Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Измерения мощности и энергии - файл 1.doc


Измерения мощности и энергии
скачать (553.5 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc554kb.25.11.2011 13:50скачать

содержание
Загрузка...

1.doc

Реклама MarketGid:
Загрузка...
Пензенский Государственный Университет

Кафедра «Метрология и системы качества»
Реферат

на тему: «Измерения мощности и энергии»

Выполнила: студентка гр.08-пц1

Астафьева Д.О.
Приняла: к.т.н., доцент

Сафронова К.В.
Пенза 2010

План
1.Введение.
2.Измерение мощности и энергии постоянного и переменного однофазного тока.
3.Измерение активной мощности и энергии в трехфазных цепях.


  • Метод одного прибора




  • Метод двух приборов




  • Метод трех приборов


4.Измерение реактивной мощности и энергии в трехфазной цепи.
5.Измерение мощности в цепях переменного тока на повышенных и высоких частотах.


  • Измерение мощности электронным выпрямительным ваттметром




  • Измерение мощности термоэлектрическим ваттметром




  • Измерение мощности ваттметром с преобразователем Холла




  • Измерение мощности осциллографом




  • Измерение с помощью цифровых ваттметров


6.Счетчики электрической энергии.
7.Список литературы.

1.Введение.
В настоящее время необходимо измерять мощность и энергию постоянного тока, активную мощность и энергию однофазного и трехфазного переменного тока, реактив­ную мощность и энергию трехфазного переменного тока, мгновен­ное значение мощности, а также количество электричества в очень широких пределах. Так, мощность постоянного и одно­фазного переменного тока измеряют в диапазоне от 10-18 до 1010 Вт, причем нижний предел относится к мощности пе­ременного тока высоких частот радиотехнических устройств. Требуемая точность измерения мощности постоянного и перемен­ного тока различна для разных частотных диапазонов. Для постоянного и переменного однофазного и трехфазного тока про­мышленной частоты погрешность должна находиться в пределах ± (0,01—0,1) %; при сверхвысоких частотах погрешность может быть выше ± (1—5 %).

Измерение реактивной мощности имеет практическое значе­ние лишь у крупных потребителей электроэнергии, которые всег­да питаются трехфазным переменным током. Нижний предел измерения реактивной мощности трехфазного переменного тока находится на уровне нескольких вар, а верхний предел примерно 10 6 вар. Погрешность измерения реактивной мощности должна находиться в пределах ± (0,1—0,5) %.

Диапазон измерения электрической энергии определяется диапазонами изменения номинальных (максимальных) токов и напряжений. Для энергии, потребляемой различными электро­техническими устройствами, нижний предел диапазона измере­ния тока равен примерно 10-9 А, а напряжения — 10_6 В. Одна­ко средств измерений для непосредственного измерения таких малых энергий не существует, а малые значения энергии опреде­ляются косвенными методами (например, определяется мощ­ность и время). Верхний предел диапазона измерения тока достигает 104 А, а напряжение — 106 В. Допускаемая погрешность измерения энергии должна находиться в пределах ± (0,1 — 2,5) %.

Измерение реактивной энергии необходимо только для про­мышленных трехфазных цепей. Поэтому нижний предел диапазо­на измерения тока в этом случае находится на уровне 1 А, а на­пряжения — 100 В. Верхний предел диапазона измерения тока при непосредственном измерении энергии равен 50 А и напряже­ния — 380 В. Допускаемая погрешность измерения реактивной энергии должна находиться на уровне ±(1—2,5) %.

В широких пределах необходимо также производить измере­ния количества электричества: от измерения количества электри­чества в кратковременных импульсах тока (единицы милликулон) до измерения количества электричества, протекающего в те­чение длительного времени (до 10 Кл). Допускаемая погреш­ность измерения количества электричества должна находиться в пределах ±(0,1—5) %.

Диапазоны измерений мощности, энергии, количества элек­тричества и наименьшая погрешность, достигаемая с помощью современных средств измерений, выпускаемых отечественной промышленностью, показаны в табл.1.

Таблица 1


Измеряемая величина

Единица

Диапазон измерений

Достигаемая

наименьшая

погрешность, %

Мощность:

постоянного тока

Вт

0,9 – 2,4 * 10

±0,02

однофазного пере­менного тока

В * А

2 * 10 - 8 * 10

±0,1


трехфазного пере­менного тока

В * А

40 – 3,5 * 10

±0,1


реактивная трех­фазного тока


вар

40 – 8 * 10

±0,5


Энергия:

постоянного тока


кВт * ч

I= 5÷1000 A

U=6÷3000 B

±1,0

однофазного пере­менного тока

кВт * ч

I= 1÷1000 A

U=110÷380 B

±2,0


трехфазного тока

(трехпроводной це­пи)


кВ * ч

I= 1÷50 A

U=100÷380 B

±0,5


трехфазного тока

(четырехпроводной цепи)

кВт * ч

I= 1÷50 A

U=100÷380 B

±1,0


реактивная трех­фазного тока

квар * ч

I= 1÷50 A

U=100÷380 B

±1,5

Примечание. I и U — номинальные ток и напряжение.
2.Измерение мощности и энергии постоянного и переменного однофазного тока.
Для измерения мощности в цепях постоянного и переменного однофазного тока применяют электродинамиче­ские и ферродинамические ваттметры.

Для точных измерений мощности постоянного и переменного тока на промышленной и повышенной частоте (до 5000 Гц) вы­пускают электродинамические ваттметры в виде переносных при­боров классов точности 0,1—0,5.

Для измерений мощности в производственных условиях в це­пях переменного тока промышленной или более высоких фиксиро­ванных частот (400, 500 Гц) применяют щитовые ферродина­мические ваттметры классов точности 1,5—2,5.

Для измерений мощности на высоких частотах применяют термоэлектрические и электронные ваттметры.

При измерениях малых мощностей на сверхвысоких частотах возможно использование электрометров.

Для измерений мощности при больших токах и напряжениях ваттметры обычно включают через измерительные трансформа­торы тока и напряжения.

Находят применение также косвенные методы измерения мощности постоянного и однофазного переменного тока. Мощ­ность постоянного тока можно определить с помощью двух прибо­ров: амперметра и вольтметра, а мощность однофазного перемен­ного тока — с помощью трех приборов: амперметра, вольтметра и фазометра (или измерителя коэффициента мощности). При различных схемах включения приборов значения методических погрешностей измерения мощности оказываются различными, зависящими от соотношений сопротивлений приборов и нагрузки (аналогично погрешностям ваттметра). При косвенном измерении мощности необходимо производить одновременный отсчет по двум или трем приборам. Кроме того, при этом снижает­ся точность измерения за счет суммирования инструментальных погрешностей приборов. Например, прямые измерения мощности однофазного переменного тока могут быть проведены с наимень­шей погрешностью ±0,1 % (см. табл. 1), в то время как при косвенных измерениях мощности измерение только коэффици­ента мощности возможно с наименьшей погрешностью ±0,5 %, а следовательно, общая погрешность будет превышать ±0,5 %.

Для измерения мощности переменного тока иногда применя­ют электронный осциллограф, в частности для определения мощ­ности потерь на гистерезис в ферромагнитных материалах. При этом площадь гистерезисной петли оказывается пропорциональ­ной мощности потерь.

Измерение энергии постоянного тока осуществляют с по­мощью счетчиков постоянного тока.

Энергию однофазного переменного тока измеряют индукци­онными счетчиками электрической энергии.

Электрическую энергию можно измерять также с помощью электронных счетчиков электрической энергии, не имеющих по­движных частей. Такие счетчики обладают лучшими метроло­гическими характеристиками и большей надежностью и являются перспективными средствами измерений электрической энергии.

В цепях однофазного переменного тока измерение реактивной мощности и энергии выполняют обычно лишь при лабораторных исследованиях. При этом под реактивной мощностью понимают . Реактивная мощность однофазной цепи может быть измерена как с помощью трех приборов (косвенный метод), так и специальным ваттметром, имеющим усложненную схему па­раллельной цепи с целью получения фазового сдвига между векторами тока и напряжения этой цепи, равного 90°.

3.Измерение активной мощности и энергии в трехфазных цепях.
В трехфазной системе независимо от схемы соединения нагрузки (треугольником или звездой) мгновенное значение мощности р системы равняется сумме мгновенных значений мощности от­дельных фаз:

р = р + р + р

Активная мощность Р и энергия W за интервал времени t определяются, соответственно, выражениями:

P=

= ; (1-1а)



+ , (1-1б)

где , — фазные напряжения и токи; косинус угла фазового сдвига между током и напряжением в фазах нагрузки; Т — период изменения переменного напряжения.

Для симметричной трехфазной системы, в которой все фазные и линейные напряжения, токи и углы фазового сдвига между напряжениями и токами равны между собой, эти уравнения при­мут вид:

Р =3; (1-2а)
, (1-26):

где , — линейные напряжения и токи; — косинус угла фазового сдвига между током и напряжением в фазе нагрузки. При соединении нагрузки звездой (рис. 1-1, а) мгновенная мощность р=, где и, и, имгновенные значения фазных напряжений; iА, iВ, iС — мгновенные значения фазных токов. Учитывая что , ,,, уравнение для мгновенного значения мощности трехфазной системы можно представить в трех формах: ; ; .




Рис. 1-1. Схема измерения активной мощности в трехфазной цепи одним ваттметром при включении нагрузки звездой (а) и треугольником (б)
К таким же выводам можно прийти и при включении нагрузки треугольником. Переходя от мгновенных к средним значениям, получаем выражения для активной мощности:

; (1-За)

; (1-36)

, (1-Зв)

где , и т. д., а также IА, IВ, IС — действующие значения линейных напряжений и токов; , и т. д.— углы фазового сдвига между соответствующими токами и напряжениями.

Из уравнений (1-1) — (1-3) видно, что для измерения мощ­ности, а следовательно, и энергии трехфазной системы могут быть применены один прибор, два прибора или три прибора. Метод одного прибора основывается на использовании выражений (1-2) и применяется в симметричных трехфазных системах. В асимметричной системе, в которой значения токов, напряжений и углов фазового сдвига неодинаковы, используется метод двух приборов с использованием выражений (1-3).

Наконец, в самом общем случае, в том числе и в четырехпроводной асимметричной системе, на основании выражений (1-1) применяется метод трех приборов.

Рассмотрим методы измерения мощности, что дает также представление и о методах измерения энергии.
^ Метод одного прибора.

Если трехфазная система симметрична, а фазы нагрузки соединены звездой с доступной нулевой точкой, то однофазный ваттметр включают по схеме рис. 1-1, а и измеряют мощность одной фазы. Для получения мощности всей системы показания ваттметра утраивают. Можно также измерить мощность при соединении фаз нагрузки треугольником, но при условии, что последовательную обмотку ваттметра можно включить в одну из фаз нагрузки (рис. 1-1, б).




Рис. 1-2. Схема измерения активной мощности в трехфазной цепи с ис­кусственной нулевой точкой (а) и векторная диаграмма (б)
Если нагрузка включена треугольником или звездой с недо­ступной нулевой точкой, то применяют включение ваттметра с искусственной нулевой точкой (рис. 1-2, а), которая создается с помощью двух дополнительных резисторов с активным сопротивлением и . При этом необходимо чтобы = = (—сопротивление параллельной цепи ваттметра). На рис. 1-2, б показана векторная диаграмма, соответствующая схеме рис. 1-2, а. Напряжения , и на параллельной обмотке и резисторах, образующих искусственную нулевую точ­ку, равны фазным напряжениям. Углы между фазными напряже­ниями и фазными токами нагрузки обозначены через . Посколь­ку углы между векторами IАВ и IА, а также между векторами и UАВ равны 30°, то угол между вектором напряжения, прило­женного к параллельной цепи ваттметра, и вектором тока IА = IАВ+ IАс в последовательной обмотке также равен . Следова­тельно, показание ваттметра

Поскольку и , то , т. е. ваттметр показывает мощность одной фазы. Для получения мощности всей системы показание ваттметра нужно утроить. То же самое будет и при соединении нагрузки звездой.

Для измерения энергии такая схема не применяется из-за большой индуктивности параллельной цепи счетчика.



Рис. 1-3. Схемы включения двух ваттметров для измерения активной мощности трехфазной сети

^ Метод двух приборов.
Этот метод применяют в асимметрич­ных трехпроводных цепях трехфазного тока. На основе выраже­ний (1-3) имеем три варианта схемы включения двух приборов (рис. 1-3, а в). Анализ работы ваттметров по этим схемам показывает, что в зависимости от характера нагрузки фаз знак показаний каждого из ваттметров может меняться. Активная мощность трехфазной системы в этом случае должна определять­ся как алгебраическая сумма показаний обоих ваттметров.

^ Метод трех приборов.
В том случае когда несимметричная нагрузка включается звездой с нулевым проводом, т. е. когда имеется асимметричная трехфазная четырехпроводная система, применяют три ваттметра, включенные по схеме рис. 15-11. При таком включении каждый из ваттметров измеряет мощность од­ной фазы. Полная мощность системы определяется как арифме­тическая сумма показаний ваттметров.

Методы одного, двух и трех приборов применяют главным образом в лабораторной практике. В промышленных условиях применяют двух- и трехфазные ваттметры и счетчики, которые представляют собой сочетание в одном приборе двух-(двухэле-ментные) или трех-(трехэлементные) однофазных измеритель­ных механизма, имеющих

общую подвижную часть, на которую действует суммарный вращающий момент всех элементов.



Рис. 1-4. Схема измерения активной мощности тремя ваттметрами


4.Измерение реактивной мощности и энергии в трехфазной цепи.
Реактивную мощность трехфазной сети можно представить как сумму реактивных мощностей отдельных фаз, т. е.

Q=

При полной симметрии системы реактивная мощность

Q=3

Измерить реактивную мощность (энергию) трехфазной сети можно различными способами: при помощи обычных ваттметров (счетчиков), включаемых по специальным схемам, и при помощи реактивных ваттметров (счетчиков).




Рис.1-5.Схема включения ваттметра (а) для измерения реактивной мощности в симметричной трехфазной цепи и векторная диаграмма (б)
При полной симметрии трехфазной сети реактивную мощ­ность можно измерить одним ваттметром, включенным по схеме рис. 1-5, а. Показания ваттметра (с учетом векторной диаграм­мы рис. 1-5, б)



Для определения реактивной мощности всей системы показа­ния ваттметра умножают на . Схема с одним ваттметром даже при незначительной асимметрии системы дает большие погреш­ности. Лучшие результаты получают при измерении реактивной мощности двумя ваттметрами (рис. 1-6), и при этом сумма показаний ваттметров




Рис. 1-6. Схема включения двух ваттметров при измерении реактивной мощности в асимметричной трехфазной цепи





Анализ работы схемы при асимметричной нагрузке достаточ­но сложен, поэтому ограничимся частным случаем, когда и система симметрична. В этом случае . Для получения мощности трехфазной системы сум­му показаний ваттметров умножают на .

При включении нагрузки по схеме треугольника приборы (ваттметры или счетчики) включаются аналогично изображенно­му на рис. 1-5, а и 1-6.

При неравномерной нагрузке фаз, но симметричной системе напряжений (частичная асимметрия) реактивная мощность трехфазной сети может быть измерена двумя одинаковыми ватт­метрами активной мощности с искусственной нулевой точкой (рис. 1-7, а). Для создания искусственной нулевой точки N ис­пользуют резистор R, сопротивление которого равно сопротивле­нию параллельной цепи ваттметра. В частном случае равномер­ной нагрузки фаз, когда ф2 = фз = ф сумма показаний ватт­метров



==

=.

Для получения реактивной мощности трехфазной сети сумму показаний ваттметров умножают на .


Рис. 1-7. Схема включения двух ваттметров (а) для измерения реактив­ной мощности в трехфазной сети с частичной асимметрией и векторная диаграмма.
Подробный анализ схемы рис. 1-7, а для неравномерной нагрузки фаз при симметричной системе напряжений приводит к такому же результату.

При измерении реактивной мощности и энергии в трехпроводной и четырехпроводной асимметричных сетях может быть применен один трехэлементный прибор или три прибора (ваттметра или счетчика) — рис. 1-8, а. Доказательство возможности измере­ния рассмотрим для частного случая. Сумма показаний приборов с учетом чередования фаз при включении параллельных обмоток так, как показано на рис. 1-8, а .







Рис.1-8. Схема включения трех ваттмет­ров (а) для измерения реактивной мощно­сти в трехфазной (четырехпроводной) сети и векторная диаграмма (б)


Из векторной диаграммы (рис. 1-8,6) найдем ,, . Так как , то . Чтобы найти реактивную мощность системы, сумму показаний ваттметров не­обходимо разделить на .

На основе этого метода выпускают реактивные счетчики, пригодные как для трехпроводных, так и четырехпроводных це­пей трехфазного тока.

При косвенных методах измерения электрической энергии, например при поверке счетчиков электрической энергии, исполь­зуют электродинамические ваттметры и секундомеры.


5.Измерение мощности в цепях переменного тока на повышенных и высоких частотах.
В цепях переменного тока повышенной и высокой частот прово­дят прямые и косвенные измерения мощности. В ряде случаев кос­венные измерения предпочтительнее, так как проще измерять на­пряжение, ток и сопротивление, чем мощность. Прямые измерения в основном осуществляют с помощью электронных ваттметров. В некоторых электронных ваттметрах используют электродинами­ческие измерительные механизмы с предварительным усилением тока и напряжения либо с предварительным выпрямлением этих величин. В качестве измерительного механизма в них можно ис­пользовать электростатический электромер с усилителями напря­жения и тока, а также магнитоэлектрические механизмы с квадра­торами. Квадраторы выполняют на полупроводниковых диодах, преобразователях и других нелинейных элементах, работа которых осуществляется на квадратичном участке вольт-амперной характе­ристики. Операция перемножения ui в квадраторах заменяется операциями суммирования и возведения в квадрат. В диапазоне частот до сотен мегагерц применяют ваттметры с датчиками Холла. На сверхвысоких частотах мощность измеряют преобразова­нием мощности в теплоту (калориметрические методы), свет (фо­тометрические методы) и др.

^ Измерение мощности электронным выпрямительным ваттметром.
Принципиальная схема электронного ваттметра с квадратором, выполненным на полупроводниковых диодах, представлена на рис. 2-1. Ваттметр имеет два резистора в цепи тока, сопротивле­ния которых много меньше сопротивления нагрузки, и два резистора сопротивлениями , в цепи напряжения. Ре­зисторы и выполняют роль делителя напряжения, поэтому сопротивление+ много больше сопротивления нагрузки .

Падение напряжения на резисторах пропорционально току нагрузки , падение напряжения на резисторе делителя пропорционально напряжению на нагрузке, т. е. k2и. Как видно из схемы, напряжения и1 и и2 на диодах VD1 и VD2 будут соот­ветственно:

;
При идентичных характеристиках диода и работе на квадра­тичном участке вольт-амперной характеристики токи и i2 про­порциональны квадратам напряжений.

;




Рис. 2-1. Принципиальная схема электронного выпрямительного ватт­метра.
Ток в цепи прибора . Подставив в это выраже­ние значения и , получим


где .

Постоянная составляющая тока, измеряемая магнитоэлект­рическим прибором, при

и пропорциональна активной мощности :



где Рх — измеряемая мощность.

Электронные ваттметры, в схему которых включены диоды, обладают невысокой точностью (определяющим является не­идентичность характеристик диодов), погрешностью измерения ±(1,5—6)%, малой чувствительностью, большой мощностью по­требления, ограниченным частотным диапазоном (до десятков килогерц).
^ Измерение мощности термоэлектрическим ваттметром.
Частотный диапазон может быть расширен до 1 МГц, если квадратор постро­ить на бесконтактных термопреобразователях. Термоэлектриче­ский ваттметр отличается от выпрямительного тем, что вместо диодов включаются нагреватели бесконтактных термопар, а раз­ность термо-ЭДС на холодных концах, измеряемая магнитоэлектрическим милливольтметром, пропорциональна средней мощнос­ти потребления нагрузки.

Термоваттметры используют при измерении мощности в це­пях с несинусоидальной формой тока и напряжения; при измере­нии мощности в цепях с большим сдвигом фаз между напряже­нием и током, при определении частотной погрешности электро­динамических ваттметров.
^ Измерение мощности ваттметром с преобразователем Холла.
Пре­образователь Холла представляет собой четырехполюсник, вы­полненный в виде тонкой полупроводниковой монокристалличе­ской пластины. Токовыми выводами ТТ преобразователь Хол­ла подключается к внешнему источнику постоянного или переменного тока, потенциальными выводами XX (холловскими), между которыми возникает ЭДС в момент, когда на пласти­ну воздействует магнитное поле, — к измерителю напряжения. Выводы XX присоединяются к боковым граням в эквипотен­циальных точках при отсутствии внешнего магнитного поля. Электродвижущая сила Холла , где кх — коэффициент, значение которого зависит от материа­ла, размеров и формы пластин, а также от температуры окру­жающей среды и значения магнитного поля; В — магнитная ин­дукция.

Электродвижущая сила Холла будет пропорциональна мощ­ности, если одну из входных величин (например, магнитную ин­дукцию ^ В) сделать пропорциональной напряжению и, а другую (например, ток iХ) — току через нагрузку.


Рис. 2-2. Ваттметр с преобразо­вателем Холла
Для реализации ваттметра преобразователь Холла ^ ПХ по­мещают в зазор электромагнита (рис. 2-2), намагничивающая катушка L которого питается током, пропорциональным току нагрузки, а через ТТ проходит ток, пропорциональный нап­ряжению, приложенному к нагрузке . Значение тока огра­ничивается добавочным резисто­ром . Направления магнитных силовых линий вектора индук­ции В в магнитном поле сердеч­ника магнитопровода показаны на рис. 2-2 пунктирными ли­ниями. Электродвижущая сила Холла регистриру­ется магнитоэлектрическим мил­ливольтметром — коэффици­ент пропорциональности).
Ваттметры с преобразователем Холла позволяют измерять мощности в диапазоне частот до сотен мегагерц.

Достоинства этих ваттметров — безынерционность, простота конструкции, долговечность, надежность, а недостаток — зави­симость параметров от температуры.
^ Измерение мощности осциллографом.
К косвенным методам изме­рения мощности относят и осциллографический метод, который рекомендуется применять тогда, когда цепь питается напряже­нием несинусоидальной формы, при высоких частотах, мало­мощных источниках напряжения, работе электронных схем в ключевом режиме, наличии в цепи нелинейных элементов и т. д. В частности, при работе электронных схем в импульсном режиме посредством осциллографа измеряют мгновенные значения на­пряжения и(t) и тока i(t) на исследуемом участке схемы за вре­мя, равное периоду следования импульсов (особенно тщательно проводят измерения за время нарастания и спада импульса). По полученным данным строят эпюры напряжения и тока. Эпюру мгновенного значения мощности р(t) строят по произведению ор­динат кривых напряжения и{t) и тока i(t) для каждого момента времени действия импульса.

По кривой мгновенных значений мощности за период опреде­ляют максимальное значение мгновенной мощности ри max, среднее значение мощности Р и импульсную мощность Ри. Для определения среднего значения мощности Р и импульсной мощ­ности Ри вычисляют площадь, ограниченную кривой мгновенной мощности за период, и затем строят прямоугольник равной пло­щади. Если основание прямоугольника равно длительности им­пульса, то его высота представляет собой значение импульсной мощности Ри, если же основание прямоугольника равно периоду следования импульсов, то высота прямоугольника равна значе­нию средней мощности Р.

^ Измерение с помощью цифровых ваттметров
Цифровые ваттмет­ры строятся на основе аналоговых перемножителей напряжения и(t) и тока i(t) (рис. 2-3, а) или перемножения дискретных зна­чений и(t) и i(t) (рис. 2-3, б) с последующим усреднением произ­ведения.

В цифровых ваттметрах, выполненных по схеме преобразова­ния и(t) и i(t) в дискретные значения, которые представляются со­ответствующими цифровыми кодами, перемножаются и усредня­ются с помощью цифровых устройств. Эти ваттметры обладают сравнительно высоким быстродействием, определяемым характе­ристиками АЦП и перемножителя. В цифровых ваттметрах ис­пользуются АЦП двухтактного интегрирования, а также встроен­ные микропроцессоры.




6.Счетчики электрической энергии.
Устройство и схема включения индукционного счетчика показаны на рис. 3-1, где 1 — трехстержневой магнитопровод с обмоткой напряжения; 2 — счетный механизм; 3 — алюминиевый диск, укрепленный на оси; 4— постоянный магнит для создания тормозного момента; 5 — П-образный магнитопровод с токовой обмоткой.


Рис. 3-1. Устройство и схема включения индукционного счет­чика

Анализ работы индукционного счетчика показывает, что вращающий момент пропорционален мощности переменного то­ка, т. е. ,

где к — постоянный коэффи­циент.

На подвижную часть счетчика (алюминиевый диск) действует тормозной момент, пропорциональный частоте ращения диска. Этот момент создается в результате действия тока, наводимого во вращающемся между полюсами постоянного магнита диске, и определяется выражением


где — постоянный коэффициент; — частота вращения

диска.
Приравнивая вращающий и тормозной моменты, получим


Число оборотов диска N за время измерения энергии опре­деляется интегралом по времени от частоты вращения диска

, т. е.
,

где С =постоянная счетчика;W—энергия, прошед­шая через счетчик за интервал времени .

Отсчет энергии производится по показаниям счетного меха­низма — счетчика оборотов, градуированного в единицах энер­гии. Единице электрической энергии (обычно 1 кВт*ч), регис­трируемой счетным механизмом, соответствует определенное чис­ло оборотов подвижной части счетчика. Это соотношение, называемое передаточным числом А, указывается на счетчике.

Величину, обратную передаточному числу, т. е. отношение зарегистрированной энергии к числу оборотов диска, называют номинальной постоянной Сном. Значения А и СНОм зависят только от конструкции счетного механизма и для данного счетчика оста­ются неизменными.

Под действительной постоянной счетчика С понимают коли­чество энергии, действительно прошедшей через счетчик за один оборот подвижной части. Действительная постоянная в отличие от номинальной зависит от тока нагрузки, а также от внешних условий (температуры, частоты и т. д.). Зная С и Сном, можно определить относительную погрешность счетчика

,

где W' — энергия, измеренная счетчиком, а W- действительное значение энергии, прошедшей через счетчик.

Счетчики активной энергии выпускают классов точности 0,5; 1,0; 2; 2,5; счетчики реактивной энергии — 1,5; 2 и 3. Класс точно­сти счетчиков нормирует относительную основную погрешность и другие метрологические характеристики.

Государственным стандартом устанавливается порог чув­ствительности (в процентах) счетчика, определяемый выражени­ем , где 1 — минимальное значение тока, при котором диск счетчика начинает безостановочно вращаться; Iном — номинальное для счетчика значение тока в токовой обмот­ке. При этом напряжение и частота тока в цепи должны быть номинальными, а = 1. Согласно ГОСТ 6570—75 порог чув­ствительности не должен превышать 0,4 % — для счетчиков класса точности 0,5 и 0,5 % — для классов 1,0; 1,5 и 2. Для счет­чиков реактивной энергии классов 2,5 и 3 значение должно быть не более 1 %.

Вращение диска при отсутствии тока в нагрузке и при наличии напряжения в параллельной цепи счетчика называют самоходом. Согласно ГОСТ 6570—75 самохода не должно быть при любом напряжении от 80 до 110 % номинального.

Погрешность счетчика зависит от режима его работы, поэто­му государственным стандартом нормируется разная относитель­ная погрешность при различных нагрузках.

Под действием внешних факторов у счетчика появляются дополнительные погрешности, также нормируемые государствен­ным стандартом. Дополнительные погрешности возникают вслед­ствие искажения формы кривой тока и напряжения, колебаний напряжения и частоты, резкого перепада мощности, потребля­емой нагрузкой, и некоторыми другими факторами.

Кроме однофазных индукционных счетчиков, промышлен­ность выпускает также трехфазные счетчики активной и реактив­ной энергии. Трехфазные счетчики представляют собой как бы три (трехэлементные) или два (двухэлементные) счетчика, объединенные одной осью вращения. Двухэлементные счетчики применяют при измерении энергии в трехпроводных трехфазных цепях, а трехэлементные счетчики — в четырехпроводных цепях.

7.Список литературы:

1.Основы метрологии и электрические измерения: Учебник для вузов/Б.Я. Авдеев, Е. М. Антонюк, Е. М. Душин и др.; Под ред. Е.М. Душина.- 6-е изд.,перераб. и доп. – Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. 1987 г.
2.Приборы и методы измерения электрических величин: учеб.пособие для втузов/ Э.Г. Атамалян. 3-е издание, перераб. и доп. – М.: Дрофа,2005 г.


Скачать файл (553.5 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации