Appareils de mesure de l'électricité - types et types, principales caractéristiques

L'énergie électrique est transmise sur de grandes distances entre différents états, et est distribuée et consommée dans les endroits et les volumes les plus inattendus. Tous ces processus nécessitent une prise en compte automatique des capacités de passage et des travaux réalisés par celles-ci. L'état du système énergétique est en constante évolution. Il est nécessaire d'analyser et de gérer avec compétence les principaux paramètres techniques.

La mesure de la puissance actuelle est attribuée à des wattmètres, dont l'unité de mesure est de 1 watt, et le travail effectué sur une certaine période est affecté à des compteurs qui tiennent compte du nombre de watts par heure.

Selon la quantité d'énergie prise en compte, les appareils fonctionnent en kilo, méga, gigo ou téra-unités. Cela vous permet de:

• par un compteur principal situé au poste qui alimente une grande ville moderne, pour évaluer les téraoctets de kilowattheures consacrés à la consommation de tous les appartements et entreprises de fabrication du centre administratif industriel et résidentiel;

• un grand nombre d'appareils installés à l'intérieur de chaque appartement ou production, tiennent compte de leur consommation individuelle.

Les wattmètres et les compteurs fonctionnent en raison des informations sur l'état des vecteurs de courant et de tension dans le circuit de puissance qui leur sont constamment fournies, qui sont fournies par les capteurs correspondants - transformateurs de mesure dans les circuits AC ou convertisseurs DC.

Le principe de fonctionnement de tout compteur peut être représenté dans un schéma de blocs simplifié composé de:

• circuits d'entrée et de sortie;

• circuits internes.

Les compteurs d'énergie électrique sont divisés en deux grands groupes opérant en réseaux:

1. Tension alternative de fréquence industrielle;

2. Courant continu.

La première catégorie de ces appareils est la plus nombreuse. Avec elle, nous commençons un bref aperçu d'une variété de modèles.

Compteurs de puissance AC

Cette classe de compteurs par conception est divisée en trois types:

1. induction, en activité depuis la fin du XIXe siècle;

2. appareils électroniques apparus il n'y a pas si longtemps;

3. produits hybrides qui combinent la technologie numérique avec une partie de mesure à induction ou électrique et un dispositif de mesure mécanique dans leur conception.

Appareils de mesure à induction

Le principe de fonctionnement d'un tel compteur est basé sur l'interaction des champs magnétiques. créé par des électro-aimants d'une bobine de courant intégrée dans le circuit de charge et d'une bobine de tension connectée en parallèle au circuit de tension d'alimentation.

Ils créent un flux magnétique total proportionnel à la valeur de la puissance traversant le compteur. Dans le domaine de son action est un disque mince en aluminium monté dans un palier de rotation. Il réagit à l'amplitude et à la direction du champ de force créé et tourne autour de son propre axe.

La vitesse et le sens de déplacement de ce disque correspondent à la valeur de la puissance appliquée. Un schéma cinématique lui est connecté, consistant en un système d'engrenages et de roues avec des indicateurs numériques qui indiquent le nombre de tours achevés, agissant comme un simple mécanisme de comptage.

Compteur à induction monophasé, caractéristiques de l'appareil

La conception du compteur d'induction le plus courant, conçu pour un réseau d'alimentation monophasé en courant alternatif, est présentée sous une forme non assemblée sur l'image, composée de deux photographies combinées.

Toutes les principales unités technologiques sont indiquées par des pointeurs, et le schéma électrique des connexions internes, des circuits d'entrée et de sortie est illustré dans l'image suivante.

La vis de tension installée sous le couvercle doit toujours être serrée pendant le fonctionnement du compteur. Il est utilisé uniquement par les employés des laboratoires électriques lors de l'exécution d'opérations technologiques spéciales - vérification de l'appareil.

À propos de l'appareil, le principe de fonctionnement et les caractéristiques de fonctionnement des compteurs électriques ont été précédemment décrits ici:

Comment connecter correctement le compteur d'électricité

Comment prendre des lectures à partir d'un compteur d'électricité

Les compteurs électriques à induction de ce type modifient avec succès leurs ressources dans les bâtiments résidentiels et les appartements pour personnes. Ils sont connectés dans des tableaux de distribution selon le schéma standard via des disjoncteurs unipolaires et un commutateur de paquets.

Caractéristiques de conception d'un compteur à induction triphasé

Le dispositif de cet appareil de mesure est entièrement compatible avec les modèles monophasés, sauf que les champs magnétiques créés par des bobines de courants et de tensions des trois phases du circuit de puissance du circuit de puissance participent à la formation du flux magnétique total affectant la rotation du disque en aluminium.

Pour cette raison, le nombre de pièces à l'intérieur du boîtier est augmenté et elles sont plus denses. Le disque en aluminium est également doublé. Le schéma de connexion des bobines de courant et de tension est réalisé selon l'option de connexion précédente, mais en tenant compte de la somme des flux magnétiques de chacun.

Le même effet peut être obtenu si, au lieu d'un compteur triphasé, des dispositifs monophasés sont inclus dans chaque phase du système. Cependant, dans ce cas, vous devrez gérer l'ajout manuel de leurs résultats. Dans un compteur à induction triphasé, cette opération est automatiquement effectuée par un mécanisme de comptage.

Les compteurs à induction triphasés peuvent être réalisés en deux types de connexion:

1. immédiatement aux circuits de puissance, dont la puissance doit être prise en compte;

2. grâce à des transformateurs de mesure de tension et de courant intermédiaires.

Les appareils du premier type sont utilisés dans des circuits de puissance de 0,4 kV avec des charges qui ne peuvent pas endommager le compteur avec leur petite quantité de dommages. Ils travaillent dans des garages, de petits ateliers, des maisons privées et sont appelés compteurs à connexion directe.

Le schéma des circuits électriques d'un tel appareil dans le tableau est montré dans l'image suivante.

Tous les autres appareils de mesure à induction fonctionnent directement en mesurant les transformateurs de courant ou de tension séparément, en fonction des conditions spécifiques du système d'alimentation ou de leur utilisation conjointe.

L'aspect du panneau de l'ancien compteur à induction d'un type similaire (SAZU-IT) est montré sur la photo.

Il fonctionne dans des circuits secondaires avec des transformateurs de courant de mesure d'une valeur nominale de 5 ampères et des transformateurs de tension - 100 volts entre phases.

La lettre "A" au nom du type d'appareil "SAZU" signifie que l'appareil est conçu pour représenter la composante active de la puissance totale. Mesures de la composante réactive impliquée dans d'autres types d'appareils, incorporant la lettre "P". Ils sont indiqués par le type "SRZU-IT".

L'exemple ci-dessus avec la désignation de compteurs à induction triphasés indique que leur conception ne peut pas prendre en compte la quantité totale d'énergie dépensée pour les travaux. Pour déterminer sa valeur, il est nécessaire de prendre des mesures à partir de compteurs d'énergie active et réactive et d'effectuer des calculs mathématiques selon des tableaux ou des formules préparés.

Ce processus nécessite la participation d'un grand nombre de personnes, n'exclut pas les erreurs fréquentes et est laborieux. Les nouvelles technologies et les appareils de mesure travaillant sur les éléments semi-conducteurs l'empêchent de les réaliser.

Les anciens compteurs à induction ont presque cessé d'être produits à l'échelle industrielle. Ils modifient simplement leurs ressources dans le cadre du fonctionnement de l'équipement électrique. Ils ne sont plus utilisés sur les complexes nouvellement installés et mis en service, mais de nouveaux modèles modernes sont en cours d'installation.

Appareils de mesure électroniques

Pour remplacer les compteurs à induction, de nombreux appareils électroniques sont actuellement en cours de production, conçus pour fonctionner dans un réseau domestique ou dans le cadre de complexes de mesure d'équipements industriels complexes qui consomment d'énormes capacités.

Dans leur travail, ils analysent en permanence l'état des composants actifs et réactifs de la pleine puissance à partir de diagrammes vectoriels de courants et de tensions. En les utilisant, la puissance totale est calculée et toutes les valeurs sont enregistrées dans la mémoire de l'appareil. De là, vous pouvez afficher ces données au bon moment.

Deux types de systèmes de comptabilité électronique courants

Selon le type de mesure des grandeurs d'entrée composites, les compteurs de type électronique produisent:

• avec transformateurs de mesure de courant et de tension intégrés;

• avec capteurs de mesure.

Appareils avec transformateurs de mesure intégrés

Diagramme schématique du compteur électronique monophasé montré dans l'image.

Le microcontrôleur traite les signaux des transformateurs de courant et de tension via le convertisseur et émet les commandes appropriées pour:

• affichage avec affichage d'informations;

• relais électronique commutant le circuit interne;

• RAM RAM, qui dispose d'une connexion d'information avec un port optique pour transmettre des paramètres techniques via des canaux de communication.

Appareils avec capteurs intégrés

Ceci est une autre conception du compteur électronique. Son circuit fonctionne sur la base de capteurs:

• courant, constitué d'un shunt ordinaire à travers lequel circule toute la charge du circuit de puissance;

• tension fonctionnant sur le principe d'un simple diviseur.

Les signaux de courant et de tension provenant de ces capteurs sont très faibles. Par conséquent, ils sont amplifiés par un dispositif spécial basé sur un circuit électronique de haute précision et alimentés en unités de conversion numérique d'amplitude. Après eux, les signaux sont multipliés, filtrés et émis vers les appareils appropriés pour l'intégration, l'affichage, la conversion et la transmission ultérieure à divers utilisateurs.

Les compteurs fonctionnant sur ce principe ont une classe de précision légèrement inférieure, mais ils sont entièrement conformes aux normes et exigences techniques.

Le principe de l'utilisation de capteurs de courant et de tension au lieu de transformateurs de mesure permet de créer des dispositifs de mesure pour des circuits non seulement alternatifs mais également à courant continu, ce qui élargit considérablement leurs capacités opérationnelles.

Sur cette base, des conceptions de compteurs ont commencé à apparaître qui peuvent être utilisées dans les deux types de systèmes d'alimentation CC et CA.

Tarif des appareils de mesure modernes

En raison de la possibilité de programmer l'algorithme de fonctionnement, le compteur électronique peut prendre en compte la consommation d'énergie par heure de la journée. Cela crée l'intérêt de la population à réduire la consommation d'électricité pendant les heures de «pointe» les plus intenses et à soulager ainsi la charge créée pour les organisations d'approvisionnement en énergie.

Parmi les appareils de mesure électroniques, il existe des modèles qui ont des capacités différentes du système tarifaire. Les compteurs ont les plus grandes capacités, ce qui permet une reprogrammation flexible du dispositif de mesure pour changer les tarifs des réseaux électriques en tenant compte de la période de l'année, des vacances, des remises diverses le week-end.

Le fonctionnement des compteurs d'électricité conformément au système tarifaire est avantageux pour les consommateurs - de l'argent est économisé pour payer l'électricité et pour les fournisseurs d'électricité - la charge de pointe est réduite.

Voir aussi sur ce sujet:

Comment le compteur d'électricité électronique est-il organisé et fonctionne-t-il?

Caractéristiques de conception des dispositifs de mesure industriels pour les circuits haute tension

Comme exemple d'un tel appareil, considérons la marque de compteur biélorusse Gran-Electro SS-301.

Il a de nombreuses fonctions utiles pour les utilisateurs. Comme les appareils de mesure domestiques ordinaires, il est scellé et étalonné périodiquement.

À l'intérieur du boîtier, il n'y a aucun élément mécanique mobile. Tout le travail est basé sur l'utilisation de cartes électroniques et de technologies de microprocesseurs. Les transformateurs de mesure sont engagés dans le traitement des signaux de courant d'entrée.

Ces appareils accordent une attention particulière à la fiabilité et à la protection de la sécurité des informations. Afin de le conserver, il est introduit:

1. système à deux niveaux pour sceller les panneaux internes;

2. schéma à cinq niveaux d'organisation de l'accès aux mots de passe.

Le système de remplissage se déroule en deux étapes:

1. l'accès au corps de ce compteur est limité immédiatement à l'usine après l'achèvement de ses tests techniques et l'achèvement de la vérification d'état avec l'enregistrement du protocole;

2. L'accès aux fils de connexion aux bornes est bloqué par des représentants de la supervision énergétique ou de la société de fourniture d'énergie.

De plus, dans l'algorithme de fonctionnement de l'appareil, il existe une opération technologique qui fixe dans la mémoire électronique de l'appareil tous les événements associés à la suppression et à l'installation du couvercle du bornier avec une liaison exacte par date et heure.

Schéma de contrôle d'accès par mot de passe

Le système permet de différencier les droits des utilisateurs de l'appareil, de les séparer en fonction de l'accès aux paramètres du compteur en créant des niveaux:

• zéro, permettant la suppression des restrictions sur l'affichage des données localement ou à distance, synchronisation de l'heure, correction des indications. Le droit est accordé aux utilisateurs autorisés de l'appareil;

• le premier, qui vous permet d'effectuer la configuration de l'équipement sur le site d'installation et d'enregistrer les paramètres de fonctionnement qui n'affectent pas les caractéristiques d'une utilisation commerciale dans la RAM;

• la seconde, permettant l'accès aux informations de l'appareil aux représentants de la supervision énergétique après son réglage et la préparation de la mise en service;

• le troisième, qui donne le droit de retirer et d'installer le capot du bornier pour accéder aux terminaux ou au port optique;

• quatrièmement, la possibilité d'accéder aux cartes de périphériques pour installer ou remplacer les clés matérielles, retirer tous les joints, effectuer des travaux avec le port optique, mettre à niveau la configuration, étalonner les facteurs de correction.

Comment connecter les compteurs industriels dans les entreprises énergétiques

Pour le fonctionnement des appareils de mesure, des circuits secondaires branchés de chaînes de mesure sont créés grâce à l'utilisation de transformateurs de courant et de tension de haute précision.

Un petit fragment d'un tel circuit pour les circuits actuels du compteur Gran-Electro SS-301 est montré dans l'image. Il est extrait de la documentation de travail.

Pour le même compteur, un fragment de circuits de tension de connexion est illustré ci-dessous.

Combinaison de dispositifs de mesure en un système unifié de système de mesure et de contrôle automatisé

Le système de contrôle et de mesure automatisés de l'énergie électrique a commencé à se développer activement grâce aux capacités des compteurs électroniques et au développement de méthodes de transmission à distance des informations. Pour connecter les appareils de mesure du système d'induction, des capteurs spéciaux sont développés.

Le principal objectif du système ASKUE est la collecte rapide d'informations dans un centre de contrôle unique. Dans le même temps, il reçoit des flux de données de tous les consommateurs des sous-stations existantes. Ils contiennent des informations sur les problèmes de capacité consommée et libérée avec la possibilité d'analyser les méthodes de production et de distribution, de calculer les coûts et de comptabiliser les indicateurs économiques.

Pour résoudre les problèmes d'organisation du système ASKUE, il est fourni:

• installation de compteurs de haute précision dans les lieux de comptage d'électricité;

• le transfert d'informations à partir d'eux est effectué par des signaux numériques utilisant des «additionneurs» ayant une mémoire à accès aléatoire;

• organisation d'un système de communication sur filaire et radio;

• mise en œuvre du schéma de traitement des informations reçues.

Compteurs d'électricité CC

Les modèles de compteurs de cette classe enregistrent l'énergie dans différents modes technologiques, mais le plus souvent ils sont utilisés sur les équipements de matériel roulant électrique des transports urbains et sur les chemins de fer.

Ils sont créés sur la base d'un système électrodynamique.

Le principe de fonctionnement de tels compteurs est l'interaction des forces de flux magnétique formées par deux bobines:

1. le premier est fixé de façon permanente;

2. le second a la capacité de tourner sous l'influence du flux magnétique, dont l'amplitude dépend proportionnellement de la valeur du courant circulant le long du circuit.

Les paramètres de rotation de la bobine sont transmis au mécanisme de comptage et sont pris en compte par la consommation d'énergie électrique.

Voir aussi: Façons d'économiser l'électricité dans un appartement et une maison privée