Pengukuran tenaga elektrik

Produk elektrik, mengikut tujuannya, menggunakan (menjana) tenaga aktif yang digunakan untuk melakukan kerja yang berguna. Pada voltan malar, arus dan faktor kuasa, jumlah tenaga yang digunakan (dijana) ditentukan oleh nisbah Wp = UItcosφ = Pt

di mana P = UIcosφ — kuasa aktif produk; t ialah tempoh kerja.

Unit tenaga SI ialah joule (J). Dalam amalan, unit ukuran tidak sistematik masih digunakan untuk jam NS watt (tu NS h). Hubungan antara unit ini adalah seperti berikut: 1 Wh = 3.6 kJ atau 1 W s = 1 J.

Dalam litar arus terputus-putus, jumlah tenaga yang digunakan atau dijana diukur dengan aruhan atau secara elektronik oleh elektrometer.

Secara struktur, kaunter aruhan adalah motor mikroelektrik, setiap revolusi pemutar sepadan dengan jumlah tenaga elektrik tertentu. Nisbah antara bacaan pembilang dan bilangan pusingan yang dibuat oleh enjin dipanggil nisbah gear dan ditunjukkan pada papan pemuka: 1 kW NS h = N pusingan cakera.Nisbah gear menentukan pemalar pembilang C = 1 / N, kW NS h / rev; ° С=1000-3600 / N W NS s / rev.

Dalam SI, pemalar pembilang dinyatakan dalam joule, kerana bilangan putaran ialah kuantiti tanpa dimensi. Meter tenaga aktif dihasilkan untuk rangkaian tiga fasa fasa tunggal dan tiga dan empat wayar.

nasi. 1... Skim untuk menyambungkan peranti pengukur kepada rangkaian fasa tunggal: a — terus, b — satu siri pengubah pengukur

Meter fasa tunggal (Rajah 1, a) tenaga elektrik mempunyai dua belitan: arus dan voltan dan boleh disambungkan ke rangkaian mengikut skema yang serupa dengan skema pensuisan wattmeter fasa tunggal. Untuk menghapuskan ralat semasa menghidupkan meter dan oleh itu ralat dalam pengukuran tenaga, adalah disyorkan dalam semua kes untuk menggunakan litar pensuisan meter yang ditunjukkan pada penutup yang meliputi outputnya.

Perlu diingatkan bahawa apabila arah arus dalam salah satu gegelung meter berubah, cakera mula berputar ke arah yang lain. Oleh itu, gegelung semasa peranti dan gegelung voltan mesti dihidupkan, supaya apabila penerima menggunakan kuasa, kaunter berputar ke arah yang ditunjukkan oleh anak panah.

Keluaran semasa, dilambangkan dengan huruf G, sentiasa disambungkan ke bahagian bekalan, dan keluaran kedua litar semasa, dilambangkan dengan huruf I. Di samping itu, keluaran gegelung voltan, unipolar dengan keluaran G daripada gegelung semasa, juga disambungkan ke sisi pada bekalan kuasa.

Apabila anda menghidupkan alat pengukur melalui pengubah penyukatTCubah arus mesti pada masa yang sama mengambil kira kekutuban belitan pengubah arus dan pengubah voltan (Rajah 1, b).

Meter dihasilkan untuk digunakan dengan mana-mana pengubah arus dan pengubah voltan - universal, dalam penamaan simbol yang mana huruf U ditambah, dan untuk digunakan dengan pengubah yang nisbah perubahan terkadarnya ditunjukkan pada papan nama mereka.

Contoh 1. Meter universal dengan parameter Naik = 100 V dan I = 5 A digunakan dengan pengubah arus dengan arus primer 400 A dan arus sekunder 5 A dan pengubah voltan dengan voltan primer 3000 V dan a voltan sekunder 100 V.

Tentukan pemalar litar yang mana bacaan meter mesti didarab untuk mencari jumlah tenaga yang digunakan.

Pemalar litar didapati sebagai hasil nisbah penjelmaan pengubah semasa dengan nisbah penjelmaan pengubah voltan: D = kti NS ktu= (400 NS 3000)/(5 NS 100) =2400.

Seperti wattmeter, peranti pengukur boleh digunakan dengan penukar pengukur yang berbeza, tetapi dalam kes ini adalah perlu untuk mengira semula bacaan.

Contoh 2. Alat pengukur yang direka bentuk untuk digunakan dengan pengubah arus dengan nisbah transformasi kti1 = 400/5 dan pengubah voltan dengan nisbah transformasi ktu1 = 6000/100 digunakan dalam skema pengukuran tenaga dengan pengubah lain dengan nisbah transformasi sedemikian : kti2 = 100/ 5 dan ktu2 = 35000/100.Tentukan pemalar litar yang mana bacaan pembilang mesti didarab.

Pemalar litar D = (kti2 NS ktu2) / (kti1 NS ktu1) = (100 NS 35,000) /(400 NS 6000) = 35/24 = 1.4583.

Meter tiga fasa yang direka untuk mengukur tenaga dalam rangkaian tiga wayar secara struktur adalah dua gabungan meter fasa tunggal (Rajah 2, a, b). Mereka mempunyai dua gegelung arus dan dua gegelung voltan. Biasanya, pembilang sedemikian dipanggil dua elemen.

Semua yang dinyatakan di atas tentang keperluan untuk memerhatikan kekutuban belitan peranti dan belitan pengubah pengukur yang digunakan dengannya dalam litar pensuisan meter fasa tunggal terpakai sepenuhnya untuk skema pensuisan, meter tiga fasa.

Untuk membezakan elemen antara satu sama lain dalam meter tiga fasa, output juga ditetapkan dengan nombor secara serentak menunjukkan urutan fasa rangkaian bekalan yang disambungkan kepada output. Oleh itu, kepada kesimpulan yang ditandakan dengan nombor 1, 2, 3, sambungkan fasa L1 (A), ke terminal 4, 5 - fasa L2 (B) dan ke terminal 7, 8, 9 - fasa L3 (C).

Takrif bacaan meter termasuk dalam transformer dibincangkan dalam Contoh 1 dan 2 dan terpakai sepenuhnya untuk meter tiga fasa. Perhatikan bahawa nombor 3, yang terletak pada panel peranti pengukur di hadapan pekali transformasi sebagai pengganda, hanya bercakap tentang keperluan untuk menggunakan tiga transformer dan oleh itu tidak diambil kira apabila menentukan litar malar.

Contoh 3… Tentukan pemalar litar untuk meter tiga fasa universal yang digunakan dengan pengubah arus dan voltan, 3 NS 800 A / 5 dan 3 x 15000 V / 100 (bentuk rekod mengulangi rekod pada panel kawalan dengan tepat).

Tentukan pemalar litar: D = kti NS ktu = (800 x 1500)/(5-100) =24000

nasi. 2. Skim untuk menyambung meter tiga fasa kepada rangkaian tiga wayar: a-secara langsung untuk mengukur tenaga aktif (peranti P11) dan reaktif (peranti P12), b — melalui pengubah arus untuk mengukur tenaga aktif

Adalah diketahui bahawa apabila berubah faktor kuasa pada arus yang berbeza saya boleh memperoleh nilai UIcos yang sama dengan kuasa aktifφ, dan, oleh itu, komponen aktif arus Ia = Icosφ.

Meningkatkan faktor kuasa mengakibatkan pengurangan arus I untuk kuasa aktif yang diberikan dan oleh itu meningkatkan penggunaan talian penghantaran dan peralatan lain. Dengan penurunan dalam faktor kuasa pada kuasa aktif yang berterusan, adalah perlu untuk meningkatkan arus yang saya gunakan oleh produk, yang membawa kepada peningkatan kerugian dalam talian penghantaran dan peralatan lain.

Oleh itu, produk dengan faktor kuasa rendah menggunakan tenaga tambahan daripada sumbernya. ΔWp diperlukan untuk menampung kerugian yang sepadan dengan peningkatan nilai semasa. Tenaga tambahan ini adalah berkadar dengan kuasa reaktif produk dan, dengan syarat nilai arus, voltan dan faktor kuasa adalah malar dari semasa ke semasa, ia boleh didapati dengan nisbah ΔWp = kWq = kUIsinφ, di mana Wq = UIsinφ — kuasa reaktif (konsep konvensional).

Perkadaran antara tenaga reaktif produk elektrik dan tenaga tambahan yang dijana stesen dikekalkan walaupun apabila voltan, arus dan faktor kuasa berubah dari semasa ke semasa. Dalam amalan, tenaga reaktif diukur oleh unit di luar sistem (var NS h dan terbitannya — kvar NS h, Mvar NS h, dsb.) menggunakan pembilang khas yang secara strukturnya serupa sepenuhnya dengan meter tenaga aktif dan hanya berbeza pada pensuisan. litar belitan (lihat Rajah 2, a, peranti P12).

Semua pengiraan yang terlibat dalam menentukan tenaga reaktif yang diukur oleh meter adalah serupa dengan pengiraan di atas untuk meter tenaga aktif.

Perlu diingatkan bahawa tenaga yang digunakan dalam belitan voltan (lihat Rajah 1, 2) tidak diambil kira oleh meter, dan semua kos ditanggung oleh pengeluar elektrik, dan tenaga yang digunakan oleh litar semasa peranti diambil kira dari meter, iaitu kos dalam kes ini dikaitkan dengan pengguna.

Sebagai tambahan kepada tenaga, beberapa ciri beban lain boleh ditentukan menggunakan meter kuasa. Contohnya, mengikut bacaan meter tenaga reaktif dan aktif, anda boleh menentukan nilai purata beban tgφ berwajaran: tgφ = Wq / Wp, Gwhere vs — jumlah tenaga yang diambil kira oleh meter tenaga aktif untuk sesuatu tempoh masa, Wq — sama , tetapi diambil kira oleh meter tenaga reaktif untuk tempoh masa yang sama. Mengetahui tgφ, daripada jadual trigonometri cari cosφ.

Jika kedua-dua pembilang mempunyai nisbah gear dan pemalar litar D yang sama, anda boleh mencari beban tgφ untuk masa tertentu.Untuk tujuan ini, untuk selang masa yang sama t = (30 — 60) s, bilangan pusingan nq meter tenaga reaktif dan bilangan pusingan np meter tenaga aktif dibaca serentak. Kemudian tgφ = nq / np.

Dengan beban malar yang mencukupi, adalah mungkin untuk menentukan kuasa aktifnya daripada bacaan meter tenaga aktif.

Contoh 4… Meter tenaga aktif dengan nisbah gear 1 kW x h = 2500 rpm termasuk dalam belitan sekunder pengubah. Belitan meter disambungkan melalui pengubah arus dengan kti = 100/5 dan pengubah voltan dengan ktu = 400/100. Dalam 50 saat cakera itu membuat 15 pusingan. Tentukan kuasa aktif.

Litar malar D = (400 NS 100)/(5 x 100) =80. Dengan mengambil kira nisbah gear, pemalar pembilang C = 3600 / N = 3600/2500 = 1.44 kW NS s / rev. Dengan mengambil kira skema malar C '= CD = 1.44 NS 80= 115.2 kW NS s / rev.

Oleh itu, n pusingan cakera sepadan dengan penggunaan kuasa Wp = C'n = 115.2 [15 = 1728 kW NS dengan. Oleh itu, kuasa beban P= Wp / t = 17.28 / 50 = 34.56 kW.