Мерење електричне енергије

Електрични производ, у складу са својом наменом, троши (генерише) активну енергију утрошену за обављање корисног рада. При константном напону, струји и фактору снаге, количина потрошене (генерисане) енергије одређена је односом Вп = УИтцосφ = Пт

где је П = УИцосφ — активна снага производа; т је трајање посла.

СИ јединица за енергију је џул (Ј). У пракси се још увек користи несистематска мерна јединица за ват НС сат (ту НС х). Однос између ових јединица је следећи: 1 Вх = 3,6 кЈ или 1 В с = 1 Ј.

У струјним колима с прекидима, количина потрошене или генерисане енергије мери се индукцијом или електронски помоћу електрометара.

Структурно, индукциони бројач је микроелектрични мотор, сваки обрт ротора одговара одређеној количини електричне енергије. Однос између очитавања бројача и броја обртаја мотора назива се преносни однос и назначен је на инструмент табли: 1 кВ НС х = Н обртаја диска.Преносни однос одређује константу бројача Ц = 1 / Н, кВ НС х / обрт; ° С=1000-3600 / Н В НС с / рев.

У СИ, константа бројача се изражава у џулима, пошто је број обртаја бездимензионална величина. Бројила активне енергије се производе и за једнофазне и за тро- и четворожичне трофазне мреже.

Пиринач. 1... Шема за прикључење мерних уређаја на једнофазну мрежу: а — директна, б — серија мерних трансформатора.

Једнофазни бројило (слика 1, а) електричне енергије има два намотаја: струјни и напонски и може се прикључити на мрежу према шемама сличним склопним шемама једнофазних ватметара. Да би се елиминисале грешке при укључивању бројила, а самим тим и грешке у мерењу енергије, препоручује се у свим случајевима коришћење склопног кола бројила назначеног на поклопцу који покрива његове излазе.

Треба напоменути да када се промени смер струје у једном од намотаја мерача, диск почиње да се ротира у другом правцу. Према томе, струјни калем уређаја и напонски калем морају бити укључени, тако да када пријемник троши струју, бројач се ротира у правцу који показује стрелица.

Струјни излаз, означен словом Г, увек је повезан са напојном страном, а други излаз струјног кола, означен словом И. Поред тога, излаз напонског намотаја, униполаран са излазом Г од струјни намотај, такође је повезан са стране на извору напајања.

Када укључите мерне инструменте преко мерног трансформатораТЦСтрујни трансформатори морају истовремено узети у обзир поларитет намотаја струјних трансформатора и трансформатора напона (слика 1, б).

Бројила се производе и за употребу са било којим струјним и напонским трансформаторима — универзална, у чијој је ознаци симбола додато слово У, и за употребу са трансформаторима чији су називни односи трансформације назначени на натписној плочици.

Пример 1. Универзално бројило са параметрима Уп = 100 В и И = 5 А користи се са струјним трансформатором са примарном струјом од 400 А и секундарном струјом од 5 А и напонским трансформатором са примарним напоном од 3000 В и а. секундарни напон од 100 В.

Одредите константу кола којом се очитавање мерача мора помножити да бисте пронашли количину потрошене енергије.

Константа кола се налази као производ односа трансформације струјног трансформатора на коефицијент трансформације напонског трансформатора: Д = кти НС кту= (400 НС 3000)/(5 НС 100) =2400.

Као и ватметри, мерни уређаји се могу користити са различитим мерним претварачима, али је у овом случају потребно поново израчунати очитавања.

Пример 2. Мерни уређај пројектован за употребу са струјним трансформатором са односом трансформације кти1 = 400/5 и напонским трансформатором са односом трансформације кту1 = 6000/100 се користи у шеми мерења енергије са другим трансформаторима са таквим односима трансформације: кти2 = 100/5 и кту2 = 35000/100.Одредити константу кола којом се очитавања бројача морају помножити.

Константа кола Д = (кти2 НС кту2) / (кти1 НС кту1) = (100 НС 35 000) / (400 НС 6000) = 35/24 = 1,4583.

Трофазна бројила дизајнирана за мерење енергије у трожичним мрежама су структурно два комбинована једнофазна бројила (сл. 2, а, б). Имају два струјна намотаја и два напона. Обично се такви бројачи називају двоелементним.

Све што је горе речено о потреби поштовања поларитета намотаја уређаја и намотаја мерних трансформатора који се користе са њим у склопним круговима једнофазних бројила, у потпуности се односи на шеме преклапања, трофазна бројила.

Да би се елементи разликовали једни од других у трофазним бројилима, излази су додатно означени бројевима који истовремено указују на редослед фаза напојне мреже прикључене на излазе. Дакле, на закључке означене бројевима 1, 2, 3, спојите фазу Л1 (А), на терминале 4, 5 — фазу Л2 (Б) и на терминале 7, 8, 9 — фазу Л3 (Ц).

Дефиниција очитавања бројила укључених у трансформаторе је разматрана у Примерима 1 и 2 и у потпуности је применљива на трофазна бројила. Имајте на уму да број 3, који стоји на табли мерног уређаја испред коефицијента трансформације као множилац, говори само о потреби употребе три трансформатора и стога се не узима у обзир при одређивању константног кола.

Пример 3… Одредити константу кола за универзални трофазни бројило који се користи са струјним и напонским трансформаторима, 3 НС 800 А / 5 и 3 к 15000 В / 100 (форма записа тачно понавља запис на контролној табли).

Одредите константу кола: Д = кти НС кту = (800 к 1500)/(5-100) =24000

Пиринач. 2. Шеме за повезивање трофазних бројила на трожилну мрежу: а-директно за мерење активне (уређај П11) и реактивне (уређај П12) енергије, б — преко струјних трансформатора за мерење активне енергије.

Познато је да при промени фактор снаге при различитим струјама могу добити исту вредност УИцос са активном снагомφ, и, према томе, активну компоненту струје Иа = ​​Ицосφ.

Повећање фактора снаге доводи до смањења струје И за дату активну снагу и самим тим побољшава искоришћеност далековода и друге опреме. Са смањењем фактора снаге при константној активној снази, потребно је повећати струју И коју троши производ, што доводи до повећања губитака у далеководу и другој опреми.

Због тога производи са ниским фактором снаге троше додатну енергију из извора. ΔВп потребан за покривање губитака који одговарају повећаној вредности струје. Ова додатна енергија је пропорционална реактивној снази производа и, под условом да су вредности струје, напона и фактора снаге константне током времена, може се наћи односом ΔВп = кВк = кУИсинφ, где је Вк = УИсинφ — реактивна снага (конвенционални концепт).

Пропорционалност између реактивне енергије електричног производа и додатне генерисане енергије станице се одржава чак и када се напон, струја и фактор снаге мењају током времена. У пракси се реактивну енергију мери јединица ван система (вар НС х и њени деривати — квар НС х, Мвар НС х, итд.) помоћу посебних бројача који су конструктивно потпуно слични бројилима активне енергије и разликују се само по комутацији. кола намотаја (види слику 2, а, уређај П12).

Сви прорачуни укључени у одређивање реактивне енергије мерене бројилима су слични горњим прорачунима за бројила активне енергије.

Треба напоменути да се енергија потрошена у напонском намотају (види сл. 1, 2) не узима у обзир од стране бројила, а све трошкове сноси произвођач електричне енергије, а енергију коју троши струјни круг уређаја. се узима у обзир са бројила, односно трошкови у овом случају се приписују потрошачу.

Поред енергије, помоћу мерача снаге могу се одредити и неке друге карактеристике оптерећења. На пример, према очитањима бројила реактивне и активне енергије, можете одредити вредност пондерисаног просечног оптерећења тгφ: тгφ = Вк / Вп, Г где вс — количина енергије коју мерач активне енергије узима у обзир за дату временски период, Вк — исто, али узето у обзир мерачем реактивне енергије за исти временски период. Знајући тгφ, из тригонометријских табела наћи цосφ.

Ако оба бројача имају исти преносни однос и константу кола Д, можете пронаћи тгφ оптерећење за дати тренутак.У ту сврху, за исти временски интервал т = (30 — 60) с, истовремено се очитавају број обртаја нк бројила реактивне енергије и број обртаја нп бројила активне енергије. Тада је тгφ = нк / нп.

Са довољно константним оптерећењем, могуће је одредити његову активну снагу из очитавања мерача активне енергије.

Пример 4… Мерило активне енергије са преносним односом 1 кВ к х = 2500 о/мин је укључено у секундарни намотај трансформатора. Намотаји бројила су повезани преко струјних трансформатора са кти = 100/5 и напонских трансформатора са кту = 400/100. За 50 секунди диск је направио 15 обртаја. Одредити активну снагу.

Константно коло Д = (400 НС 100)/(5 к 100) =80. Узимајући у обзир преносни однос, константа бројача Ц = 3600 / Н = 3600/2500 = 1,44 кВ НС с / рев. Узимајући у обзир константну шему Ц '= ЦД = 1,44 НС 80= 115,2 кВ НС с / рев.

Дакле, н обртаја дискова одговара потрошњи енергије Вп = Ц'н = 115,2 [15 = 1728 кВ НС са. Дакле, снага оптерећења П= Вп / т = 17,28 / 50 = 34,56 кВ.