кілька загальних положень
Затискачі струмового обмотки лічильника і обмотки напруги, що підключаються з боку джерела живлення, умовно називаються однополярним. На схемах однополярні висновки обмоток лічильника (початку обмоток) позначають зірочкою. Однополярний затиск ланцюга напруги завжди розташовується поруч з відповідним затиском струмового обмотки і у лічильників безпосереднього включення з'єднується з струмовим затиском знімною перемичкою.
Раніше, при описі лічильників, зазначалося, що затискачі струмових обмоток позначаються літерами Г (генератор) і Н (навантаження). При цьому генераторний затиск відповідає початку обмотки, а навантажувальний - її кінця. При підключенні лічильника необхідно стежити за тим, щоб струм через струмові обмотки проходив від їх почав до кінців. Для цього проводу з боку джерела живлення повинні підключатися до генераторним затискачів (затискання Г) обмоток, а дроти, що відходять від лічильника в бік навантаження, повинні бути підключені до навантажувальним затискачів (затискання Н). Для лічильників, що включаються з вимірювальними трансформаторами, повинна враховуватися полярність як ТТ, так і ТН. Це особливо важливо для трифазних лічильників, що мають складні схеми включення, коли неправильна полярність вимірювальних трансформаторів не завжди відразу виявляється на працюючому счетчіке.Еслі лічильник включається через ТТ, то до початку струмового обмотки підключається дріт від того затиску вторинної обмотки ТТ, який однополярен з висновком первинної обмотки, підключеним з боку джерела живлення. При цьому включення напрямок струму в струмового обмотці буде таким же, як і при безпосередньому включеніі.Для трифазних лічильників вхідні затискачі ланцюгів напруги, однополярні з генераторними зажимами струмових обмоток, позначаються цифрами 1, 2, 3. Тим самим визначається заданий порядок проходження фаз 1 2-3 при підключенні лічильників. Слід зауважити, що при підключенні схема внутрішніх з'єднань не повинна викликати жодних сумнівів або неясностей, так як всі необхідні внутрішні підключення зроблені при виготовленні лічильників. Важливо стежити лише за правильністю зовнішніх підключень. На ріс.a.6.в наведені типові схеми включення лічильників активної та реактивної енергії як при безпосередньому їх включенні в електричну мережу, так і з вимірювальними трансформаторами. На ріс.а, б, в зображені принципові схеми включення однофазного лічильника активної енергії із зазначенням полярності вимірювальних трансформаторів. Вторинні обмотки ТТ і ТН в цілях безпеки заземлені. Принципово байдуже, що заземляти - початку або кінці обмоток вимірювальних трансформаторів.
Мал. Схеми включення однофазного лічильника активної енергії: а - при безпосередньому включенні; б - при полукосвенном включення до - при непрямому підключенні;
Принципові схеми включення трифазного трипровідною двоелементною лічильника активної енергії типу САЗ (САЗУ) наведені на рис. а Б В. Тут особливо відзначимо, що до затиску з цифрою 2 обов'язково підключається середня фаза, тобто та фаза, ток якої до лічильника не підводить. При включенні лічильника з ТН затиск цієї фази заземлюється. На схемі ріс.в у Т1 заземлені затискачі з боку джерела живлення (тобто затискачі .І 1), але можна було б заземлювати затискачі і з боку навантаження. Лічильники типу САЗ застосовуються головним чином з вимірювальними трансформаторами, і тому наведена схема рис. в є основною при обліку активної енергії в електричних мережах 6 кВ та вище.
Мал. Схеми включення трифазного трипровідною двоелементною лічильника активної енергії типу САЗ (САЗУ):
а - при безпосередньому включенні;
б - при полукосвенном включенні;
в - при непрямому включенні
Принципові електричні схеми включення трифазного Трьохелементний лічильника активної енергії типу СА4 (СА4У) наведені на ріс.д, при цьому на рис. а, б, в представлені схеми включення трипровідною, а на рис. г, д -четирехпроводного лічильника.
Мал. Схеми включення трифазного Трьохелементний лічильника активної енергії типу СА4 (СА4У):
а - при полукосвенном включенні в трьохпровідний мережу;
б - при непрямому включенні в трьохпровідний мережу;
в - при безпосередньому включенні в чьотирьох мережу;
г - при полукосвенном включенні вчетирехнроводную мережу
На рис. показана схема включення з трьома однофазними ТН, первинні і вторинні обмотки яких з'єднані в зірку. При цьому загальна точка вторинних обмоток в цілях безпеки заземлюється. Це саме можна сказати і до вторинних обмоток ТТ. На рис. в, г необхідно звернути увагу на наявність обов'язкової зв'язку нульового провідника мережі з нульовим затиском (0) лічильника. Вище зазначалося, що відсутність такого зв'язку може викликати додаткову погрішність при обліку енергії в мережах з несиметрією напруг. Схеми включення лічильників реактивної енергії з 90 -м зрушенням типу СР4 (СР4У) в четирсхпроводную мережу наведені на рис. а Б В. Порядок підведення напруг і струмів до лічильника такий же, як і у лічильника активної енергії. Схема непрямого включення цього ж лічильника в трьохпровідний мережу наведена на рис. м Так як в середній фазі мережі відсутня ТТ, то замість струму Ib до струмового обмотці другого елементу лічильника підведена геометрична сума струмів Ia + Ic, яка, як-відомо, дорівнює -Ib.
Мал. Схеми включення Трьохелементний лічильника реактивної енергії з 90 ° -м зрушенням типу СР4 (СР4У):
а - при безпосередньому включенні в чьотирьох мережу;
б - при полукосвенном включенні в чьотирьох мережу;
в - при непрямому включенні в чьотирьох мережу;
г - при непрямому включенні в трьохпровідний мережу
На рис. приведена схема полукосвенного включення двоелементною лічильника реактивної енергії з розділеними послідовними обмотками типу СР4 (СР4У) в четирехпровоную мережу.
У трьохпровідних мережах, де є лише два ТТ, цей лічильник може бути включений за схемою з використанням геометричної суми струмів двох фаз аналогічно схемі на рис. м На рис. представлені схеми включення лічильника реактивної енергії типу СРЗ (срзу) з 60 ° -м зрушенням в трьохпровідний мережу.
Ріс.Схема полукосвенного включення двоелементною лічильника реактивної енергії з розділеними послідовними обмотками тина СР4 (СР4У) в чьотирьох мережу
Мал. Схема включення двоелементною лічильника реактивної енергії типу СРЗ (срзу) з 60-м зрушенням в трьохпровідний мережу:
а - при безпосередньому включенні;
б-при полукосвснном включенні;
в - при непрямому включенні
З огляду на те, що лічильники активної і реактивної енергії зазвичай використовуються разом, на рис. наведено приклади схеми їх спільного включення. На рис. наведені схеми полукосвснного включення лічильників в чьотирьох мережу (380/220 В). Схема на ріс.требует для монтажу меншого
Мал. Схема полукосвенного включення трьохелементної лічильників активної та реактивної енергії в чьотирьох мережу з суміщеними ланцюгами струму і напруги.
кількості проводу або контрольного кабелю. При її складанні значно зменшується ризик неправильного включення лічильників, так як виключається розбіжність фаз (А, В, С) струму і напруги. Перевірити вірність схеми можна спрощеними способами без зняття векторної діаграми. Для цього достатнім є вимір фазних напруг, визначення порядку проходження фаз і перевірка правильності включення струмових ланцюгів за допомогою почергового виведення двох елементів лічильників з роботи і фіксацією при цьому правильного обертання діска.Недостаток схеми полягає в тому, що перевірка правильності включення струмових ланцюгів викликає необхідність тричі відключати споживачів і вживати особливих заходів з техніки безпеки під час виконання робіт, так як вторинні кола ТТ знаходяться під потенціалами фаз первинної мережі. Іншим серйозним недоліком розглянутої схеми є те, що її використання приходить в суперечність з ПУЕ (п. 1.7..46), де йдеться про необхідність занулення або заземлення вторинних обмоток вимірювальних трансформаторів. На відміну від попередньої схема на рис. має роздільні ланцюга струму і напруги, тому вона дозволяє проводити перевірку правильності включення лічильників та їх заміну без відключення споживачів, так як в цій схемі ланцюга напруги можуть бути від'єднані. Крім цього, в ній дотримані вимоги ПУЕ до занулення і заземлення вторинних обмоток ТТ.
Мал. Схема полукосвенного включення трьохелементної лічильників активної та реактивної енергії в чьотирьох мережу з роздільними ланцюгами струму і напруги.
На рис. зображена схема непрямого включення лічильників в мережі понад 1 кВ. На цій схемі в якості лічильника реактивної енергії прийнятий двоелементний чотирьохпровідний лічильник з розділеними послідовними обмотками. Вище вказувалося, що так як у середній фазі мережі відсутня ТТ, то замість струму Ib до
Мал. Схема непрямого включення двоелементний лічильників активної та реактивної енергії в трьохпровідний мережу понад 1 кВ.
відповідним струмовим обмоткам цього лічильника підведена геометрична сума струмів Ia + Ic рівна - Id. Замість зазначеного лічильника реактивної енергії в даній схемі може використовуватися лічильник з 90-градусним зрушенням. В цьому випадку до струмового обмотці другого елементу також підводиться геометрична сума струмів Ia + Ic. На рис. показана схема включення з використанням трифазного ТН типу НТМИ, у якого заземлена вторинної обмотки. На практиці може застосовуватися трифазний ТН і із заземленням вторинної обмотки фази В. Замість трифазного ТН також можуть застосовуватися два однофазних ТН, включених по схемі відкритого трикутника. На закінчення відзначимо, що схема включення лічильника зазвичай нанесена на кришці затискної коробки. Однак в умовах експлуатації кришка може виявитися знятої з лічильника іншого типу. Тому необхідно завжди переконатися в достовірності схеми шляхом її звірки з типовою схемою і з розміткою затискачів.
НА ГОРУ ^^
Основні поняття і визначення пов'язані з пристроєм і обслуговуванням ланцюгів обліку електроенергії.
Основною метою обліку електроенергії є отримання достовірної інформації про кількість виробленої електричної енергії та потужності, про її передачу, розподілі та споживанні на оптовому ринку і роздрібному ринку споживання для вирішення наступних техніко-економічних завдань на всіх рівнях управління в енергетиці:
• фінансових розрахунків за електроенергію і потужність між суб'єктами оптового і роздрібного ринку споживання
• управління режимами електроспоживання
• визначення і прогонозірованія всіх складових балансу електроенергії (вироблення, відпустка з шин, втрати і т.д.)
• визначення вартості і собівартості виробництва, передачі, розподілу електроенергії та потужності
• контролю техніческогосостоянія і відповідності вимогам нормативно-технічних документів систем обліку електроенергії в установках
Номінальна напруга і номінальний струм у трифазних лічильників вказується у вигляді добутку числа фаз на номінальні значення напруги і струму, причому напруга мається на увазі лінійне, наприклад: 3 * 5; 3 * 380 В. У трифазних чотирипровідних лічильників вказується лінійні і фазні напруги, відокремлюються друг від друга косою рисою, наприклад: 3 * 5 А; 3 * 380/220 В. У трансформаторних лічильників вказуються номінальні коефіцієнти трансформації: 3 * 6000/100 В; 3 * 200/5 А. На лицьових панелях лічильників безпосереднього включення, крім номінального струму вказується значення максимального струму (зазвичай в дужках): 5-20 А чи 5 (20) А.
До лічильнику, крім вимоги відсутності самоходу, одночасно пред'являється також вимога наявності чутливості, яке визначається найменшим значенням струму, виражене у відсотках до номінального, при номінальній напрузі і cos f = 1, який викликає обертання диска без зупинки. При цьому допускається одночасне переміщення не більше двох роликів рахункового механізму. Поріг чутливості на повинен перевищувати: 0.3% для лічильників класу точності 0.5; 0.4% для класу точності 1.0; 0.46% для однофазних лічильників класу точності 2.0; 0.5% для трифазних лічильників класів точності 1.5 і 2.0. Поріг чутливості лічильників класу точності 0.5, забезпечених стопором зворотного ходу, не повинен становити більше 0.4% номінального струму.
Передавальним числом лічильника називають число оборотів його диска, відповідне одиниці вимірюваної енергії. Передавальне число вказується на лицьовій панелі лічильника написом, наприклад: 1 kWh = 1280 оборотів диска.
Постійна лічильника показує кількість одиниць електроенергії, яке лічильник враховує за один оборот диска. Прийнято визначати постійну лічильника як кількість ват-секунд, що припадають на один оборот диска. Тобто постійна лічильника дорівнює 36000000 поділене на передавальне число лічильника.
На практиці в силу ряду причин, специфічних для лічильників певного типу, а іноді і випадкових факторів, лічильник фактично враховує значення енергії відмінне від того значення яке він повинен був врахувати. Це і є абсолютна похибка лічильника і виражається вона в тих же величинах, що і вимірювана, тобто кВт.год Ставлення абсолютної похибки лічильника до дійсного значення вимірюваної енергії, називається відносною похибкою лічильника. Вимірюється вона в процентах.
Найбільша допустима відносна похибка, виражена у відсотках, називається класом точності. Відповідно до ГОСТ лічильники активної енергії повинні виготовлятися класів точності: 0.5, 1.0, 2.0, і 2.5. Лічильники реактивної енергії - 1.5, 2.0 і 3.0. Клас точності лічильника вказується на його лицьовій панелі у вигляді числа, укладеного в гурток. Слід врахувати, що клас точності встановлюється для нормальних умов роботи лічильника, а саме:
• пряме чергування фаз
• рівномірність і симетричність навантаження
• синусоидальность струму і напруги
• номінальна частота (50 Гц і 0.5%)
• номінальну напругу (відхилення до 1%)
• номінальне навантаження
• косинус або синус кута між струмом і напругою (має дорівнювати 1 (для лічильників активної або реактивної енергії відповідно))
• Температура оточуючого повітря
• відсутність зовнішніх магнітних полів (не більше 0.5 мТл)
• вертикальне розташування лічильника (від вертикалі не більше 1%)
Всі перераховані умови роботи пр-різному впливають на похибку лічильника і нехтувати ними не можна. Дане питання розглянуто детально в розділі
НА ГОРУ ^^
Як не платити за електроенергію ??? Схеми тут ...
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.