Teoriškai vienas ar keli vienfaziai skaitikliai, prijungti pagal tam tikrą schemą, gali būti naudojami elektros energijos apskaitai trifazėse, trijų laidų ir keturių laidų sistemose. Tačiau tokios grandinės reikalauja griežtai laikytis simetriškos apkrovos ir įtampos, o tai ne visada įmanoma užtikrinti.
Be to, vienos ar dviejų fazių apskaita sukelia didelių klaidų, todėl šiuo metu plačiausiai naudojami trifaziai trijų elementų skaitikliai. Straipsnyje pateikiama SA4U-I672M schema kaip tokio skaitiklio pavyzdys.
Elektros skaitiklis turi tris besisukančius elementus, veikiančius vieną judančią dalį. Judančioji dalis dažniausiai turi du diskus. Besisukančių elementų konstrukcija ir įtaisas yra toks pat kaip ir vienfaziai.
Tai taikoma visiems trifaziams matavimo prietaisams, išskyrus skaitiklius. reaktyvioji energija paremtas besisukančiais elementais, kurių vidinis poslinkis kitoks nei 90°, būtent 60° ir 180°.
Reaktyviosios energijos skaitikliuose taip pat remiamasi besisukančio elemento, panašaus į vienfazį, konstrukcija ir imamasi priemonių reikiamam vidiniam fazių poslinkiui gauti (trumpojo jungimo posūkiai, šunto varžos).
Trifazis indukcinis skaitiklis gali būti laikomas sistema, susidedančia iš trijų vienfazių; Kiekvienas tokios sistemos elementas patiria tuos pačius fizinius procesus. Esant grynai varžinei apkrovai, fazių poslinkio kampas tarp kiekvieno elemento darbinių srautų yra 90 °.
Bendras sukimo momentas yra tris kartus didesnis nei vieno elemento. Apkrovos kreivė, kaip ir visos kitos trijų elementų įrenginio charakteristikos, bus tokios pat kaip vienfazis matuoklis tuo pačiu vardiniu greičiu.
Prisiminkite, kad apkrovos kreivė yra trinties, savaiminio stabdymo ir besisukančio elemento poslinkio paklaidų komponentų kreivių suma, paklaida dėl netiesinės darbinio srauto ir srovės priklausomybės. nuoseklioji grandinė.
Įtampos fazės poslinkio buvimas trifazėje sistemoje sukelia tam tikras klaidas kuriant sukimo momentą judančioje dalyje. Pirmajam besisukančiam elementui sąlyginai priimame φ1=0°. Tada kitų dviejų fazių poslinkis atitinkamai bus lygus φ2=60°, φ3=120°.
Tai reiškia, kad fazių poslinkio kampas tarp darbo srautų pirmajam magnetizuojančiam elementui ψ1=0°- φ, antrajam ψ2=60°- φ, trečiajam ψ3=120°- φ. Esant aktyviajai apkrovai (cosφ=1) ir simetriškai apkrovai fazėmis, šie poslinkiai lygūs ψ1= 0°, ψ2= 60°, ψ3= 120°.
Todėl bendras elementų sukimo momentas Mvr nėra lygus trigubai vieno iš besisukančių elementų momento M1 vertei, kai šio elemento įtampa ir srovė yra fazėje, bet yra lygus:
Mvr= М1sin0°+ М2sin60°+ М3sin120°=√3 М1;
Be to, jei jo vardinis greitis bus toks pat kaip vienfazio, tada jų apkrovos kreivės regione sunkių krovinių bus kitoks. Taip yra dėl to, kad bendras jo paties stabdymo momentas trifazis skaitiklis yra lygus trigubai vieno elemento stabdymo momentui, o bendras savojo stabdymo momentas yra √3 kartus didesnis už vieno elemento sukimo momentą.
Trifazio skaitiklio paklaida nuo savo paties stabdymo bus 2/√3, o tai yra 1,16 karto didesnė nei vienfazio skaitiklio su tuo pačiu besisukančiu elementu ir judančios dalies vardiniu sukimosi greičiu.
Kad trijų elementų trifazis skaitiklis turėtų tokią pačią apkrovos kreivę kaip ir vienfazis, būtina, kad jo vardinis greitis būtų 1,16 karto mažesnis nei vienfazio. Kaip ir vienfazių skaitiklių atveju, disko sukimosi greitį galima reguliuoti judinant nuolatinį magnetą išilgai disko spindulio; tam skirtoje konstrukcijoje yra du nuolatiniai magnetai.
Reaktyviosios energijos apskaita atliekama pagal tas pačias schemas kaip ir aktyviosios energijos apskaita, tačiau tuo pačiu metu matavimo mechanizmai turi turėti vidinį fazės poslinkio kampą tarp nuoseklių ir lygiagrečių grandinių darbinių srautų, o ne 90 °, kaip yra atvejis, kai atsižvelgiama į aktyviąją energiją, bet 0 ° (180 °).
Norint gauti tokį poslinkį, nuosekliai su indukcinio besisukančio elemento lygiagrečios grandinės apvija, papildoma aktyvus pasipriešinimas ir, be to, jie šuntuoja nuosekliosios grandinės apviją su aktyvia varža.
Tokie reaktyviosios energijos skaitikliai vadinami 180° poslinkio skaitikliais. Jų skiriamasis bruožas yra tai, kad nėra „grandinės“ klaidos dėl bet kokios grandinės asimetrijos.
Žemiau pateikiamos kelios dažniausiai pasitaikančios reaktyviosios energijos apskaitos schemos: trijų elementų matavimo schema trijų ir keturių laidų grandinėse (a), dviejų elementų skaitiklio schema su atskirtomis nuosekliosiomis apvijomis (Bergtoldo schema), skirta apskaitai trijų laidų grandinėse. laidų grandinės (c) ir skaitiklio schema su 60 ° poslinkiu, skirta apskaitai trijų laidų grandinėse (c).
Norint gauti besisukantį elementą su 60° poslinkiu, su 90° poslinkio elemento lygiagrečios grandinės apvija įtraukiama papildoma aktyvioji varža. Lygiagrečios grandinės neveikiančių sriegių kelyje yra trumpojo jungimo posūkiai, dėl kurių sumažėja vidinis poslinkis tarp darbinių sriegių.
Daugelis žmonių žino tokį terminą kaip elektrinė reaktyvioji energija. Paprasto žmogaus suvokimui tai gana sudėtinga sąvoka. Todėl visų pirma būtina išsiaiškinti visus išskirtinius reaktyviųjų ir aktyviųjų energijų bruožus. Svarbiausias skirtumas tarp reaktyviosios energijos yra tas, kad jos atsiradimas galimas tik tinkluose, kuriems būdinga kintamoji srovė. Ryšium su nuolatinė srovėši energija negali egzistuoti. Taip yra dėl jo natūralių savybių.
Iš esmės reaktyviosios energijos skaitiklis yra tam tikras skaitmeninis prietaisas, kurio darbas yra tas, kad jis paverčia galią analoginiu signalu, kuris toliau paverčiamas elektriniais impulsais. Jų suma reiškia sunaudotos elektros energijos kiekį.
Šį įrenginį sudaro korpusas, pagamintas iš plastiko. Jame sumontuoti trys transformatoriai ir lenta, kurioje įmontuotas apskaitos mazgas. Pritvirtintas prie šio įrenginio išorės led lemputes, taip pat skystųjų kristalų struktūros ekranas.
Kintamo pobūdžio elektra vartotojams patenka iš generuojančių galių per kelis laiptinius transformatorius, kurių konstrukcija pagaminta taip, kad joje būtų paskirstytos aukštos ir žemos apvijos. žemos įtampos. Tiksliau tariant, tarp šių apvijų nėra tiesioginio fiziologinio kontakto, tačiau, nepaisant to, elektra praeina tam tikru keliu.
Yra labai paprastas šio reiškinio paaiškinimas. Elektra perduodama per oro erdvę jos elektromagnetinio lauko pagalba. Ir, kaip žinote, oras yra puikus dielektrikas. Šis elektromagnetinis laukas yra kintamas, todėl atsiranda pakaitomis kiekvienoje iš esamų transformatoriaus apvijų ir visada kerta priešingą apviją, neturėdamas tiesioginio kontakto su ja, sukuria savo tinkluose elektrovaros jėgą.
Koeficientas naudingas veiksmasŠiuolaikiniuose transformatoriuose yra gana didelis, ir dėl to nuostoliai elektros energija labai maža ir visa turima nepastovi srovė nuo pirmos apvijos pereina į antrąją. Tas pats darbas vyksta ir kondensatoriuje. Tik čia pagrindinį vaidmenį atlieka elektrinis laukas.
Tokie kiekiai kaip induktyvumas ir talpa sukuria reaktyviąją energiją, kuri kiekvienu laiko periodu tam tikrą energijos dalį atiduoda nepastovios srovės šaltiniui. Šios energijos kaupimas ir išleidimas neleidžia ramiai tekėti aktyviajai energijai, todėl ji atlieka visą reikalingų darbų kiekį tinkluose, transformuodama mechaninius ar šiluminius darbus.
Vartotojai, kurie sukuria daug indukcinės apkrovos, naudojasi specialius įrenginius kurie vadinami kondensatoriais. Tai daroma siekiant kompensuoti ir sumažinti reaktyviosios energijos pasipriešinimą. Ši energija daro didelę įtaką visų elektros nuostolių vertei. Verta paminėti, kad tai taip pat gali neigiamai paveikti visų turimų įrenginių elektromagnetinio pobūdžio suderinamumą. Todėl reikia kontroliuoti jo kiekį.
Dažniausiai ši problema kyla pramonės įmonėse. Elektros tinklų darbui nustatyti įrengiami davikliai, atskirai skaičiuojantys aktyviąją ir reaktyviąją energiją: aktyviosios energijos skaitiklis ir reaktyviosios energijos skaitiklis. Trifazis reaktyviosios energijos skaitiklis elektros tinklai pateikia duomenis dviem dydžiais: voltais ir amperais.
Paskirtis, įrenginys, veikimo principas
Stotyse pagamintai ir vartotojams perduodamai elektros energijai apskaityti naudojami elektros energijos skaitikliai. Jie įrengiami generatorių įtampos magistralėse, išeinančiose linijose ir žemosios įtampos vartotojų pastočių pusėje. Aktyviajai energijai apskaičiuoti naudojamos vienfazės CO, SOU tipo arba trifazės SAZ (SAZU) indukcinės sistemos, o reaktyviajai energijai – SR4 (SR4U) tipų skaitikliai. Skaitiklių žymėjimuose raidės ir skaičiai reiškia: C - skaitiklis, O - vienfazis, A - aktyvioji energija, P - reaktyvioji energija, Y - universali, 3 ir 4 - trijų ir keturių laidų tinklams.
Skaitiklių apvijos skirtos jungti tiesiai į tinklą ir per matavimo srovės ir įtampos transformatorius. Tiesioginio prijungimo skaitikliai gaminami 5, 10, 20, 30 ir 50 A, o per srovės transformatorius - iki 2000 A antrinė vardinė skaitiklio srovė visais atvejais bus 5 A. Vardinės įtampos skaitikliai tiesioginio prijungimo apvijoms: 127, 220 ir 380 V, o per įtampos transformatorius - 100 V. Jei yra transformatorių, skaitiklius galima prijungti prie stočių, kurių darbinė įtampa 500, 600 V arba 3, 6, 10, šynų. ir 35 kV.
Vienfazėje transformatorinės pastotės galia 4 - 10 kV-A, įtampa 6-10 / 0,23 kV, sumontuotas aktyviosios energijos skaitiklis CO2M. Jis yra prijungtas prie srovės transformatoriaus, sumontuoto už vienfazio transformatoriaus, todėl atsižvelgiama į visą elektros energiją, praeinančią per transformatorių. Skaitiklis turi šildymo – šiluminė varža PE-75.
Vieno transformatorinėse vartotojų pastotėse, kurių įtampa yra 6-10 / 0,4 kV, galia 100-250 kV-A, montuojami SA4U arba SA4I tipo trifaziai indukciniai aktyviosios energijos skaitikliai. Elektros skaitikliai yra skirti keturių laidų grandinei ir turi septynis laidus: po du prijungti prie kiekvieno iš trijų srovės transformatorių ir vieną prijungti prie nulinio laido. Tokie skaitikliai montuojami žemos įtampos pusėje. galios transformatorius prie šynų, prie kurių prijungtos išeinančios žemos įtampos linijos, todėl jose atsižvelgiama į visą transformatoriaus perduodamą elektros energiją.
Konstrukciškai skaitiklio mechanizmas sumontuotas ant liejimo stovo, esančio stačiakampiame plieniniame arba plastikiniame cokolyje, uždarytas plastikiniu dangteliu. Universalūs skaitikliai turi nuimamą skydą priekinėje dangtelio pusėje ir įtaisą jo sandarinimui. Skaitikliai gaminami 2,0 tikslumo klase, išskyrus tiesioginio prijungimo reaktyviosios energijos skaitiklius, kurių tikslumo klasė yra 3,0.
Įrenginį ir jų veikimo principą apsvarstysime naudojant C0-2M tipo vienfazio skaitiklio pavyzdį (1 pav.).
Plieninė šerdis 1 yra plastikiniame korpuse su įtampos apvija. Jis pagamintas iš daugybės mažo skersmens vielos apsisukimų ir yra prijungtas lygiagrečiai su grandine. Srovės apvija 4 yra suvyniota ant šerdies 5 ir susideda iš nedidelio didelio skersmens vielos apsisukimų skaičiaus. Ši apvija grandinėje jungiama nuosekliai ir skirta 5 A vardinei srovei. Tarp gyslų yra oro tarpas, kuriame laisvai gali suktis aliuminio diskas 3, sumontuotas ant 2 ašies. nuolatinis magnetas 7. Apvijų laidai prijungiami prie keturių skaitiklio gnybtų b, kurie uždaromi dangteliu ir sandarinami.
1 paveikslas – elektros skaitiklis
Įjungus skaitiklį, jo apvijomis teka srovės, sukurdamos magnetinį srautą oro tarpelyje. Šis srautas kerta aliuminio diską ir jame sukelia sūkurines sroves. Srovių sąveika diske su magnetiniu srautu apvijose sukelia mechaninės jėgos atsiradimą, dėl kurios diskas sukasi. Diskas pritaikytas prie skaitiklio skaičiavimo mechanizmo, rodmenis pateikia kWh.
Vienfazio skaitiklio perjungimo grandinėje (2 pav., a) fazinis laidas yra prijungtas prie pirmojo gnybto G (generatoriaus spaustukas), o nulinis laidas - prie trečiojo gnybto G. Laidai, vedantys į elektros imtuvus, yra prijungtas prie antrojo ir ketvirtojo gnybtų, pažymėtų raide H (apkrova ).
Norėdami išmatuoti elektros energijos suvartojimą trifaziuose elektros įrenginiuose, galite naudoti tris vienfazius skaitiklius, įtrauktus į kiekvieną fazę, pagal schemą, parodytą 2 pav., b. Šiuo atveju energijos suvartojimas nustatomas kaip trijų skaitiklių rodmenų suma. Tačiau daug patogiau naudoti trifazius skaitiklius, kurie yra trys vienfaziai skaitikliai, surinkti viename korpuse ir turintys bendrą skaičiavimo mechanizmą.
2 pav. Skaitiklių įjungimo schemos:
a - vienfazis, b - trys vienfaziai c trifazis tinklas, in - trifazis
Trifazio trijų elementų CA4 tipo skaitiklio perjungimo grandinėje (2 pav., c) į G gnybtus tiekiamos trys fazės, prie H gnybtų prijungiama trifazė apkrova ir nulinis laidas. prie O gnybtų.
Prijungimo schemos visada pateikiamos kitoje bet kokio tipo skaitiklio dangtelio, dengiančio kontaktus, pusėje.
Bute montuojamo skaitiklio srovės apvija skirta 5 A vardinei srovei, tačiau šiuolaikiniuose gyvenamuosiuose namuose yra dideli kelių kambarių butai, kurie suvartoja daug daugiau srovės. Apskritai dabartinė apkrova namuose gali siekti kelis šimtus amperų. Akivaizdu, kad skaitikliai negali būti tiesiogiai prijungti prie grandinės su tokiomis srovėmis. Norėdami sumažinti kintamąjį elektros srovės didelė jėga iki vertės, patogios matuoti standartiniais matavimo prietaisais, skirtas srovės transformatorius arba matavimo transformatorius.
TK-20 tipo srovės transformatorius (3 pav.) turi plieninę šerdį 2 su apvijomis. Pirminė apvija 3 su gnybtais L1 ir L2 yra pagaminta iš didelio skerspjūvio laido, skirto srovei, kuri reikalinga normaliam elektros instaliacijos darbui. 4 antrinė apvija ir antrinės apvijos gnybtai I1 ir I2 yra prijungti prie gnybtų bloko 1. Jis turi tokį apsisukimų skaičių, kad kai vardinė srovė Pirminėje apvijoje joje buvo indukuota 5 A srovė.
3 pav. Srovės transformatorius TK-20
Srovės transformatoriai gaminami su skirtingais transformacijos koeficientais: 10/5, 15/5, 20/5 A ir naudojami priklausomai nuo vartotojo darbinės srovės.
Šiuo metu planuojama pradėti eksploatuoti automatinės energijos suvartojimo apskaitos sistemas. Sukurti tokias sistemas tapo įmanoma elektroninių skaitiklių kūrimo dėka. Pavyzdžiui, elektriniai aktyviosios energijos skaitikliai yra elektroniniai tiesioginis ryšys tipas "Energija - 9" yra skirti atsižvelgti į aktyviąją elektros energiją vienfazės grandinės kintamoji srovė 50 Hz dažniu, priklausomai nuo versijos, taikant vieną ar daugiau laiko diferencijuotų tarifų.
Skaitikliai, priklausomai nuo versijos, taip pat suteikia:
- duomenų bazės su matavimo informacija formavimas;
- duomenų bazėje saugomos matavimo informacijos perdavimas sąsajos kanalais į elektros energijos apskaitos prietaisus Auksciausias lygis.
Skaitiklių taikymo sritis – elektros energijos apskaita pramonės (mažų variklių) įmonėse ir namų ūkyje, taikant pagal laiką diferencijuotus elektros energijos tarifus.
Galima naudoti skaitiklius su nuoseklia sąsaja ir telemetrine impulsų išvestimi automatizuotos sistemos elektros energijos apskaita ir kontrolė.
Perjungimo schemos
Vienfazio skaitiklio perjungimo grandinėje kartu su srovės transformatoriumi (4 pav., a) transformatoriaus pirminė apvija L1 - L2 yra nuosekliai prijungta prie linijinio laido su didele srove, o srovės apvija skaitiklis prijungtas prie antrinė apvija srovės transformatorius (gnybtai I1 - I2). Kaip ir įprastoje grandinėje, įtampos apvija turi būti prijungta prie fazinių ir nulinių laidų. Šiuo tikslu diagramoje tarp gnybtų L1 ir I1 yra padarytas trumpiklis, o trečiasis skaitiklio gnybtas yra prijungtas prie nulinio laido.
Trijų vienfazių, taip pat vieno trifazio skaitiklio sujungimo schemos kartu su srovės transformatoriais parodytos 4, 6, c pav.
Jei skaitiklis veikia su srovės transformatoriumi, norint nustatyti faktinį energijos suvartojimą, skaitiklio rodomą suvartojimą reikia padauginti iš matavimo transformatoriaus transformacijos koeficiento.
4 pav. Skaitiklių su srovės transformatoriais įjungimo schemos:
a - vienfazis, b-trifazis, c - trys vienfaziai į trifazį tinklą