11 Лекция №11. Измерение расхода электрической энергии

 

Содержание лекции: принцип действия и устройство индукционного счётчика; принцип построения цифровых счётчиков.

Цель лекции: изучить основы измерения расхода электрической энергии.

Расход энергии есть суммарная мощность, отпущенная электропотребителю за какой-то интервал времени (час, сутки, месяц, год)

.                                             (11.1)

Измерение расхода электроэнергии производится электросчетчиками. Они бывают  электромеханические, электронные и цифровые.

Электромеханический счетчик известен как интегрирующий прибор индукционной системы.

1 – параллельный электромагнит; 2 – токовый электромагнит.

Рисунок 11.1 – Схематическое устройство электросчётчика

 

Он состоит (см. рисунок 11.1) из неподвижной и подвижной частей. Неподвижная часть содержит два рабочих электромагнита – токовый (последовательный) и напряженческий (параллельный)для создания вращающего момента, постоянный магнит для создания противодействующего момента.

Подвижная часть счетчика выполнена в виде алюминиевого диска толщиной 1,2 – 1,5 мм диаметром около 90 мм. Диск крепится к алюминиевой оси толщиной 2,5 мм.

Электромагниты представляют собой магнитные системы из электротехнической стали с катушками (обмотками).

Одна из обмоток (токовая) выполнена из провода относительно большого сечения, соответствующего номинальному току счетчика; она имеет мало витков и включается в сеть последовательно. Другая обмотка – обмотка напряжения – состоит из 8 – 12 тыс.витков тонкой проволоки Ø 0,08 – 0,12 мм и включается в сеть параллельно.

Для счетчика имеем расход электроэнергии

,                                                    (11.2)

где N – полное число оборотов диска;

C_H – номинальная постоянная счетчика определяется через передаточное число C_z.

Передаточное число – число оборотов диска электрического счетчика, cоставляющее единицу отсчета. На лицевом щитке большинства счетчиков имеется надпись ‹‹1кВт∙ч = С_z оборотов››, в которой С_z есть заданное число оборотов на 1кВтч (число оборотов диска, обеспечивающее изменение показания на 1кВтч). Зная передаточное число, можно найти С_Н.

.                                      (11.3)

Устанавливаются следующие метрологические характеристики счетчиков.

Рисунок 11.2 – Электрическая схема подключения счетчика

 

Счетчики подключаются по специальным схемам (см. рисунок 11.3).

Для учета электрической энергии в трехфазных электрических цепях применяют двух- и трехэлементные индукционные счетчики. Такие счетчики представляют собой совокупность двух или трех однофазных механизмов (элементов), вращающие момент которых действуют на общую подвижную часть. Общий вращающий момент системы равен сумме вращающих моментов отдельных элементов. Устройство передачи на счетный механизм такое же, как в однофазных счетчиках. Конструктивно двухэлементные счетчики могут быть выполнены одно- и двухдисковыми.

В настоящее время для измерения расхода электрической энергии применяются электронные счетчики с цифровой индикацией. Примером такого счетчика может служить многофункциональный микропроцессорный счетчик электроэнергии серии АЛЬФА. Он обеспечивает:

1)       учет электроэнергии по 4 тарифным зонам с классом точности 0.2 и 0.5;

2)       измерение активных и реактивных энергий и мощностей в двух направлениях;

3)       фиксацию максимальной мощности нагрузки в часы утреннего и вечернего максимума;

4)       запись и хранение графика нагрузки в памяти счетчика;

5)       передача результатов измерений по цифровым каналам связи.

В цифровых СЭ достижим практически любой класс точности, при условии выбора соответствующей элементной базы и алгоритмов обработки информации.

Цифровой СЭ может осуществлять статистические исследования, например, вычислять среднюю мощность потребления нагрузки и ее дисперсию, а также  хранить информацию о накопленной энергии за произвольные промежутки времени.

Цифровые СЭ могут выполняться в различных конструктивных исполнениях. Применение цифровых дисплеев (см. рисунок 11.3) позволяет значительно повысить удобство представления информации для пользователя

Рисунок 11.3 – Внешний вид цифрового дисплея