УМОВНІ ПОЗНАЧЕННЯ ЕЛЕКТРИЧНИХ ПАРАМЕТРІВ

 

 

 

 

φ - кут фазового зсуву між струмом і фазною напругою;

cos φ - коефіцієнт потужності навантаження;

P _1 Ф - активна потужність однофазного мережі;

P _3 Ф - активна потужність трифазної мережі;

W - активна енергія;

Q - реактивна енергія;

В1, В2 - вторинна обмотка вимірювального трансформатора струму (далі - ТТ);

Л1, Л2 - первинна обмотка ТТ;

ω - кутова частота;

t - час;

Т - період коливань;

δ _с - похибка вимірювань електричної енергії лічильником.

 

2. 2. Основні поняття, терміни і визначення

 

Лічильник електричної енергії - інтегруючий за часом прилад, що вимірює активну та (або) реактивну енергію (далі-лічильник).

Активна потужність - кількість активної енергії, яка споживається за одиницю часу .

Активна потужність, яка вимірюється лічильником, визначається виразами:

для однофазного лічильника, Вт

 

для трифазного двоелементного лічильника, Вт

 

для трифазного трьохелементного лічильника в чьотирьохпровідній мережі, Вт

 

Реактивна потужність - кількість електричної енергії, що циркулює за одиницю часу, між генератором і магнітним полем приймача (трансформатора, електродвигуна). При цьому відбувається періодичний (коливальний) обмін енергією без перетворення її в теплову, механічну або іншу.

Реактивна потужність, яка вимірюється лічильником реактивної енергії, визначається виразом, вар

 

Завантаження реактивною потужністю ліній і трансформаторів зменшує пропускну здатність мережі і не дозволяє повністю використовувати встановлену потужність генератора.

Кут фазового зсуву - фазовий зсув між електричною напругою і струмом, град. При індуктивному характері навантаження струм по фазі відстає від напруги (рис. 1 ).

 

Рис.  1. Миттєві значення струму і напруги з кутом зсуву фаз φ

 

При ємнісному характері навантаження струм за фазою випереджає напругу.

Вектор - умовне графічне зображення параметра за значенням і напрямком.

Векторна діаграма - умовне графічне зображення векторів струму і напруги.

На рис. 2 зображено положення векторів струмів і напруг у трифазній мережі.

Порядок чергування фаз напруг - може бути прямим або зворотним. Визначається фазопокажчиком І517М або приладом ВАФ-85 на колодці затискачів лічильника. Прямий порядок чергування фаз напруг - ABC, BCA, CAB (за годинниковою стрілкою, рис. 3 ).

 

Рис. 2. Векторна діаграма струмів і напруг у трифазній мережі	Рис. 3. Прямий порядок чергування фаз напруг

 

Зворотний порядок чергування фаз напруг - АСВ, СВА, ВАС, створює додаткову похибку і викликає самохід індукційного лічильника активної енергії. Лічильник реактивної енергії при зворотному порядку чергування фаз напруг і навантаження обертається у зворотний бік.

Позначення класу точності лічильника - число, рівне межі допустимої похибки, вираженої у відсотках, для всіх значень діапазону вимірювань струму від мінімального до максимального значення, коефіцієнті потужності, що дорівнює одиниці, при нормальних умовах, встановлених стандартами або технічними умовами на лічильник. На щитку лічильника позначається цифрою в колі, наприклад  .

Самохід лічильника - рух диска або миготіння індикаторів лічильника під дією прикладеної напруги і при відсутності струму в послідовних колах.

Поріг чутливості лічильника - найменше нормоване значення струму, яке викликає зміна показів рахункового механізму при номінальних значеннях напруги, частоти і cos φ = l.

Полярність трансформатора струму (ТС). Однополярним затискачами вимірювальних трансформаторів називають затискачі первинної і вторинної обмоток, намотаних на сердечник (керн) в одному напрямку. Зворотна полярність - зміна напрямку струму в первинній або вторинній обмотках ТТ. Зміна напрямку струму в струмового кола вимірювального елемента лічильника рівноцінно зміни кута фазового зсуву на 180 °, що викликає від’ємний обертаючий момент (рис. 4 - рис. 6 ).

Правильна полярність підключення обмоток ТТ і струмового кола вимірювального елемента лічильника показана на рис. 7 .

Внутрішній кут лічильника - кут фазового зсуву між магнітним потоком напруги Ф _U  і магнітним потоком струмового кола Ф _1, вимірювального елемента. Для індукційного лічильника активної енергії - дорівнює 90 °.

Рис. 4. Зворотна полярність включення струмового кола лічильника та вторинної обмотки ТТ, виконана сполучними проводами	Рис.. 5. Зворотна полярність включення струмового кола лічильника по вторинній обмотці ТТ	Рис. 6. Зворотна полярність включення струмового кола лічильника по первинній обмотці ТТ

 

Рис. 7. Полярність підключення обмоток ТТ і струмового кола лічильника:

а - Л1 - И1 - Г - однополярний;

б - Л2 - И2 - Г - однополярний;

Л1Л2 - лінія; І1І2 - вимірювання

Принцип дії лічильників електричної енергії

ІНДУКЦІЙНИЙ ВИМІРЮВАЛЬНИЙ МЕХАНІЗМ

 

Для вимірювання електроенергії змінного струму застосовуються індукційні і електронні лічильники.

Вимірювана активна енергія, кВт · год, в загальному вигляді визначається добутком потужності на час W = Pt.

 

Рис. 8. Індукційний вимірювальний механізм

 

Робота індукційного вимірювального механізму (рис. 8 ) заснована на створенні електромагнітами напруги 2 і струму 1 змінних магнітних потоків Ф_U і Ф_I з кутом фазового зсуву між ними 90° і спрямованих перпендикулярно площині диска [ 9 ].

Магнітні потоки Ф_U і Ф_I пронизуючи алюмінієвий диск, індукують в ньому вихрові струми I'_I  і I'_U Взаємодія магнітних потоків Ф_U і Ф_I з полем вихрових струмів створює момент обертання рухомої частини

 

М_вр = kФ_U Ф_Isin(90° + φ).

 

Магнітний потік Ф_U пропорційний прикладеній напрузі U. Магнітний потік Ф_I пропорційний току навантаження I_н. Тоді

 

М_вр = kUI_нcosφ,

де k - постійний коефіцієнт, який визначається конструкцією лічильника.

 

Постійний магніт 3 створює гальмівний момент. Для компенсації тертя в опорах, лічильному механізмі, диска 4 до повітря, черв'ячної передачі електромагнітом 2 створює компенсаційний момент, рівний тормозному

 

М_к = М_т.

 

У результаті рівності компенсаційного і гальмівного моментів рухома частина при відсутності струму навантаження знаходиться в стані динамічної рівноваги.

Основне регулювання характеристик індукційного вимірювального механізму здійснюється наступним чином:

гальмівного моменту - механічним переміщенням постійного магніту 3;

компенсаційного моменту - переміщенням пластини магнітного шунта електромагніту 2;

внутрішнього кута фазового зсуву φ - переміщенням затискача 5 на опорі R;

самоходу - відгинанням прапорця 6, розташованого на осі диска 4.