Azotirovanie.ru

Инженерные системы и решения
6 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Поверка однофазного индукционного счетчика лабораторная работа

Поверка однофазного индукционного счетчика лабораторная работа

Электрические измерения (с лабораторными работами). Под ред. В. Н. Малиновского

Краткое описание книги:

Изложены основы теории электрических измерений. Рассмотрены методы и средства измерений электрических, магнитных и неэлектрических величин. Приведены лабораторные работы по электрическим измерениям. Учебник написан в соответствии с новой учебной программой по данному курсу

Предназначен для учащихся энергетических и электромеханических техникумов неприборостроительных специальностей. Может быть полезен инженерно-техническим работникам.

Настоящая книга является учебником по электрическим измерениям для учащихся энергетических и электромеханических техникумов неприборостроительных специальностей. В ней изложены основы теории электрических измерений, методы измерений электрических, магнитных и неэлектрических величин, а также рассмотрены технические средства, применяемые при электрических измерениях.

Используемая до настоящего времени в качестве учебника для техникумов книга В. С. Попова «Электрические измерения» была издана в 1974 г. и для своего времени достаточно хорошо отражала положение в области электрических измерений. Однако с тех пор произошли существенные изменения в области теории и практики электрических измерений. Это нашло отражение и в новой программе курса «Электрические измерения».

Предлагаемая вниманию читателей книга написана в соответствии с новой программой курса. В ней отражены достижения современной науки в области электрических измерений. Большое внимание уделено новым прогрессивным средствам измерения — электронным приборам, как цифровым, так и аналоговым, аналого-цифровым преобразователям, информационно-измерительным системам. В книге приводятся технические характеристики новых освоенных промышленностью средств измерений. При изложении материала авторы опирались на новые ГОСТ в метрологии и измерительной технике.

В состав книги входят следующие разделы:

Глава первая. Основные метрологические понятия. Методы измерений и погрешности

1.1. Определение и классификация измерений, методов и средств измерений. Единицы физических величин

1.2. Погрешности измерений

1.3. Погрешности средств измерений

1.4. Характеристики электроизмерительных приборов

Глава вторая. Меры основных электрических величин

2.1. Классификация мер

2.2. Меры единиц электрических величин

2.3. Эталоны единиц электрических величин

Глава третья. Преобразователи токов и напряжений

3.1. Шунты и добавочные резисторы

3.2. Измерительные трансформаторы. Общие понятия

3.3. Измерительные трансформаторы тока

3.4. Измерительные трансформаторы напряжения

3.5. Измерительные трансформаторы постоянного тока

3.6. Лабораторная работа № 1. Поверка измерительных трансформаторов тока

Глава четвертая. Общие сведения об аналоговых электроизмерительных приборах

4.1. Общие вопросы

4.2. Технические требования

4.3. Отсчетные устройства

4.4. Устройства для создания противодействующего момента

4.5. Устройства для создания успокаивающего момента

4.6. Габаритные размеры приборов

Глава пятая. Измерительные механизмы приборов и их применение

5.1. Общие сведения

5.2. Магнитоэлектрические механизмы

5.3. Магнитоэлектрические амперметры и вольтметры

5.4. Гальванометры магнитоэлектрической системы

5.5. Электродинамические и ферродинамические механизмы

5.6. Амперметры и вольтметры электродинамической и ферродинамической систем

5.7. Ваттметры электродинамической и ферродинамической систем

5.8. Механизмы электромагнитной системы

5.9. Электростатические механизмы и их применение

5.10. Выпрямительные амперметры и вольтметры

5.11. Термоэлектрические амперметры и вольтметры

5.12. Лабораторная работа № 2 Поверка вольтметров и амперметров

Глава шестая. Электрические измерительные цепи

6.1. Общие сведения

6.2. Основные уравнения и свойства измерительных преобразователей

6.3. Измерительная цепь как преобразователь

6.4. Методы коррекции погрешностей

6.5. Мостовые цепи

6.6. Компенсационные цепи

6.7. Лабораторная работа № 3. Измерение сопротивлений одинарным мостом

6.8. Лабораторная работа № 4. Измерение индуктивности и емкости мостом переменного тока

6.9. Лабораторная работа № 5. Поверка приборов при помощи компенсатора постоянного тока

Глава седьмая. Регистрирующие приборы

7.1. Общие сведения

7.2. Методы регистрации

7.3. Виды диаграммных лент

7.4. Регистрирующие устройства

7.5. Самопишущие приборы прямого действия

7.6. Светолучевые осциллографы

7.7. Лабораторная работа № 6. Изучение светолучевого осциллографа и его применение

Глава восьмая. Электронные измерительные приборы

8.1. Классификация. Общие сведения

8.2. Электронные вольтметры

8.3. Электронно-лучевые осциллографы

8.4. Электронные омметры

8.5. Измерительные генераторы

8.6. Лабораторная работа № 7. Изучение электронно-лучевого осциллографа и его применение

8.7. Лабораторная работа № 8. Изучение работы электронного вольтметра

Глава девятая. Цифровые измерительные приборы и аналого-цифровые преобразователи

9.1. Основные определения, общие свойства цифровых измерительных приборов и аналого-цифровых преобразователей

9.2. Цифровые вольтметры постоянного и переменного тока

9.3. Цифровые мосты постоянного и переменного тока

9.4. Комбинированные цифровые приборы

9.5. Измерители частоты и интервалов времени

9.6. Лабораторная работа № 9. Изучение и применение цифрового вольтметра

Глава десятая. Измерение токов и напряжений

10.1. Методические погрешности

10.2. Методы измерения постоянных токов и напряжений

10.3. Методы измерения переменных токов и напряжений промышленной частоты

10.4. Особенности измерения токов и напряжений повышенной и высокой частоты

Глава одиннадцатая. Измерение сопротивлений, емкостей, индуктивностей

11.1. Общие сведения

11.2. Основные методы и средства измерения сопротивления электрической цепи постоянному току

11.3. Измерение емкости и индуктивности

Глава двенадцатая. Измерение мощности

12.1. Общие сведения

12.2. Измерение мощности в цепях постоянного тока

12.3. Измерение активной мощности в цепях переменного тока

12.4. Измерение реактивной мощности

12.5. Лабораторная работа № 10. Измерение мощности в трехфазной цепи двухэлементным ваттметром

Глава тринадцатая. Измерение энергии

13.1. Общие сведения

13.2. Одноэлементный индукционный счетчик

13.3. Двух- и трехэлементные индукционные счетчики

13.4. Схемы включения счетчиков для учета активной и реактивной энергии

13.5. Лабораторная работа № Ц. Поверка однофазного индукционного счетчика

13.6. Лабораторная работа № 12. Измерение активной и реактивной энергии в трехфазной цепи

Глава четырнадцатая. Измерение фазового сдвига и частоты

14.1. Измерение фазового сдвига

14.2. Измерение частоты

14.3. Лабораторная работа № 13. Измерение коэффициента мощности

Глава пятнадцатая. Измерение магнитных величин

15.1. Общие сведения

15.2. Измерение магнитного потока в постоянном магнитном поле

15.3. Измерение магнитной индукции и напряженности магнитного поля

15.4. Основные характеристики магнитных материалов

15.5. Определение статических характеристик

15.6. Определение динамических характеристик

15.7. Ваттметровый метод определения потерь на перемагничивание

15.8. Лабораторная работа № 14. Измерение напряженности магнитного поля и магнитной индукции

Глава шестнадцатая. Электрические измерения неэлектрических величин

16 1. Общие сведения об измерениях неэлектрических величин

16.2. Характеристики измерительных преобразователей неэлектрических величин

16.3. Классификация измерительных преобразователей

16.4. Резистивные измерительные преобразователи

16.5 Электромагнитные измерительные преобразователи

16.6. Электростатические измерительные преобразователи

16.7. Тепловые измерительные преобразователи

16.8. Электрохимические измерительные преобразователи

Читайте так же:
Как сделать левый свет электронный счетчик

16.9. Лабораторная работа № 15. Измерение температуры при помощи терморезисторов

ВКЛЮЧЕНИЕ В ЦЕПЬ И ПОВЕРКА ОДНОФАЗНОГО СЧЕТЧИКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

Цель работы: Научиться измерять ёмкость, индуктивность и взаимную индуктивность измерительным мостом переменного тока.

Оборудование:

Мост переменного тока УМ-2,содержащий следующие блоки:

1. Генератор синусоидального напряжения частотой = 1000 Гц

2. Усилитель напряжения частоты 1000 Гц

3. Мост для измерения индуктивности

4. Мост для измерения ёмкости

5. Мост для измерения сопротивлений

6. Усилитель выходного напряжения моста

7. Указатель равновесия

8. Выпрямитель питания

Порядок выполнения работы:

1. Измерение индуктивностей и ёмкостей.

1.1. Регулятор чувствительности установить на минимум, а переключатель чувствительности в положение "грубо".

1.2. Поставить переключатель R, C, L в нужное положение.

1.3. Лимб "фаза" поставить примерно на 20 для индуктив­ностей и около нуля для ёмкости.

1.4. Подсоединить измеряемый объект к зажимам.

1.5. Поставить лимб "Отсчёт" примерно на 20, а переключа­тели "Отсчёт" и "Фаза" в нулевые положения.

1.6. Поставить переключатель "Умножить" в положение, при котором наблюдается с падение показаний индикатора нуля.

1.7. Вращать поочерёдно ручки "Отсчёт" и "Фаза", добиваясь установки стрелки индикатора на нуль. При этом можно повышать чувствительность прибора, тем самым увеличивая точность измерений.

Примечание: Если нуль не устанавливается нужно изменить положения пере­ключателей "Отсчёт" и "Фаза".

1.8. Результат измерения определяется путём умножения сум­мы показаний шкал лимба и переключателя "Отсчет" на значение пере­ключателя "Умножить".

2. Измерение сопротивлений.

2.1. Поставить ручку «Отсчёт» примерно на 20.

2.2. К зажимам R подключить измеряемый объект, регулятор чувствительности поставить на минимум.

2.3. Поворачивать ручку переключателя "Умножить" слева направо, пока стрелка не пройдёт через нуль.

2.4. Поворачивая ручку "Отсчёт" добиться равновесия моста.

3. Измеряемое сопротивление находится аналогично 1.8.

4. Результаты записать в таблицу.

5. Сделать выводы, где пояснить возможности применения моста переменного тока и его особенности.

Схемы измерений

Измерение R Измерение C Измерение L

Таблица

Положение переключателей и показания лимбаИзмерение величины
«Отсчет»Множитель, NЧастота, fRхCx
Перек-лючательЛимбкОммкФ
ПриборТипСистемаКласс точностиРод токаПределЦена деления

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8

ВКЛЮЧЕНИЕ В ЦЕПЬ И ПОВЕРКА ОДНОФАЗНОГО СЧЕТЧИКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ.

Цель работы: Научиться включать счетчик электрической энергии е цепь, произвести поверку счетчика.

Оборудование:


1. Однофазный счетчик СО 5У

2. Ваттметр Д-367

3. Амперметр Э-378

4. Вольтметр Э-8021

Порядок выполнения работы:

1. Ознакомиться с приборами и записать их технические данные.

2. Изучить по плакату устройство и схему включения счетчика.

3. Собрать цепь по схеме.

4. При отключенной нагрузке подать напряжение равное 110 % от номинального и убедиться в отсутствии самохода счетчика.

5. Подать номинальное напряжение, включить нагрузку и сосчитать число оборотов диска за 2-3 мин.

6. Опыт повторить для других величин нагрузки.

7. Уменьшить величину напряжения и выполнить действия пункта 5.

8. Результаты измерений записать в таблицу.

9. Для каждого опыта вычислить:

действительную постоянную счетчика Cд =

— передаточное число счетчика КH

номинальную постоянную счетчика СН = 1/ Кн

относительную погрешность измерений

10. Сделать выводы, где указать соответствует ли данный счетчик своему классу точности.

Лабораторная работа №2 «измерения при помощи комбинированного прибора»

Цель работы: изучение методики измерения активной мощности и энергии в однофазных цепях переменного тока; ознакомление с показывающими электромеханическими приборами для измерения тока, напряжения, мощности и энергии в однофазных цепях; ознакомление с масштабными преобразователями, предназначенными для расширения пределов измерения приборов; приобретение навыков в поверке однофазного индукционного счётчика активной энергии.

Описание схемы измерительной установки

Измерение активной мощности и энергии в однофазных цепях переменного тока производится в большинстве случаев с помощью электродинамических ваттметров и индукционных счётчиков энергии. Известно, что энергия, потребляемая в нагрузке за промежуток времени t = t2 – t1 равна

а в случае постоянной нагрузки

где Р – мощность нагрузки, определяемая соотношением

где U – напряжение, I – ток, φ – фазный угол нагрузки.

Представленная на рис.6.1 схема даёт возможность провести комплекс экспериментов поверки счётчика активной энергии.

Назначение элементов схемы:

ЛАТР (лабораторный автотрансформатор) – для регулировки напряжения нагрузки;

V (вольтметр) – для контроля этого напряжения;

A1 (амперметр) – для контроля тока нагрузки;

R1 и R2 (реостаты) – активные сопротивления нагрузки;

Др (дроссель) – для создания индуктивного характера нагрузки;

ИТТ (измерительный трансформатор тока) – для повышения тока, что даёт возможность получать в контуре токовых обмоток ваттметра и счётчика ток до 5А, имея при этом ток нагрузки до 0,5А;

А2 (амперметр) – для контроля тока контура токовых обмоток ваттметра, счётчика, фазометра;

φ (фазометр) – для измерения угла сдвига фаз между током и напряжением нагрузки;

P (ваттметр) – для измерения мощности нагрузки;

Wh (счётчик) – для измерения расхода активной энергии в нагрузке.

Основные элементы схемы:

1 Индукционный счетчик активной энергии

На рис. 6.2 показана конструкция такого счётчика. Измерительный

механизм прибора состоит из двух основных узлов: неподвижных электромагнитов А и Б и подвижной части, главный элемент которой – алюминиевый диск, укреплённый на оси. Электромагнит А имеет обмотку, которая включается последовательно с нагрузкой и называется токовой. Обмотка электромагнита Б включается параллельно нагрузке и называется обмоткой или катушкой напряжения счётчика. Электромагниты и диск расположены так, что магнитные потоки электромагнитов пронизывают диск и индуктируют в нём токи, взаимодействие которых с этими потоками вызывает вращение диска.

Таким образом, принцип работы индукционного механизма основан на взаимодействии переменных магнитных потоков с токами, которые индуктированы этими же потоками в подвижной части.

Рассмотрим упрощённую картину физических явлений, протекающих в индукционном трёхпоточном счётчике активной энергии.

Через обмотку электромагнита А протекает ток нагрузки I, а через обмотку напряжения – ток IU, пропорциональный напряжению нагрузки U. Ток IU вызывает в магнитопроводе Б магнитный поток, который делится на две части: рабочий поток ФU, пересекающий диск и замыкающийся через противополюс 1, и поток ФL нерабочий, который замыкается через боковые стержни 2 сердечника и не пересекает диск. Поток ФI от тока I замыкается через концы магнитопровода А и пересекает диск в двух местах в противоположных направлениях. Таким образом, диск пересекают три потока ФU , ФI и –ФI (рис.6.3), индуктирующие в нём ЭДС, которые вызывают появление контуров токов I’U, I’ и –I’.

Читайте так же:
Счетчик трехфазный статический стэ 561

Взаимодействие этих контуров токов с магнитными потоками, которые не совпадают с ними в пространстве (например, I’ не совпадает с ФU и –ФI, или I’U не совпадает с ФI и –ФI) и сдвинуты по фазе, приводит к появлению сил и, следовательно, результирующего вращающего момента, под действием которого диск начинает вращаться в сторону от опережающего по фазе потока к отстающему. Если принять условно фазу потока ФI равной 0˚, то фаза ФU равна около 90˚, а (–ФI) равна 180˚. Из временной диаграммы (рис. 6.4) видно, что максимальный поток, пронизывающий диск, перемещается поступательно за один период от полюса к полюсу и проходит под всеми тремя полюсами.

Такой поток называется бегущим, он увлекает диск в сторону движения потока. Вращающий момент, действующий на подвижную часть, является результирующим и, если принять направления потоков такими, как на рис. 6.3, то он равен разности вращающих моментов от взаимодействия токов I’ и –I’ c потоком ФU (против часовой стрелки) и тока I’U с потоками ФI и –ФI (по часовой стрелке). Так как действие потока –ФI просто прибавляется к действию потока ФI , в выводах будем рассматривать их как единый поток ФI.

Среднее значение вращающего момента, действующего на диск счётчика:

где f – частота изменения потоков; Ψ – угол фазового сдвига между потоками ФU и ФI . Учитывая пропорциональность между токами и потоками ФI и I, а также ФU и U, можно записать:

что обеспечивается наличием большого нерабочего потока ФL и регулировкой угла потерь (между I и ФI) в электромагните А с помощью короткозамкнутых витков. При вращении диска на него действует тормозящий момент, появившийся от взаимодействия индуктированных в диске токов (так называемых токов резания), возникших в результате пересечения диском магнитных силовых линий поля постоянного магнита 3 (рис. 6.2) с породившим их потоком. Тормозящий момент пропорционален скорости вращения диска:

При постоянной скорости вращения диска наступает динамическое равновесие:

Интегрируя обе части равенства по времени в промежутке от t1 до t2, получим основное уравнение счётчика, показывающее, что число оборотов диска пропорционально учитываемой счётчиком активной энергии

где n – количество оборотов диска; С – номинальная (заводская) постоянная счётчика.

Ось диска через червячную передачу связана со счётным механизмом, который показывает учитываемую счётчиком энергию в киловатт-часах. Номинальная постоянная счётчика С представляет собой энергию, регистрируемую счётчиком за один оборот диска и может быть определена, исходя из передаточного числа «A», указанного на щитке счётчика в виде надписи «1квт час=n оборотов диска», поэтому

В силу ряда причин, как, например, из-за наличия трения в опорах, непропорциональности между токами и потоками и т. д. действительная постоянная, равная количеству энергии, приходящейся на один оборот диска, отличается от номинальной

В результате появляется погрешность счётчика:

Существенное влияние на правильность показаний счётчика при малых нагрузках оказывает момент трения. Для уменьшения этого влияния в счётчиках создаётся дополнительный вращающий момент МК, называемый компенсационным. Этот момент возникает в результате взаимодействия двух потоков или двух частей одного потока, создаваемого обмоткой напряжения. В одних конструкциях в магнитопровод электромагнита Б вблизи диска вкручивают стальной винт 7, через который часть потока ФU ответвляется и с основным потоком ФU, замыкаясь на противополюс 1 (рис.6.2), образует два потока, смещённые по фазе и сдвинутые в пространстве. В других конструкциях расщепление потока ФU на два смещённых по фазе и разнесенных в пространстве достигается путём перекрытия части полюса сердечника электромагнита Б медной или латунной пластинкой 6 (рис.6.2).

При повышении напряжения и другим причинам компенсационный момент может стать больше момента трения, и тогда появляется так называемый самоход, т.е. диск счётчика начинает устойчиво вращаться и при отсутствии нагрузки (I=0). Для устранения самохода на оси диска крепится флажок 4 (рис. 6.2) из ферромагнитного материала, который вращается вместе с осью. Другой ферромагнитный флажок 5, намагничиваемый потоком рассеивания катушки напряжения, притягивает флажок 4, когда он оказывается напротив его и устраняет самоход.

Пределы измерения счётчиков по току и напряжению расширяют только с помощью измерительных трансформаторов тока и напряжения. Шунты и добавочные резисторы не применяются.

2 Ваттметр электродинамической системы

В измерительном механизме электродинамической системы вращающий момент возникает в результате взаимодействия магнитных полей неподвижной и подвижной катушек с токами (рис. 6.5). Неподвижная катушка обычно состоит из двух одинаковых частей, разделенных воздушным зазором. При протекании токов в катушках возникают силы, стремящиеся повернуть подвижную часть так, чтобы магнитные потоки неподвижной и подвижной катушек Ф1 и Ф2 совпали.

При измерении мощности электродинамическим ваттметром неподвижная катушка (обе секции) включается последовательно с нагрузкой и по ней проходит ток нагрузки (I1), поэтому катушка называется токовой. К подвижной катушке подводится напряжение нагрузки (U), она называется катушкой напряжения.

Таким образом, показания электродинамического ваттметра соответствует активной мощности нагрузки

В ваттметрах направление отклонения указателя изменяется при изменении полярности тока или напряжения, поэтому зажимы последовательной и параллельной цепей ваттметра имеют разметку. Зажимы, обозначенные звездочкой (*) называются генераторными и должны включаться в линию со стороны генератора, т.е. со стороны

Электродинамические ваттметры обычно выполняются многопредельными как по току, так и по напряжению.

Градуируются ваттметры в делениях так, что при номинальных токе (IН) и напряжении (UН) и при стрелка отклоняется на полное число делений шкалы (100 или 150 дел.). Для определения измеренного значения мощности отсчитанное число делений надо умножить на постоянную (цену деления) СН., которая для каждого предела измерения вычисляется по формуле

Расширение пределов измерения электродинамических ваттметров как и счетчиков в цепях переменного тока производится с помощью измерительных трансформаторов тока и напряжения.

В лабораторной практике применяются главным образом электродинамические ваттметры классов точности 0,1; 0,2; 0,3; 0,5.

3 Измерительные трансформаторы тока (ИТТ) и напряжения (ИТН)

Измерительные трансформаторы тока и напряжения обычно состоят из двух электрически изолированных обмоток W1 и W2 (первичной и вторичной), намотанных на общий замкнутый сердечник из листовой электротехнической стали или пермаллоя.

Читайте так же:
Электронный счетчик активной электроэнергии однофазный

Для ИТТ, если пренебречь намагничивающим током, будет справедливо равенство . Отсюда

У трансформаторов напряжения добиваются предельно малых падений напряжений в обмотках. При таких условиях

По способу включения измерительных трансформаторов в первичную цепь, а также по способу подключения приборов ко вторичным обмоткам и по параметрам нагрузки ИТТ и ИТН существенно отличаются друг от друга.

Первичная обмотка ИТТ включается в цепь нагрузки последовательно, во вторичную обмотку последовательно между собой включаются амперметры, токовые катушки ваттметров, счетчиков, фазометров, катушки реле и все они, следовательно, обтекаются током I2. Первичная обмотка ИТН включается в измерительную цепь параллельно. К его вторичной обмотке параллельно между собой, т.е., на одно и тоже напряжение U2, подключаются вольтметры, цепи напряжения ваттметров, счетчиков, фазометров и т.д.

На щитках измерительных трансформаторов указываются номинальные первичные и вторичные величины: I1H и I2H – для трансформаторов тока и U и U для ИТН. Тогда номинальные коэффициенты трансформации равны

Номинальный коэффициент трансформации КН – для данного трансформатора величина постоянная.

При использовании измерительных трансформаторов измеряются приборами вторичные величины, а первичные определяются как:

Для ИТТ I2H обычно равен 5 А (реже 1 или 0,5 А). Для ИТН В или В.

ИТТ работает в режиме близком к короткому замыканию, поскольку в его вторичную обмотку включаются приборы, имеющие малое сопротивление. Разрыв вторичной цепи (режим холостого хода) является аварийным случаем, так как при этом во вторичной обмотке трансформатора возникает большая ЭДС (2 – 5 кВ), опасная для жизни, которая может также привести к порче изоляции обмоток трансформатора.

ИТН работает в режиме близком к режиму холостого хода, поскольку к его вторичной обмотке подключаются приборы с большим сопротивлением. Короткое замыкание вторичной обмотки приводит к резкому увеличению токов в обмотках.

Для защиты ИТН от короткого замыкания в его первичной цепи ставятся плавкие предохранители.

Для правильного подключения приборов к измерительным трансформаторам зажимы трансформаторов стандартно маркируются особыми знаками. Зажимы первичной обмотки ИТТ маркируются буквами Л1 и Л2 (линия), вторичной обмотки – буквами И1 и И2 (измерительная цепь). Зажимы первичной обмотки ИТН обозначатся буквами А и Х, зажимы вторичной а и х

Стандартная маркировка зажимов позволяет определить направление протекания вторичного тока по известному направлению тока в первичной обмотке. Так, если принять, что в первичной обмотке ток протекает в направлении от Л1 к Л2 (от А к Х), то в вторичной обмотке направление тока от зажима И2 к И1 (от х к зажиму а).

Принцип работы индукционного счетчика

Цель электросчетчика – осуществлять учет расходованной электроэнергии в квартире, доме, на даче, в гараже и т.д. Электрические счетчики бывают двух видов:

  • Индукционные.
  • Электронное.

Индукционные (механические) электросчетчики


Рис.1. Индукционный однофазный электросчетчик

Счетчики с вращающимся диском знакомы практически каждому. Это те, за прозрачной панелью которых есть вращающееся колесико. Наверняка многие не раз наблюдали за скоростью его вращения — чем выше скорость, тем больше расход энергии. А показания счетчика обозначаются цифрами на специальных барабанах.

Принцип работы таких счетчиков заключается в следующем. В электрическом счетчике имеется 2 катушки (рис. 2 — 1 и 4 указатели) — катушка напряжения (служит ограничителем переменного тока, преградой для помех и пр., создает магнитный поток, соразмерный напряжению) и токовая катушка (создает переменный магнитный поток, соразмерный току).


Рис.2. Принцип работы индукционного электросчетчика

Магнитные потоки, создаваемые катушками, проникают сквозь алюминиевый диск (рис.2, указатель 5). При этом потоки, которые создает токовая катушка, пронизывают диск несколько раз за счет своей U-образной формы. Как следствие, появляются электромеханические силы, которые и вращают диск.

Далее ось диска взаимодействует со счетным механизмом в виде червячной (зубчато-винтовой) передачи (Рис. 3), которая передает необходимые сигналы и информацию на цифровые барабаны. Чем выше крутящий момент диска, тем выше мощность подаваемого сигнала (крутящий момент равнозначен мощности сети), а значит и расход электроэнергии больше.


Рис.3. Червячная передача

Когда мощность подаваемого электромагнитного сигнала снижается, в действие приходит постоянный магнит торможения (Рис.2, указатель 3). Он и выравнивает колебания частоты вращения диска за счет взаимодействия с вихревыми потоками. Магнит создает электромеханическую силу, обратную кручению диска. Это заставляет диск снизить скорость или вообще остановиться.

Эта группа счетчиков наиболее дешевая и простая. Широко использовались индукционные электросчетчики в советское время (и по нынешнее время у большинства в квартирах установлены именно такие приборы). Но постепенно на смену им приходят электронные счетчики за счет ряда недостатков индукционных приборов. Например, индукционный электросчетчик не может снять показания автоматически, а также в показаниях зачастую присутствует погрешность.

Достоинства и недостатки индукционных счетчиков

Достоинства
  1. Надежны в использовании
  2. Многoлетний срок эксплуатации счетчика
  3. Независимость от перепадов электрoэнергии
  4. Дешевле электронных
Недостатки
  1. Класс точнoсти достаточно низок — 2,0; 2,5
  2. Практически oтсутствует защищенность от хищения электрической энергии
  3. Высокое собственное потребление тока
  4. При малых нагрузках вырастает погрешность (чем меньше класс точности, тем больше погрешность)
  5. При учете нескольких типов электроэнергии (активной и реактивной) возникает необходимость использования нескольких приборов учета энергии
  6. Энергоучет ведется в одном направлении
  7. Крупные габариты приборов

Установка

Для начала нужно определиться с местом крепления прибора и приобрести необходимые инструменты.

В магазинах продают как полные комплекты для установки счетчика, так и отдельные детали. Выбор материалов зависит от модели прибора и от особенностей подключения.

Расположение счетчика обязательно вертикальное. Местом крепления может быть деревянный (металлический) лист или специальный защищенный короб. Прибор обязательно должен находиться в зоне свободного визуального контроля.

Перед установкой следует изучить общую схему электропроводки. Это позволит правильно определить тип и количество автоматических выключателей, а также мощность групп потребителей.

Как работает индукционный счётчик

Суть работы индукционных счетчиков электроэнергии, основан на таком принципе, когда на движущуюся деталь в одно время воздействует крутящийся и затормаживающий момент. Данный момент имеет пропорцию величине учёта, момент торможения имеет пропорцию скорости раскрутки движущейся части. Состоит индукционный однофазный счетчик электроэнергии из нескольких элементов:

  • Катушки напряжения, что расположили на магнитопроводе;
  • Диск вращения из алюминия;
  • Передаточный механизм устройства учёта;
  • Катушки тока на магнитопроводе;
  • Постоянный магнит.
Читайте так же:
Установка старого счетчика электроэнергии

Сделана катушка из провода с большим сечением, что может выдерживать большую нагрузку. Витки на катушки имеются в небольших количествах, обычно 13-30 витков на катушке. Распределены они в равномерном положении на двух стержнях магнитопровода, что имеет U форму и сделан из электротехнической стали. Сердцевина работает для создания определённой концентрации магнитного потока, который пересекает счётный диск и вращает его.

Подсоединяется обмотка напряжения на фазу напряжения сети и всегда имеет работоспособное состояние, наравне с потребителем, из-за этого она имеет название параллельной цепи. Катушка напряжения требуется для производства магнитного потока, который будет пропорционален сетевому напряжению. Она имеет определённые конструктивные отличия от катушки тока тем, что имеет больше витков, около 8000 – 12 000 и небольшим сечением проводника 0.1 – 0.15 мм2. В большом количестве витки создают более высокое индуктивное сопротивление, чем имеет активное сопротивление обмотки, что является довольно важным для соблюдения правила сдвига на 90° и даёт возможность уменьшит потребление электроэнергии, на однофазном счётчике.

Магнитный поток катушки тока и катушки напряжения, что проходят по диску, образуют в нём трансформационные токи, за счёт чего создаётся вращающийся момент. Чтобы создать противодействующий момент, что будет пропорционален скорости движения диска, используются постоянные тормозные магниты, чей магнитный поток пересекает крутящийся диск из электропроводящего материала.

Образующиеся в диске токи резания, всегда соблюдают скорость вращения пропорционально диска. То есть когда счётчик работает, он соблюдает определённую закономерность,чем большая мощность потребления, тем более быстро будет происходить вращение диска по его оси. Момент противодействия, что образуется при взаимодействии магнитного потока с дисковым током, всегда будет пропорционален скорости вращения. Когда диск проходит волну, что создаёт тормозной магнит, на нём наводится ЭДС резания, что идёт от середины диска. Потоковая сила тормозного магнита при взаимодействии с током диска имеет прямую пропорциональность ЭДС резания и имеет направление против движения диска. Замедляющий процесс зависит от дальности магнита от центра диска, определяется как произведение плеча на значение силы. То есть регулировка быстроты кручения происходит путём перемещения магнита, что позволяет настроить его в зависимости от передаточного числа.

Для более точной настройки на счётчиках используют специальные устройства для регулировки. Данные приборы – это короткозамкнутые медные, алюминиевые витки, или обмотка из витков провода из меди, что замкнут на настраиваемое сопротивление.

Принцип работы индукционного счетчика

Еще совсем недавно индукционные счетчики были неотъемлемой частью электрических сетей в квартирах. Счетное устройство в этих приборах представлено вращающимся алюминиевым диском и цифровыми барабанами, отображающими показатели расхода электроэнергии в реальном времени.

Принцип действия подобных устройств достаточно простой. Электромагнитное поле, возникающее в катушках счетчика, взаимодействует с диском, выполняющим функцию подвижного токопроводящего элемента. В однофазном индукционном счетчике выполняется параллельное подключение одной из катушек к обмотке напряжения, которая служит сетью переменного тока. Другая катушка подключается последовательно на участке между обмоткой тока или нагрузкой и генератором электроэнергии.

Действие токов, протекающих по обмоткам, приводит к созданию переменных магнитных потоков, пересекающих вращающийся диск. Их величина составляет пропорцию между потребляемым током и входным напряжением. В соответствии с законом электромагнитной индукции в самом диске происходит возникновение вихревых токов, протекающих по направлению магнитных потоков.

Вихревые токи и магнитные потоки начинают взаимодействовать между собой в диске. В результате, появляется электромеханическая сила, которая и приводит к созданию вращающегося момента. Таким образом, возникает пропорция между полученным вращающимся моментом и произведением двух магнитных потоков, возникающих в обмотках тока и напряжения, умноженных на синус сдвига фазы между ними.

Нормальная работа индукционного электросчетчика возможна только при условии фазового сдвига, равного 90 градусам. Такой сдвиг можно получить, разложив магнитный поток обмотки напряжения на две части. Получается, что диск прибора вращается с частотой, пропорциональной активно потребляемой мощности. Поэтому непосредственный расход электроэнергии будет находиться в пропорции с количеством оборотов диска. Полученные данные о потреблении передаются на механическое счетное устройство, ось которого связана с осью подвижного диска с помощью зубчатой передачи. Такая конструкция обеспечивает синхронное вращение обоих элементов.

Снятие показаний

Общие показатели расхода электрической энергии определяются на шкале значений всеми цифрами, расположенными до запятой. Последнее число, которое выделяется рамкой красного цвета, отображает десятые доли одного киловатта, и при выполнении расчётов не учитывается.

Оплата счёта за израсходованное количество кВт осуществляется в соответствии с тарифами, которые устанавливаются в каждом регионе индивидуально.

Безусловно, индукционные счетчики имеют большой ресурс эксплуатации и на их работоспособность не оказывают влияния как скачки напряжения в сети, так и качество передаваемого тока, но сэкономить на оплате электроэнергии за счёт многотарифной системы расчёта, увы, не получится.

ОТОПЛЕНИЕ МОСКВА . ВЫСОКОЕ КАЧЕСТВО РАБОТ

ООО ДИЗАЙН ПРЕСТИЖ имеет год основания 1999г. Сотрудники компании имеют Московскую прописку и славянское происхождение, оплата происходит любым удобным способом, при необходимости предоставляются работы в кредит.

Россия, Москва, Строительный проезд, 7Ак4

Офис компании расположен рядом с районами: Митино, Тушино, Строгино, Щукино.

Ближайшее метро: Тушинская, Сходненская, Планерная, Волоколамская, Митино.

Рядом расположены шоссе: Волоколамское шоссе, Пятницкое шоссе, Ленинградское шоссе.

ПОВЕРКА ОДНОФАЗНОГО СЧЕТЧИКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

4.1.1. Изучить схему поверки однофазного счетчика по методу раздельных цепей напряжения и тока, а также ознакомиться с работой счетного механизма.

4.1.2. Найти действительную постоянную счетчика и его погрешность при различных нагрузках;

4.1.3. Определить порог чувствительности счетчика и отсутствие самохода.

4.2.Основные теоретические положения.

Однофазные счетчики активной энергии — индукционные интегрирующие устройства для учета электрической энергии в цепях переменного тока с частотой 50Гц. На лицевой панели счетчика указываются номинальное напряжение и диапазон токов с нижней границей — номинальным током и верхней — максимальным током, до которого сохраняется необходимая точность счетчика. Учет электрической энергии выполняет роликовый счетный механизм, приводимый в движение через систему передач от оси счетчика, на которой укреплен алюминиевый диск, вращающийся при включенных приемниках. Электрическая энергия за некоторый промежуток времени определяется разностью отсчетов по счетному механизму в конце и начале данного отрезка времени. Каждой единице, зарегистрированной электрической энергии в соответствии со значением передаточного числа зубчатых передач между счетным механизмом и осью счетчика, отвечает определенное число оборотов Nном., называемое передаточным числом счетного механизма, которое нанесено на табличку счетчика в виде надписи: "1 кВт.ч — Nном. оборотов диска.

Читайте так же:
Почему требуют замену электросчетчика

Электрическая энергия Сном., зарегистрированная счетчиком за один оборот диска, называется номинальной постоянной счетчика. Если эта энергия измерена в Вт.с/об ,то связь ее с передаточным числом Nном. счетного механизма определяется формулой:

Сном. = 3600*1000/Nном.

Измерительный механизм счетчика представляет собой, магнитную систему из двух электромагнитов переменного тока с магнитопроводами из листов электротехнической стали и неподвижными обмотками на них. Одна из них (параллельная) состоит из большого числа витков тонкого провода и включается на напряжение сети. Другая — последовательная — имеет малое число витков толстого провода и соединяется последовательно с приемниками.

Переменные токи двух обмоток возбуждают магнитные потоки, пропорциональные соответственно U и I, которые сдвинуты по фазе и не совпадают в пространстве. В результате этого возбуждается бегущее магнитное поле, которое наводит в диске соответствующие э.д.с. и вихревые токи. Эти токи взаимодействуют с бегущим магнитным полем и вовлекают диск в непрерывное вращение.

Мвр. = К1 U I cosj,

Где К1 — коэффициент, зависящий от конструкции элементов счетчика;

U — напряжение на зажимах параллельной обмотки;

I — ток последовательной обмотки счетчика;

cosj — коэффициент мощности нагрузки.

Тормозной момент создает постоянный магнит:

где К2 — коэффициент пропорциональности;

n — частота вращения счетчика.

Приравняв Мвр = Мт, получим:

U I cosj = С N,

Но U I cosj = Р, следовательно Р = С N.

Электрическая энергия W за время t будет:

W = ò р dt = С ò N dt = С N,

где N — число оборотов диска за время t .

Отношение С = W/N — представляющее собой энергию за время одного полного оборота диска, называют действительной постоянной счетчика электрической энергии.

Отклонение действительной постоянной С счетчика, от его номинальной постоянной Сном. характеризуется относительной погрешностью:

где W — действительное значение электрической энергии за время t, определенная по показаниям образцовых приборов;

Wном. — значение электрической энергии по показаниям поверяемого счетчика за то же время, подсчитанное по формуле:

Wном = Сном.* N,

где N — число оборотов диска за время t.

Для однофазных счетчиков активной энергии класса 2,5 при cosj = 1 и токе от 10 до 20% Iном. относительная погрешность не должна превышать +3,5%.

Если коэффициент мощности нагрузки 0,5 £ cosj £ 1 при f ³ 0, а ток изменяется от 20% Iном. до его максимального значения включительно, то относительная погрешность может достигать значения:

Поверка правильности показаний счетчика проводится по контрольному вольтметру и амперметру, образцовому ваттметру и секундомеру с определением частоты вращения диска, для чего определяют полное число оборотов его за время не менее 50с.

Одновременно находят порог чувствительности счетчика:

где Iмин. — номинальный ток при cosj = 1 и Uном, когда диск счетчика приходит в безостановочное вращение;

Iном. — номинальный ток по данным таблички счетчика.

Порог чувствительности счетчиков класса 2,5% должен быть не более 1% при номинальном напряжении.

В неправильно отрегулированных счетчиках под действием напряжения на зажимах параллельной цепи и при Iном = 0 в последовательной цепи может наблюдаться непрерывное вращение диска — самоход счетчика. При правильной регулировке самоход должен отсутствовать.

4.3.Проведение опыта.

4.3.1. Проверить отсутствие самохода счетчика. Собрать схему рис.4.1. Включить стенд тумблером «СЕТЬ» и затем подать напряжение в схему тумблером S5. Убедиться в отсутствии самохода счетчика.

4.3.2. Определить порог чувствительности счетчика. (См. Рис. 4.2.). Величина тока нагрузки изменяется путем шунтирования резистора Rд и при необходимости шунтированием звеньев в цепи резисторов R4 – R9.

Порог чувствительности счетчика:

где Iмин. — наименьший ток при cosj = 1 и Uном, когда диск счетчика приходит в безостановочное вращение;

Iном. — номинальный ток по данным таблички счетчика.

4.3.3. При проверке счетчика класса 2,5 контрольные приборы — вольтметр и амперметр — принимают того же класса 2,5; и образцовый ваттметр тоже класса не хуже 2,5. Время, отвечающее выбранным полным числам оборотов диска счетчика, определяют с помощью секундомера.

4.3.4. Определить номинальную постоянную счетчика по его паспортным данным, указанным на щитке счетчика : 1 кВт*ч = 600 об./кВт*час, т.е.:

1 кВт*ч = 1000 Вт*60м*60с = 3600000 Вт*с и Nном. = 600 об., следовательно,

3600000 Вт*с

4.3.5. Собрать схему рис. 4.3.а с разделенными цепями тока и напряжения для нагрузок до 25% от номинальной и рис.4.3.б для нагрузок более 25%.

4.3.6. Определить основную погрешность счетчика в зависимости от нагрузки при cosj = 1.

4.3.6.1. При постоянном значении напряжения, равном Uн, установить ток, равный 10%, 25%, 50% от номинального. Измерить потребляемую нагрузкой мощность и время 10 оборотов диска на счетчике. Данные измерений записать в табл. 4.1.

Опытные данныеРасчетные значения
NUн,ВI,AW=U*I*t,Вт*cN,обt,cCн, Вт*с/обCд, Вт*с/обg, %

4.3.6.2 Определить действительную постоянную счетчика (во время проведения опыта и не менее 5 мин после него не прикасаться к поверхности ламп и мощной внешней нагрузки – во избежание ожогов ):

где Р — мощность в Вт, устанавливаемая по образцовому ваттметру;

N — число оборотов диска за время t.

4.3.6.4. Определить относительную погрешность счетчика для каждого значения тока нагрузки по формуле:

4.4. Обработка результатов опыта.

4.4.1. Определить погрешность счетчика при различных нагрузках;

4.4.1. Построить график зависимости относительной погрешности счетчика от нагрузки g = f(Iн);

4.5. Вопросы для самопроверки.

4.5.1. Каким образом в однофазном счетчике создается вращающий момент?

4.5.2. Каким образом в однофазном счетчике создается тормозной момент?

4.5.3. Напишите уравнение вращающего момента.

4.5.4. Что называется порогом чувствительности счетчика?

4.5.5. Что называется номинальной постоянной счетчика?

4.5.6. Что такое самоход счетчика?

4.5.7. Как влияет самоход на показание счетчика?

4.5.8. Какая система измерительного механизма применяется в однофазном счетчике?

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector