3.2. Переваги сучасних електронних лічильників електричної енергії.

Одним із недоліків індукційних лічильників електричної енергії є невисока точність (найвищий клас точності 0,5) що пояснюється обмеженими можливостями щодо точності вимірювального механізму, який є основним вузлом індукційного лічильника.

Значно вищу точність мають електронні лічильники, в яких застосовують електронний інтегратор та інші електронні вузли, необхідні для одержання сигналу, пропорційного до спожитої енергії, з подальшим аналого-цифровим його перетворенням і цифровим відліком результату вимірювання. Крім високої точності (найвищий клас точності 0,1), електронні лічильники мають ту перевагу, що їх вихідний сигнал у цифровому коді можна використати у схемах автоматизованого обміну енергії.

Електронні лічильники використовують для вимірювання активної та реактивної потужностей в однофазних та трифазних колах змінного струму. Крім потужності, електронні лічильники забезпечують вимірювання цілої низки інших величин, що характеризують вимірювальне коло, і виконують цілий ряд сервісних функцій.

Зокрема, за допомогою електронних лічильників здійснюють:

• вимірювання та облік активної і реактивної енергії при двох напрямках і різних тарифах (у денний і нічний час, у різні пори року тощо); ;

• вимірювання частоти мережі;

• вимірювання напруги та струму споживача;

• вимірювання поточного часу і вказують дату;

• вказують поточний тариф на електричну енергію.

Також електронні лічильники зберігають інформацію про загальну кількість спожитої енергії.

Виходячи з необхідних параметрів, розроблені різні модифікації електролічильників. Лічильники можуть мати різні класи точності - 1,0; 0,5; 0,2 [1]. За напрямком обліку електроенергії вони можуть бути односпрямованими і двоспрямованими. Прилади можуть мати різну комбінацію інтерфейсів зв'язку з ПК, різні кількісні показники по зрізах накопичення енергії і тарифами. Прилади можуть випускатися на різний діапазон робочих температур, звичайним є діапазон -20 ° С ... +70 ° С, розширений становить -40 ° С ... +70 ° Лічильники можуть відстежувати час і число випадків аварійного зниженні напруги живлення, іншу службову інформацію.

3.3.Метрологічна перевірка лічильків електричної енергії .

Перевірку лічильників електричної енергії здійснюють згідно ДСТУ 6100: 2009. Методика перевірки передбачає виконання таких операцій:

1) зовнішній огляд;

2) перевірка міцності електричної ізоляції;

3) перевірка наявності самоходу;

4) перевірка порогу чутливості;

5) перевірка правильності роботи лічильного механізму;

6) перевірка добового ходу годинника;

7. визначення основної похибки у різних режимах, що визначені стандартом.

Операції 2), 6)в даній роботі не виконуються.

Перевірка лічильника має відбуватись в нормальних умовах, якими вва­жаються:

• температура – 20±2ºС;

• відносна вологість – 30…80%;

• атмосферний тиск – 631…795 кПа;

• зовнішнє магнітне поле відсутнє;

• частота електричного струму – (50± 0,5) Гц;

• форма кривих струму та напруги – синусоїдальна з коефіцієнтом гармонік не більше 5%.

Найважливішою операцією перевірки лічильника є визначення його основної похибки для кожного з режимів перевірки, відносне значення якої

% , (3.5)

де W_вимі W_Д – відповідно виміряне і дійсне( визначене за показами зразкового лічильника) значення електричної енергії.

Експериментальне визначення цієї похибки може проводитися одним із трьох методів:

• ватметра і секундоміра, при котрому порівнюють зміну показів лі­чильника із дійсним значенням енергії, визначеним за показами зразкових (ватметра і секундоміра) засобів вимірювання;

• зразкового (еталонного) лічильника, при якому порівнюють покази перевірюваного лічильника з показами зразкового лічильника;

• довготривалих випробувань (контрольної станції), при яких порів­нюють покази перевірюваних лічильників із показами зразкового лічильника того ж типу, що і перевірювані, і систематична похибка котрого оцінена попередньо, а поправки вводять при порівнюванні показів.

В цій роботі використовується другий метод.

Показами лічильника при випробуваннях вважається один із таких видів показів:

• приріст показів інтегрувального пристрою;

• кількість імпульсів, отриманих від одного із передавальних пристроїв або випробувальних виходів протягом інтервалу часу пе-ревірки;

• період або частоту проходження імпульсів від одного із передаваль­них пристроїв або випробувальних виходів.

В цій роботі використовується другий вид отримання показів лічильника.

Визначивши дійсне значення енергії через показ зразкового лічильника n_зр

(3.6)

та виміряне значення через показ перевірюваного лічильника n

(3.7)

можна обчислити значення δ_л за формулою :

, (3.8

де – А_н,зр,А_н,х – номінальні значення передавального числа відповідно зразкового та перевірюваного лічильників;

n_зр,n_х– кількість імпульсів, створених на випробувальних виходах відповідно зразкового та перевірюваного лічильників протягом інтервалу часу перевірки.

Значення похибки δ_л, не повинно перевищувати граничного значення δ_л,гр.

При перевірці лічильника відбувається одночасний підрахунок імпульсів на вихідних пристроях перевірюваного та зразкового лічильників. Період (частота) цих імпульсів не є однаковими. В силу не синхронності цих сигналів, підрахування кількості імпульсів на виході одного з них (наприклад, зразкового) обов’язково буде характеризуватись похибкою, розмір якої залежить від спів­відношення тривалостей випробування та періоду імпульсів.

Для знехтування цією похибкою необхідно, щоби тривалість перевірки забезпечувала виконання умови

, (3.9)

де δ_t –похибка підрахунку числа імпульсів на випробувальному виході лічиль­ника.

Частота, з якою створюються імпульси випробувальним виходом лічильника, залежить від режиму роботи лічильника та визначається з умови

(3.10)

звідки частота послідовності імпульсів

, (3.11)

де – – потужність (Вт), напруга (В) та струм (А) через споживач, що під’єднаний до лічильника;

А_н – номінальне передавальне число лічильника;

φ – кут зсуву фаз між струмом І та напругою U;

3,6∙10⁶ – коефіцієнт переведення кВт∙год у Вт∙с.

Тривалість періоду послідовності імпульсів, що створюються випробувальним виходом лічильника, є величиною оберненою до їх частоти та може бути визначена

(3.12)

Мінімальний інтервал часу, необхідний для проведення перевірки визначається так:

, (3.13)

де – τ_л– тривалість періоду імпульсів на випробувальному виході лічильника,

δ_t –похибка підрахунку числа імпульсів на випробувальному виході лічильника.

Отже, задаючи необхідну похибку підрахунку числа імпульсів на виході лічильника та режим перевірки за струмом та напругою, можна визначити необхідний час перевірки лічильника.

Суть методу, що використовується в цій лабораторній роботі, полягає в тому, що: за показами вольтметра, амперметра та ватметра встановлюють певну потужність навантаження лічильника і, підтримуючи її сталою протягом визначеного раніше інтервалу часу, підраховують кількість імпульсів n_л,хта n_л,зр на виходах відповідно перевірюваного і зразкового лічильників.

Перевірку лічильника здійснюють від джерела фіктивної потужності, що складається із окремих джерел змінного струму та напруги, що живляться від одної трифазної мережі змінного струму, і дозволяє незалежно задавати сили струму, напругу і кут зсуву фаз між ними в колах перевірюваного і зразкового лічильників.

Для цього напруга на паралельне коло лічильника U_лподається від лабо­раторного автотрансформатора ЛАТР-1 та контролюється вольтметром V. Стру­мове коло лічильника живиться від фазорегулятора ФР через лабораторний ав­тотрансформатор ЛАТР-2 і навантажувальний трансформатор НТ, який забез-печує необхідний струм в струмовому колі лічильників. Вимірювання струму через лічильник I_л здійснюють амперметром А.

Рис.3.1. Електрична схема перевірки лічильника активної енергії.

Wh 1 – зразковий(еталонний) лічильник; Wh 2 – перевірюваний лічильник; ЛАТР-1, ЛАТР-2 – лабораторні автотрансформатори; ФР – фазорегулятор; НТ – навантажувальний трансформатор; V – вольтметр; А – амперметр; W – вимірювач параметрів електромережі;

Зразковим засобом перевірки лічильника є електронний лічильник, за показами якого визначають дійсне значення енергії. Значення номінальних струму та напруги для перевірюваного та зразкового лічильників мають бути:

І_нл,х=І_нл,зр ; U_нл,х=U_нл,зр. (3.14)

Зразкові засоби вимірювань, що застосовуються для визначення похибок лічильників, мають забезпечувати визначення дійсного значення енергії з похибкою, що не переважає від допустимого значення основної похибки лічильника при номінальному режимі перевірки

_. (3.15)

Для контролю напруги та струму, що подаються на перевірюваний і зразковий лічильники, застосовують вольтметр та амперметр класів точності

; _(3.16)