Тема 3.5 Измерение активной энергии в трехфазных цепях

Электрическая энергия в четырехпроводных трехфазных цепях измеряется трехэлементным счетчиком, например СА4-И672 (рис. 3.5.5), схема включения которого та же, что и соответствующего ваттметра (рис. 3.4.12). Счетчик имеет три электромагнитные системы, воздействующие на три диска, укрепленные на одной оси, движение которой передается счетному механизму. Устройство каждой из электромагнитных систем то же, что и у однофазных счетчиков (рис. 3.5.1). В трехпроводных цепях трехфазного тока электрическая энергия измеряется двухэлементными счетчиками, например счетчиком типа СА3-И670 (рис. 3.5.6), схема включения которого та же, что и двухэлементного ваттметра (рис. 3.4.17). Две электромагнитные системы счетчика воздействуют на два алюминиевых диска, укрепленных на одной оси. Погрешности двухэлементного двухдискового счетчика не зависят он неравномерности нагрузки фаз, несимметрии напряжения и последовательности фаз, так как исключено влияние одного элемента на другой. Иногда вместо двухэлементных счетчиков применяют два однофазных счетчика (парные счетчики).

Рис. 3.5.7. Схема счетчика типа СР4-И673

При измерении энергии парными счетчиками при фазном угле сдвига, большем 60, один из счетчиков будет вращаться в обратную сторону вследствие отрицательного значения вращающего момента; из-за этого будет дополнительная погрешность, так как момент, компенсирующий трение, при перемене направления вращения диска сохраняет свой знак и будет вызывать дополнительное торможение диска.

Измерение реактивной энергии в трехфазных цепях

Реактивную энергию в четырехпроводной трехфазной цепи можно измерить трехэлементным счетчиком реактивной энергии, например СР4-И673, устройство которого такое же, как и счетчика СА4-И672. Схема счетчика (рис.3.5.7) аналогична схеме соединения ваттметра (рис. 3.4.19). Для измерения реактивной энергии в четырехпроводных цепях применяются также счетчики с дополнительной последовательной обмоткой типа СР4-ИТР (рис. 3.5.8). Это двухэлементный счетчик, каждый из последовательных элементов которого имеет по две обмотки – основную и дополнительную с одинаковым числом витков. Исходя из схемы соединения и векторной диаграммы (рис. 3.5.8) и допуская, что система напряжений симметричная, напишем выражения вращающих моментов, действующих на подвижную часть счетчика. Первый элемент вызывает вращающий момент

Второй элемент счетчика вызывает вращающий момент

.

Вращающий момент счетчика

,

т.е. он пропорционален реактивной мощности, и, следовательно, счетчик может учитывать реактивную энергию.

Рис. 3.5.8. Схема соединения (а) и векторная диаграмма (б) счетчика типа СР4-ИТР

Рис. 3.5.9. Схема соединения (а) и векторная диаграмма (б) счетчика типа СР3-И671

При симметричной системе напряжений показания счетчика не зависят от асимметрии токов. При соединении счетчика необходимо обеспечить последовательность фаз, указанную на счетчике.

Рассмотренные счетчики с дополнительными последовательными обмотками могут применяться и в трехпроводных цепях трехфазного тока. В трехфазных трехпроводных цепях применяются также реактивные счетчики с 60-градусным сдвигом, например типа СР3-И671 (рис. 3.5.9). Это двухэлементные счетчики, у которых угол сдвига между напряжением на параллельной цепи каждого элемента и соответствующим параллельным рабочим магнитным потоком составляет (60 + _). Уменьшение угла сдвига на 30 по сравнению со счетчиком активной энергии достигается включением в каждую параллельную цепь счетчика добавочного резистора. Исходя из схемы соединения и векторной диаграммы (рис. 3.5.9) и пренебрегая ради простоты углами потерь в стали, напишем выражения вращающих моментов счетчика.

Первый элемент создает вращающий момент

.

Второй элемент создает вращающий момент

Рис. 3.5.10. Схема включения счетчика типа СР4-ИТР в трехпроводную трехфазную цепь

Рис. 3.5.11 Схема соединения счетчика типа СР3-И671 с трансформаторами тока и напряжения

.

При Ф_А  _А; Ф_С  _С; Ф_АС  U_АС;

Ф_ВС  U_ВС результирующий вращающий момент счетчика

,

таким образом, он пропорционален реактивной мощности цепи, и, следовательно, счетчик учитывает реактивную энергию ее.

При симметричной системе напряжений асимметрия токов не вызывает дополнительной погрешности в показаниях счетчика.

Включение счетчиков в низковольтные цепи с токами, большими номинальных токов счетчиков, производится через трансформаторы тока, включение в высоковольтные цепи – через трансформаторы тока и напряжения.

Схемы соединения счетчика с дополнительными последовательными обмотками через два трансформатора тока с трехфазной трехпроводной сетью даны на рис. 3.5.10, а на рис. 3.5.11 даны схемы соединения счетчика типа СР3-И671 с трансформаторами тока и напряжения.