12. Учет электрической энергии
12.1. Номенклатура счетчиков электроэнергии
По принципу работы счетчики энергии могут быть электромеханическими (с индукционным измерительным механизмом) и электронными. Последние по многим свойствам превосходят электромеханические и постепенно вытесняют их. Габариты и расположение зажимов для подключения у электронных счетчиков такие же, как у электромеханических соответствующего назначения, что облегчает замену одних другими.
По числу фаз выпускаются одно- и трехфазные счетчики. В свою очередь, трехфазные бывают двухэлементными (для трехпроводных сетей) и трехэлементными (для четырехпроводных).
По виду энергии – счетчики активной энергии и счетчики реактивной энергии1.
По способу включения различают счетчики прямого включения и трансформаторные (универсальные). Последовательные измерительные цепи счетчиков прямого включения рассчитаны на номинальные токи от 5 до 50 А, а параллельные цепи – на стандартные напряжения 127, 220, 380 и 660 В. Трансформаторные счетчики подключают через измерительные трансформаторы. Последовательные цепи таких счетчиков рассчитаны на номинальный ток 5 А, а параллельные – на напряжение 100 В или одно из стандартных (127, 220, 380, 660 В). Двухэлементные счетчики (как активные, так и реактивные) применяют преимущественно на стороне высокого напряжения, поэтому для их подключения необходимы как трансформаторы тока, так и трансформаторы напряжения. Напротив, трехэлементные счетчики используют в низковольтных сетях, их номинальные напряжения соответствуют напряжениям сетей, поэтому для их подключения могут понадобиться лишь трансформаторы тока.
12.2. Схемы подключения счетчиков
Схемы подключения счетчиков активной и реактивной энергии, в общем, соответствуют схемам измерения мощности. Однако выводы измерительных цепей счетчиков принято обозначать иначе: начала буквой Г («генератор»), концы буквой Н («нагрузка»). На рис. 12.1 показана схема подключения однофазного счетчика.
Чтобы исключить возможность потребления энергии без ее учета счетчиком, его подключение следует производить, руководствуясь следующими правилами:
1) последовательная измерительная цепь прибора (клеммы 1,2) должна включаться в линейный (А, В или С) провод, но не в нейтральный;
2) нейтральный провод необходимо подключить к клемме 3 и от клеммы 4 вести к нагрузке;
3) после подключения клеммник необходимо закрыть крышкой и опломбировать.
Рис. 12.1. Подключение однофазного счетчика
Схема подключения универсального двухэлементного счетчика активной энергии показана на рис. 12.2.
Вторичные величины (токи и напряжения) измерительных трансформаторов должны совпадать по фазе с первичными, поэтому при подключении счетчика следует обращать внимание на маркировку их выводов: Л1, И1 – начала обмоток; Л2, И2 – концы. Расход энергии определяют умножением показания счетчика на коэффициенты трансформации ТТ и ТН.
Для подключения трехэлементных универсальных счетчиков обычно требуются только трансформаторы тока, т.к. номинальные напряжения счетчиков соответствуют фазным напряжениям четырехпроводных сетей низкого напряжения. Схема подключения такого счетчика представлена на рис. 12.3.
Для учета реактивной энергии промышленность выпускает трехэлементные счетчики, пригодные для использования как в трех-, так и в четырехпроводных сетях. Схема их подключения аналогична схеме включения ваттметров при измерении реактивной мощности методом трех приборов. На рис. 12.4 показано, как подключается реактивный счетчик прямого включения.
Как и при измерении реактивной мощности, результаты учета реактивной энергии будут содержать некоторую методическую погрешность, обусловленную несимметрией системы напряжений.
Рис. 12.2. Подключение двухэлементного счетчика активной энергии с измерительными трансформаторами
Рис. 12.3. Подключение трехэлементного счетчика активной энергии с измерительными трансформаторами тока
Рис. 12.4. Подключение трехэлементного счетчика реактивной энергии
СОДЕРЖАНИЕ
Братск 2002 1
Г.П. Саламатов 1
Основы метрологии и измерение электрических величин 1
Братск 2002 2
Введение 3
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МЕТРОЛОГИИ 3
1.1. Основные понятия и определения 3
1.2. Виды измерений 6
2. СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ И ИХ ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА 7
2.1. Классификация средств измерений 7
2.2. Метрологические характеристики средств измерений 9
3. ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ 11
3.1. Понятие о погрешностях 11
3.2. Классификация погрешностей 12
3.3. Нормирование погрешностей 13
3.4. Оценка погрешностей по метрологическим характеристикам средств измерений 14
3.5. Обработка результатов многократных измерений 16
4. АНАЛОГОВЫЕ ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ 20
4.1. Общие принципы и составные части 20
4.2. Уравнение движения подвижной части измерительного механизма 22
4.3. Узлы и детали измерительных механизмов 24
4.4. Магнитоэлектрические приборы 26
4.5. Электромагнитные приборы 30
4.6. Электродинамические и ферродинамические приборы 32
4.7. Индукционные приборы 36
5. МАСШТАБНЫЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ пРЕОБРАЗОВАТЕЛИ 40
5.1. Шунты 41
5.2. Добавочные резисторы и делители напряжения 44
5.3. Измерительные трансформаторы напряжения 45
5.4. Измерительные трансформаторы тока 47
6. ЭЛЕКТРОННЫЕ АНАЛОГОВЫЕ ПРИБОРЫ 48
6.1. Выпрямительные приборы 49
6.2. Электронные вольтметры 51
6.3. Электронные ваттметры и счетчики энергии 55
6.4. Электронные омметры 57
7. ПРИБОРЫ СРАВНЕНИЯ 58
7.1. Мосты постоянного тока 59
7.2. Мосты переменного тока 61
7.3. Потенциометры постоянного тока 64
8. ЦИФРОВЫЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ 66
8.1. Общие сведения 66
8.2. Электронные узлы ЦИП 68
8.3. Классификация ЦИП 71
8.4. ЦИП последовательного счета 71
9. ИЗМЕРЕНИЕ ТОКОВ И НАПРЯЖЕНИЙ 75
9.1. Измерение постоянных токов 75
9.2. Измерение переменных токов промышленной частоты 77
9.3. Методическая и температурная погрешности при измерении токов 78
9.4. Измерение напряжений 81
9.5. Методическая погрешность при измерении напряжений 82
10. ИЗМЕРЕНИЕ ЧАСТОТЫ, СДВИГА ФАЗ И КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ 83
11. ИЗМЕРЕНИЕ МОЩНОСТИ 84
11.1. Однофазные цепи и цепи постоянного тока 84
11.2. Трехфазные цепи 85
11.3. Измерение реактивной мощности 91
12. УЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ 94
12.1. Номенклатура счетчиков электроэнергии 94
12.2. Схемы подключения счетчиков 95
Г.П. Саламатов 101
Основы метрологии и измерение электрических величин 101
Г.П. Саламатов