Azotirovanie.ru

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

Устранение ошибки в подключении трехфазного счетчика электрической энергии

Устранение ошибки в подключении трехфазного счетчика электрической энергии

Важно понимать, что сделать вывод о правильности включения счетчика можно тогда, когда векторная диаграмма, снятая на его зажимах, будет полностью совпадать с нормальной.

Для того чтобы можно было правильно и качественно провести эту работу, нужно будет выполнить правильность вторичных цепей трансформатора. Естественно выполнить подобную работу, человек, у которого нет опыта в этой сфере, не сможет.

А тот, кто будет ее выполнять, должен понимать, что в сети Интернета находится большое количество формул и схем, которые готовы помочь вам в оказании данной процедуры. Ознакомившись с ними, вы сможете без особых проблем провести эту работу быстро и качественно.

Вообще нужно отметить, что проверка правильности включения счетчиков будет, состоят из двух этапов: в первую очередь нужно будет тщательным образом проверить цепь напряжения и цепи тока, провести снятие векторной диаграммы.

Электрические башни

После этого необходимо проверить вторичную цепь трансформатора напряжения. И этому моменту необходимо уделять особо пристальное внимание, только так можно будет достичь желаемого результата.

Вы должны проверить правильность маркировки фаз. Важно также не забывать о том, что данная проверка должна в обязательном порядке проходить под рабочим напряжением, измерение тока без разрыва проверяемой цепи, и этому моменту нужно уделить как можно больше внимания.

Пример технического отчета

Электроиспытание

Вы должны будете тщательно измерить все линейные напряжения, более того, это касается и напряжения каждой фазы отдельно, относительно «земли». Вообще значения таких проверок могут быть самыми разными, так как здесь все будет зависеть от схемы подключения.

Вот поэтому к их изучению необходимо подходить грамотно и ответственно. И тогда вся работа будет качественной. Кроме того, вы должны уметь проверять вторичные цепи трансформаторного тока.

При их проверке нужно знать, что если на коробке зажимов местами поменять провода двух крайних цепей напряжения, то счетчик должен остановиться. Но это будет только тогда, если вам удастся правильно включить устройство.

Если счетчик будет включен правильно, то будет обеспечено сопряжение одноименных фаз тока. Вообще, как вы сами смогли догадаться, существует большое количество способов решения данного вопроса. Нерешаемых проблем не бывает, если работает опытный специалист.

инструменты для электроизмерения

Вы должны помнить, что если счетчик будет включен правильно, то каждый его элемент в обязательном порядке будет вращать диск вправо. Если нужно исправить ошибку, нужно будет поменять местами провода, которые подключены к этому элементу. Если прибор не работает, его сдают в электролабораторию.

Важно понимать, что отсоединять и подключать перемычки необходимо только при снятом напряжении, так как это особенно важный момент.

Ниже вы можете воспользоваться онлайн-калькулятором для расчёта стоимости услуг электролаборатории.

Устранение ошибки в подключении трехфазного счетчика электрической энергии

Инструкция по снятию векторных диаграмм Издательство: М.-Л.: Госэнергоиздат, 1952
В целях обмена опытом БТИ ОРГРЭС по поручению Технического управления МЭС выпускает серию инструкций Мосэнерго по релейной защите. Эти инструкции не являются типовыми и обязательны только для системы Мосэнерго. Публикуемая инструкция составлена инженерами М. А. Берковичем, М. Л. Голубевым, Н. В. Чернобрововым и П. К. Фейстом (участвовавшим в составлении первого выпуска инструкции), под общей редакцией Н. В. Чернобровова. Снятие векторных диаграмм токов и напряжений при проверке устройств релейной защиты и автоматики является одним из основных способов проверки правильности соединения вторичных обмоток измерительных трансформаторов и правильности подсоединения к ним реле. Снятие векторных диаграмм дает возможность: а) в дифференциальных токовых защитах определить векторы токов от каждой группы трансформаторов тока и по взаимному их расположению проверить правильность схемы соединений трансформаторов тока по фазам и по их полярности; б) в защитах, для которых необходимо обеспечить определенное сочетание фаз токов и напряжений (омметры, реле направления мощности, пусковые импедансные реле), проверить правильность включения этих реле; в) в направленных защитах проверить правильность выбора направления реле мощности путем сравнения фактического поведения реле с тем, которое должно быть при данном сочетании токов и напряжений и правильном включении реле.


Рисунок 1. Схема включения ваттметра для снятия векторной диаграммы фазовых токов. ТН – трансформатор напряжения; ТТ – трансформатор тока; V — вольтметр; Л – амперметр; W – ваттметр; ФУ – фазоуказатель.

Векторные диаграммы снимаются главным образом однофазным ваттметром. Этот способ основан на том, что для определения любого вектора на плоскости необходимо и достаточно знать по величине и направлению две его проекции на любые оси координат, расположенные в той же плоскости. Для построения искомого вектора необходимо отложить ею проекции на принятых осях координат и из их концов восстановить перпендикуляры к осям. Точка пересечения перпендикуляров будет концом искомого вектора, а центр системы координат – его началом. В практике эксплуатации релейной защиты за систему координат принимаются три фазовых или линейных напряжения симметричной трехфазной системы, равные друг другу по величине и сдвинутые между собой на угол в 120°. Все векторные диаграммы должны сниматься на симметричные токи или напряжения, принятые за оси координат. При снятии векторной диаграммы токов за оси координат могут приниматься как фазовые, так и линейные напряжения, однако для более удобного сравнения полученной диаграммы с фактическим направлением мощности в первичной цепи рекомендуется снимать диаграммы на фазовые напряжения. В сетях с заземленной нулевой точкой фазовые напряжения практически вполне симметричны. В сетях с изолированной нулевой точкой и в компенсированных сетях несимметрия фазовых напряжений может быть настолько велика, что недопустимо исказит результаты замеров. Допускается снятие векторной диаграммы на фазовые напряжения, если несимметрия их не превышает +5% от среднего значения. Если несимметрия больше, то диаграмму надо снимать на линейные напряжения, а для анализа ее нанести при построении векторы фазовых напряжений. При малых токах нагрузки целесообразно снимать диаграмму на линейные напряжения для увеличения показаний ваттметра. Если диаграмма снимается для проверки органов направления мощности или направленных омметров, то напряжение на ваттметр нужно подавать от того же трансформатора напряжения, от которого питаются проверяемые реле. Для проверки защит, не имеющих цепей напряжения, например, дифференциальных токовых, векторные диаграммы можно снимать на напряжения любою источника симметричного трехфазного напряжения, синхронного с проверяемыми токами.

Читайте так же:
3 фазный счетчик обозначение


Рисунок 2. Направления вектора тока при разных направлениях активной и реактивной мощности

Векторная диаграмма правильно определяет действительное положение векторов тока только в том случае, если цепи напряжения и тока имеют правильное обозначение одноименных фаз. Для правильного нанесения на векторную диаграмму векторов напряжения необходимо знать их чередование. Чередование фаз напряжения проверяется предварительно фазоуказателем. Правильность обозначения одноименных фаз тока и напряжения проверяется предварительно прозвонкой и контролируется по векторной диаграмме. Правильное соединение по полярностям обмоток реле и измерительных трансформаторов должно указываться в принципиальных и монтажных схемах защит; особенно это важно для дифференциальных и направленных защит. Необходимо отметить, что в ряде схем релейной защиты измерительные трансформаторы тока специально включаются так, чтобы повернуть один из векторов вторичною тока в реле на 180° относительно другого (например, дифференциальные защиты). При снятии векторных диаграмм в таких цепях это обстоятельство всегда следует учитывать.

Разновидности векторных диаграмм

Для корректного отображения переменных величин, которые определяют функциональность радиотехнических устройств, хорошо подходит векторная графика. Подразумевается соответствующее изменение основных параметров сигнала по стандартной синусоидальной (косинусоидальной) кривой. Для наглядного представления процесса гармоническое колебание представляют, как проекцию вектора на координатную ось.

С применением типовых формул несложно рассчитать длину, которая получится равной амплитуде в определенный момент времени. Угол наклона будет показывать фазу. Суммарные влияния и соответствующие изменения векторов подчиняются обычным правилам геометрии.

Различают качественные и точные диаграммы. Первые применяют для учета взаимных связей. Они помогают сделать предварительную оценку либо используются для полноценной замены вычислений. Другие создают с учетом полученных результатов, которые определяют размеры и направленность отдельных векторов.


Круговая диаграмма

Допустим, что надо изучить изменение параметров тока в цепи при разных значениях сопротивления резистора в диапазоне от нуля до бесконечности. В этой схеме напряжение на выходе (U) будет равно сумме значений (UR и UL) на каждом из элементов. Индуктивный характер второй величины подразумевает перпендикулярное взаимное расположение, что хорошо видно на части рисунка б). Образованные треугольники отлично вписываются в сегмент окружности 180 градусов. Эта кривая соответствует всем возможным точкам, через которые проходит конец вектора UR при соответствующем изменении электрического сопротивления. Вторая диаграмма в) демонстрирует отставание тока по фазе на угол 90°.


Линейная диаграмма

Здесь изображен двухполюсный элемент с активной и реактивной составляющими проводимости (G и jB, соответственно). Аналогичными параметрами обладает классический колебательный контур, созданный с применением параллельной схемы. Отмеченные выше параметры можно изобразить векторами, которые расположены постоянно под углом 90°. Изменение реактивной компоненты сопровождается перемещением вектора тока (I1…I3). Образованная линия располагается перпендикулярно U и на расстоянии Ia от нулевой точки оси координат.

Механика; гармонический осциллятор

  • Гармонический осциллятор в механике и гармонический осциллятор любой природы формально представляют точную аналогию, поэтому рассмотрим их в одном параграфе на примере механического гармонического осциллятора.
  • Применение векторных диаграмм в механике сводится в основном к случаю гармонического осциллятора (в том числе имеется в виду и случай осциллятора с линейной по скорости силой трения); впрочем, векторные диаграммы могут быть до некоторой степени полезны и для исследования нескольких осцилляторов в том числе и в пределе бесконечного их количества (для колебаний или волн в распределенных системах).
  • С современной точки зрения применение векторных диаграмм к гармоническому осциллятору представляет скорее только исторический и педагогический интерес, однако тем не менее в принципе они здесь вполне применимы.
  • В механике применение векторных диаграмм (обычно подразумевается их применение к одномерному осциллятору) имеет ту особенность, что добавляющаяся вторая координата для превращения колебаний во вращение может иметь не только чисто формальный абстрактный смысл, но для одномерной механической системы такого сорта может быть указана механическая же двумерная система, для которой векторная диаграмма первой реализуется как вполне реальное двумерное механическое движение, и все векторы реально двумерны (а после проецирования всех их и движения точки двумерной системы на одну ось, мы получаем мгновенные значения соответствующих величин – в том числе положения – для соответствующей одномерной системы); таким образом, для механической одномерной системы возможна не только формальная математическая, но и реальная механическая
    модель, переводящая колебательное одномерное движение во вращательное движение в двумерном пространстве, реализующая в себе векторную диаграмму для одномерной системы.
Читайте так же:
Электросчетчик се 302 инструкция

Разберем два основных случая простого применения векторных диаграмм в механике (как замечено выше, также применимых к гармоническому осциллятору не только механической, но любой природы): осциллятор без затухания и без внешней силы и осциллятор с (линейным) затуханием (вязкостью), и внешней вынуждающей силой.

Представление синусоидальных функций в виде комплексных чисел

Векторная диаграмма – это удобный инструмент представления синусоидальных функций времени, коими являются, к примеру, напряжения и токи электрической цепи переменного тока.

Рассмотрим, например, произвольный ток, представленный в виде синусоидальной функции

i(t) = 10 sin(ωt + 30°).

Данный синусоидальный сигнал можно представить в виде комплексной величины

Для формирования комплексного числа используются модуль и фаза синусоидального сигнала.

Векторная диаграмма при последовательном соединении элементов

Для построения векторных диаграмм сперва составляют уравнения по законам Кирхгофа для рассматриваемой электрической цепи.

Рассмотрим электрическую цепь, представленную на рис. 1, и нарисуем для неё векторную диаграмму напряжений. Обозначим падение напряжение на элементах.


Рис. 1. Последовательное соединение элементов цепи

Составим уравнение для данной цепи по второму закону Кирхгофа:

По закону Ома падение напряжений на элементах определяется по следующим выражениям:

Для построения векторной диаграммы необходимо отобразить приведённые в уравнении слагаемые на комплексной плоскости. Обычно вектора токов и напряжений отображаются в своих масштабах: отдельно для напряжений и отдельно для токов.

Из курса математики известно, что j = 1∠90°, −j = 1∠−90°. Отсюда при построении векторной диаграммы умножение какого-либо вектора на мнимую единицу j приводит к повороту этого вектора на 90 градусов против часовой стрелки, а умножение на −j приводит к повороту этого вектора на 90 градусов по часовой стрелке.

При построении векторной диаграммы напряжений на комплексной плоскости сперва отобразим вектор тока I, после чего относительного него будем отображать вектора падений напряжений (рис. 2) с учётом приведённых выше соотношений для мнимой единицы.

Падение напряжения на резисторе UR совпадает по направлению с током I (т.к. UR = I ∙ R, а R – чисто действительная величина или, простыми словами, нет умножения на мнимую единицу). Падение напряжения на индуктивном сопротивлении опережает вектор тока на 90° (т.к. UL = I ∙ jXL, а умножение на j приводит повороту этого вектора на 90° против часовой стрелки). Падение напряжения на ёмкостном сопротивлении отстаёт от вектора тока на 90° (т.к. UC = −I ∙ jXC, а умножение на −j приводит повороту этого вектора на 90° по часовой стрелке).

Рис. 2. Векторная диаграмма напряжений при последовательном соединении элементов цепи Следует обратить внимание, что на одной векторной диаграмме изображают только векторы тех величин, у которых частота совпадает!

Векторная диаграмма при параллельном соединении элементов

Рассмотрим электрическую цепь, представленную на рис. 3, и нарисуем для неё векторную диаграмму токов. Обозначим направление токов в ветвях.


Рис. 3. Параллельное соединение элементов цепи

Составим уравнение для данной цепи по первому закону Кирхгофа:

I­­ – IR – IL – IC = 0,

Определим по закону Ома токи в ветвях по следующим выражениям, учитывая, что 1 / j = −j:

IL = E / (jXL) = −j ∙ E / XL,

IC = E / (−jXC) = j ∙ E / XC,

Для построения векторной диаграммы необходимо отобразить приведённые в уравнении слагаемые на комплексной плоскости.

При построении векторной диаграммы токов на комплексной плоскости сперва отобразим вектор ЭДС E, после чего относительного него будем отображать вектора токов токов (рис. 4) с учётом приведённых выше соотношений для мнимой единицы.

Ток в резисторе IR совпадает по направлению с ЭДС E (т.к. IR = E / R, а R – чисто действительная величина или, простыми словами, нет умножения на мнимую единицу). Ток в индуктивном сопротивлении отстаёт от вектора ЭДС на 90° (т.к. IL = −j ∙ E / XL, а умножение на −j приводит повороту этого вектора на 90° по часовой стрелки). Ток в ёмкостном сопротивлении опережает вектор ЭДС на 90° (т.к. IC = j ∙ E / XC, а умножение на j приводит повороту этого вектора на 90° против часовой стрелки). Результирующий вектор тока определяется после геометрического сложения всех векторов по правилу параллелограмма.

Читайте так же:
При замене счетчика электроэнергии что делать с показаниями

Рис. 4. Векторная диаграмма токов при параллельном соединении элементов цепи

Для произвольной цепи алгоритм построения векторных диаграмм аналогичен вышеизложенному с учётом протекаемых в ветвях токов и прикладываемых напряжений.

Обращаем ваше внимание, что на сайте представлен инструмент для построения векторных диаграмм онлайн для трёхфазных цепей.

Векторная диаграмма токов и напряжений

В целом, для лучшего понимания процедур, происходящих в радиотехнических цепях, их взаимосвязи между собой, бывает недостаточно оперировать характеристиками и параметрами данной цепи, имеющими цифровое отображение. В связи с тем, что основная масса цепей характеризуется переменными значениями приложенного напряжения и протекающего тока, являющимися синусоидальными функциями времени, то исчерпывающий ответ по состоянию цепи может дать ее графическая презентация посредством векторной гистограммы.

Векторная диаграмма напряжений и токов

Векторная диаграмма напряжений и токов

Разновидности векторных диаграмм

Любую характеристику электротехнической цепи, изменяющуюся по синусоидальному или косинусоидальному принципу, можно отобразить посредством точки на поверхности, в соответствующей системе величин. В качестве размерности по оси Х выступает действительный компонент параметра, по оси Y размещается воображаемая составляющая. Именно такие составляющие входят в алгебраическую модель записи комплексной величины. Последующее соединение точки на поверхности и нулевой точки системы координат позволит рассматривать эту прямую и ее угол с действительной осью как изображение комплексного числа. На практике положительно направленный отрезок принято называть вектором.

Векторной диаграммой принято называть множество положительно направленных отрезков на комплексной поверхности, которая соответствует комплексным значениям и параметрам гальванической цепи и их взаимосвязям. По своему характеру векторные диаграммы подразделяются на:

  • Точные гистограммы;
  • Качественные гистограммы.

Особенностями достоверных гистограмм является соблюдение пропорций всех характеристик и параметров, полученных путем вычислений. Данные диаграммы находят свое применение в проверке ранее проведенных расчетов. В основе использования качественных гистограмм лежит учет взаимного влияния характеристик друг на друга, и в основном они предшествуют расчетам либо заменяют их.

Векторные диаграммы токов и напряжений визуально отображают процесс достижения цели по расчету электротехнической цепи. При соблюдении всех правил по построению векторных отрезков можно просто из гистограммы установить фазы и амплитуды вещественных характеристик. Построение качественных гистограмм поможет контролировать правильный процесс решения задачи и с легкостью определить сектор с определяемыми векторами. В зависимости от особенностей построения, графические диаграммы делятся на такие типы:

  1. Круговая диаграмма, представляющая собой графическую гистограмму, образованную вектором, описывающим своим концом круг или полукруг, при любых изменениях характеристик цепи;
  2. Линейная диаграмма, представляющая собой графический рисунок в виде прямой линии, образованной вектором, посредством изменения характеристик цепи.

Построение векторной диаграммы напряжений и токов

Для лучшего понимания того, как построить векторную диаграмму токов и напряжений, следует рассматривать RLC цепь, состоящую из пассивного элемента в виде резистора и реактивных элементов в виде катушки индуктивности и конденсатора.

Схема цепи с последовательным соединением элементов

Схема цепи с последовательным соединением элементов

Перед тем, как построить векторную диаграмму токов и напряжений, необходимо охарактеризовать все известные параметры цепи. Согласно схемы цепи, изображенной на картинке а:

  • U – величина переменного напряжения в текущий момент времени;
  • I – мощность тока в заданный момент времени;
  • UА – напряжение, падающее на активном сопротивлении;
  • UC – напряжение, падающее на емкостной нагрузке;
  • UL – напряжение, падающее на индуктивной нагрузке.

Поскольку входное напряжение U изменяется по колебательному закону, то сила тока характеризуется уравнением:

  • Im – максимальная амплитуда тока;
  • ω – частота тока;
  • t – время.

Суммарное входное напряжение, в соответствии со вторым законом Кирхгофа, равно общей величине напряжений на всех элементах цепи:

В соответствии с законом Ома, падение напряжения на резистивном компоненте равняется:

Противодействие току активного элемента зависит сугубо от свойства проводника и не обуславливается ни характеристиками тока, ни аспектом времени и, соответственно, имеет идентичный с напряжением фазовый сдвиг.

Поскольку конденсатору в цепи с электротоком, изменяющимся по синусоиде, свойственно наличие реактивного емкостного сопротивления, и ввиду того, что напряжение на нем постоянно имеет фазовое отставание от протекающего тока на π/2, то уместно выражение:

  1. RC=XC=1/ωC;
  2. UC=Im*RС*cos(ωt-π/2), где:
  • RC – сопротивление конденсатора;
  • XC – реактивный импеданс конденсатора;
  • C – емкость конденсатора.

Реактивное индуктивное сопротивление катушки индуктивности обуславливается наличием изменяющегося по синусоидальному закону электротока, и поскольку напряжение на любом отрезке времени имеет фазовое опережение по отношению к электротоку на π/2, то формула, описывающая колебательный процесс на элементе, выглядит как:

  1. RL=XL=ωL;
  2. UL=Im*RL*cos(ωt+π/2), где:
  • RL – сопротивление катушки индуктивности;
  • XL – реактивный импеданс катушки индуктивности;
  • L – индуктивность катушки.

Следовательно, общее напряжение, подведенное к цепи, выглядит:

  • Um – максимальная величина напряжения;
  • φ – фазовый сдвиг.

Ввиду того, что напряжение и электроток изменяются по синусоидальному закону, и их фиксированные показатели отличаются лишь фазовым сдвигом, то данные величины строятся как вектора.

Читайте так же:
Счетчик электронный бытовой однофазный

В соответствии с законом сохранения электрического заряда, в любой момент времени сила протекающего тока одинакова, то целесообразно сформировать векторную гистограмму токов.

Векторная диаграмма токов и напряжений RLC цепочке

Векторная диаграмма токов и напряжений RLC цепочке

Пусть по оси Х отображается амплитудное значение электротока в цепочке. Поскольку напряжение и электроток на резисторе имеют одинаковый фазовый сдвиг, то вектора данных характеристик будут ориентированы в одну сторону, согласно картинке а.

Напряжение на емкостной нагрузке отстает от электрического тока на π/2, и его вектор будет направлен под прямым углом вниз, перпендикулярно напряжению активного сопротивления, согласно картинке в.

Напряжение на индуктивной нагрузке опережает электрический ток на π/2, и ее вектор будет ориентирован под прямым углом вверх, перпендикулярно напряжению на активном сопротивлении, согласно картинке б.

Для наглядности векторных преобразований пусть UL>UС. Сложив вектора напряжений на реактивных компонентах, получаем, что вектор UL-UС будет направлен перпендикулярно вверх. Суммировав вектора разности напряжений на реактивных компонентах и напряжения на сопротивлении получаем вектор, характеризующий дисперсное значение общего напряжения, согласно картинке 2(б).

Аналогично электрическому току, изменяющемуся по синусоидальному закону, напряжение меняется по такому же закону, однако с некоторым фазовым сдвигом. Наблюдается постоянный фазовый сдвиг между напряжением и током.

После простых преобразований по постулату Ома, уравнение полного импеданса заданной электрической цепи выглядит как:

Векторная гистограмма общего и реактивных сопротивлений изображена на картинке 2в.

Построение векторных диаграмм токов и напряжений может значительно упростить процесс расчета характеристик контура. Вместе с тем сама процедура позволит наглядно видеть поведение исследуемых характеристик, в зависимости от входных величин. При большом объеме вычислительных операций целесообразно воспользоваться одной из онлайн программ по построению векторных графиков.

Видео

Векторная диаграмма трехфазного счетчика электроэнергии

Принцип действия приборов индукционной системы основан на взаимодействии переменного магнитного потока с индукционным током. В настоящее время промышленность выпускает лишь индукционные счетчики электрической энергии. Поэтому при изучении приборов индукционной системы ограничимся рассмотрением только такого счетчика. При этом отметим, что индукционные приборы по принципу их действия пригодны лишь для переменных токов, так как в диске или цилиндре ток может индуцироваться лишь действием переменного магнитного потока.

Если на пути переменного магнитного потока поместить, например, край алюминиевого диска, способного вращаться вокруг некоторого центра, то в диске будет наводиться переменный индукционный ток, взаимодействующий с этим потоком. Однако, применив правило левой руки, легко убедиться, что результирующая сила, действующая на диск, равна нулю. В результате взаимодействия ток будет растягиваться (или сниматься). Поэтому для создания вращающего момента часто используют два магнитных потока,

сдвинутых относительно друг друга по фазе на некоторый (например, на угол. При этом осуществляется взаимодействие потоков с «чужими» (а не «со своими») индукционными токами.

Индукционный счетчик имеет две катушки с сердечниками: то ковую и катушку напряжения.

Токовую катушку (рис. 2-19, а) навивают толстым проводом на стальной сердечник и включают последовательно с нагрузкой. Магнитный поток в ней пропорционален току нагрузки.

Катушку напряжения (рис. 2-19, б) обычно навивают большим числом витков тонкого провода на стальной сердечник. Индуктивное сопротивление этого электромагнита несравненно больше активного поэтому эту цепь можно считать чисто индуктивной ток в катушке напряжения отстает по фазе на

Край алюминиевого диска одновременно пронизывается обоими потоками: дважды — потоком Ф; токовой катушки и один раз — потоком катушки напряжения (рис. 2-20). Эти потоки индуцируют в диске токи соответственно. При этом происходит взаимодействие: ток взаимодействует с потоком Ф; (рис. 2-21, а), а ток с потоком (рис. 2-21, б). Направление индукционных токов зависит от того, возрастает или убывает создающий в данный момент поток. Это надо учесть при определении направления действующих на диск сил Учитывая изменения токов используя правило Ленца и применяя правило левой руки, находим, что силы создающие вращающий момент, имеют одинаковое направление — от опережающего потока к отстающему. Найдем значения этих сил.

По закону Ампера

где — переменные величины. Тогда мгновенное значение силы равно

где . Для сил можно записать:

Построим векторную диаграмму (рис. 2-23). За основной вектор примем вектор приложенного напряжения U. Пусть нагрузка такова, что ток отстает по фазе от напряжения на некоторый угол Этот ток создает в электромагните магнитный поток совпадающий с

ним по фазе. Магнитный поток Ф; индуцирует в диске ЭДС которая, как известно, отстает по фазе от потока на 90°. Под действием этой ЭДС в диске возникает индукционный ток Если предположить сопротивление материала диска чисто активным, то совпадут по фазе.

Катушку напряжения, имеющую большое число витков и стальной почти замкнутый сердечник, можно рассматривать как чисто индуктивную нагрузку. Поэтому ток в этой катушке можно считать «отстающим» по фазе напряжения U на 90°. Этот ток создает магнитный поток совпадающий с ним по фазе. Магнитный поток в свою очередь, наводит в диске ЭДС индукции отстающую от него по фазе на 90°. Под действием ЭДС в диске возникает индукционный ток совпадающий по фазе с ЭДС . На основании векторной диаграммы можно записать:

Читайте так же:
Где узнать номер счетчика электроэнергии

Значение результирующей силы F, действующей на диск, равно

а вращающего момента, действующего на диск,

где . Под действием вращающего момента диск пришел бы в ускоренное вращение и число оборотов не соответствовало бы израсходованной электрической энергии, поэтому необходимо наличие противодействующего момента.

Противодействующий момент в индукционном счетчике создается действием поля постоянного магнита и электромагнитов на движущийся край диска (рис. 2-24):

где — постоянный коэффициент, учитывающий толщину, материал диска и индукцию поля постоянного магнита; v — значение линейной скорости движения диска; R — радиус диска; — коэффициент, постоянный для данного прибора.

Движение диска станет равномерным, когда вращающий и противодействующий моменты окажутся равными

Умножим обе части последнего равенства на промежуток времени

где — число оборотов за время электрическая энергия за то же время t. Тогда

где с — постоянная счетчика; W — энергия, израсходованная нагрузкой за время

Таким образом, число оборотов N диска индукционного прибора пропорционально израсходованной электрической энергии. Такой прибор называют индукционным счетчиком электрической энергии.

Схематически устройство индукционного однофазного счетчика показано на рисунке 2-25. Легкий алюминиевый диск Д укреплен на вертикальной оси. Диск связан со счетным механизмом через червячную передачу (на схеме не показано). На некотором расстоянии от центра диска расположены два неподвижных электромагнита: Электромагнит имеет вид опрокинутой буквы П. По его обмотке проходит весь ток нагрузки. Магнитный поток этого электромагнита дважды пронизывает диск в противоположных направлениях, замыкаясь через воздух.

Электромагнит имеет вид перевернутой буквы Б. Его обмотка

рассчитана на напряжение сети и включается параллельно нагрузке. Магнитный поток Ф этого электромагнита разветвляется и частично пронизывает диск в одном направлении, а частично замыкается через средний стержень с регулируемым воздушным зазором. Этот стержень называют магнитным шунтом для потока Ф.

Система двух электромагнитов создает вращающий момент. Противодействующий момент, пропорциональный скорости вращения диска, создается электромагнитами и постоянным магнитом М. Наведенный полем этого магнита, индукционный ток в диске, взаимодействуя с создавшим его потоком, препятствует (в соответствии с законом Ленца) этому вращению, в результате создается противодействующий момент.

Счетчик регистрирует энергию в электрических единицах. Об израсходованной энергии судят по разности показаний счетного механизма за интересующий промежуток времени. У включенного счетчика обмотка напряжения постоянно находится под напряжением сети, и этим объясняется гудение счетчика даже при отключенной нагрузке.

Для характеристики счетчика введены следующие параметры:

1. Действительная постоянная счетчика представляет собой значение электрической энергии в ватт-секундах,

действительно израсходованной за время одного оборота диска; С зависит от нагрузки; определяют ее по показаниям контрольных приборов при разных нагрузках.

2. Номинальная постоянная счетчика — это количество электроэнергии, которое учитывает счетный механизм за время одного оборота диска. На практике часто применяют величину, обратную номинальной постоянной счетчика

называемую передаточным числом счетчика. Передаточное число — число оборотов диска, соответствующее израсходованной энергии в ; указывается оно на щитке счетчика.

3. Относительная погрешность счетчика

где учтенная счетчиком энергия и W — действительно израсходованная энергия (вычисленная по показаниям точных приборов).

4. Поправочный коэффициент на которое надо умножать показание счетчика, чтобы получить действительно израсходованную энергию

5. Чувствительность счетчика наименьший ток или мощность, выраженные в процентах от номинального, при которых счетчик работает безостановочно при номинальном напряжении.

6. Самоход счетчика — вращение диска более 1 оборота при отключенной нагрузке.

Счетчики электрической энергии должны удовлетворять следующим нормам:

1) счетчик не должен иметь самохода при напряжении от 90 до 110% номинального;

2) погрешность счетчика не должна превышать его класс точности при нагрузках 25, 50, 75 и 100% номинальной;

3) счетчик класса точности 2,5 должен иметь чувствительность не более 2%.

Для регулировки подвижной системы счетчика применяют следующие меры:

а) для регулировки потока электромагнита от обмотки напряжения изменяют положение магнитного шунта этого электромагнита;

б) для регулировки потока от токовой катушки на последнюю навивают несколько витков, замкнутых на проволоку с большим удельным сопротивлением в виде петли, и надевают несколько тонких короткозамкнутых алюминиевых колец (индукционный ток в короткозамкнутых обмотках и витках размагничивает электромагнит). Для грубой регулировки потока разрезают кольца, после чего регулировку осуществляют плавным изменением длины проволочной петли;

в) для регулировки скорости вращения диска изменяют расстояние постоянного магнита от оси вращения, что приводит к изменению значения противодействующего момента.

Наряду со счетчиками активной энергии на практике широко применяют счетчики реактивной энергии, принцип действия которых рассмотрен отдельно (см. § 2.18 и § 2.19).

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector