Устройства за измерване на електроенергия - видове и видове, основни характеристики

Електрическата енергия се предава на огромни разстояния между различни състояния и се разпределя и консумира на най-неочакваните места и обеми. Всички тези процеси изискват автоматично отчитане на пропускателните мощности и извършените от тях работи. Състоянието на енергийната система постоянно се променя. Необходимо е да се анализират и компетентно да се управляват основните технически параметри.

Измерването на текущата мощност се приписва на ватметри, чиято единица за измерване е 1 ват, а работата, извършена за определен период от време, се определя на измервателни уреди, които вземат предвид броя на вата на час.

В зависимост от количеството енергия, взето предвид, устройствата работят в кило-, мега-, гиго- или тера-единици. Това ви позволява да:

• чрез един основен измервателен уред, разположен в подстанцията, осигуряващ захранване на голям модерен град, за оценка на терабайтите киловатчас, изразходвани за потреблението на всички апартаменти и производствени предприятия на административния индустриален и жилищен център;

• голям брой устройства, инсталирани във всеки апартамент или производство, отчитат индивидуалното им потребление.

Ватметрите и броячите работят поради информацията за състоянието на векторите за ток и напрежение в захранващата верига, която постоянно се подава към тях, която се предоставя от съответните датчици - измервателни трансформатори в променливотокови вериги или постоянни преобразуватели.

Принципът на работа на всеки брояч може да бъде представен в опростена блокова схема, състояща се от:

• входни и изходни вериги;

• вътрешна схема.

Електромерите са разделени на две големи групи, работещи в мрежи:

1. променливотоково напрежение с промишлена честота;

2. постоянен ток.

Първата категория на тези устройства е най-многобройната. С нея започваме кратък преглед на най-различни модели.

Измерватели на променлива мощност

Този клас броячи по дизайн е разделен на три вида:

1. индукция, работеща от края на деветнадесети век;

2. електронни устройства, които се появиха не толкова отдавна;

3. хибридни продукти, които комбинират цифровата технология с индукционна или електрическа измервателна част и механично измервателно устройство по своя дизайн.

Индукционни измервателни уреди

Принципът на работа на такъв брояч се основава на взаимодействието на магнитните полета. създаден от електромагнити на токова намотка, вградена в товарната верига, и намотка на напрежение, свързана успоредно на веригата на захранващото напрежение.

Те създават общ магнитен поток, пропорционален на стойността на мощността, преминаваща през електромера. В полето на своето действие е тънък алуминиев диск, монтиран в ротационен лагер. Той реагира на величината и посоката на създаденото силово поле и се върти около собствената си ос.

Скоростта и посоката на движение на този диск съответстват на стойността на приложената мощност. Към него е свързана кинематична схема, състояща се от система от зъбни колела и колела с цифрови индикатори, които показват броя на завършените обороти, действащи като прост механизъм за броене.

Еднофазен индукционен метър, функции на устройството

Дизайнът на най-разпространения индукционен измервателен уред, предназначен за еднофазно захранване с променлив ток, е показан в неразглобена форма на снимката, състоящ се от две комбинирани снимки.

Всички основни технологични единици са обозначени с указатели, а електрическата схема на вътрешните връзки, входните и изходните вериги е показана на следната снимка.

Винтът за напрежение, монтиран под капака, трябва винаги да се затяга по време на работа на електромера. Използва се само от служители на електрически лаборатории при извършване на специални технологични операции - проверка на устройството.

За устройството, принципа на работа и характеристиките на работата на електромерите бяха описани по-рано тук:

Как да свържете електромера правилно

Как да вземете показания от електромер

Електрически индукционни измервателни уреди от този тип успешно модифицират ресурсите си в жилищни сгради и апартаменти на хората. Те са свързани в разпределителни табла по стандартната схема чрез еднополюсни прекъсвачи и пакетен превключвател.

Конструктивни характеристики на трифазен индукционен метър

Устройството на това измервателно устройство е напълно съвместимо с еднофазни модели, с изключение на това, че магнитните полета, генерирани от намотките на токове и напрежения на трите фази на силовата верига на силовата верига, участват във формирането на общия магнитен поток, влияещ върху въртенето на алуминиевия диск.

Поради това броят на частите вътре в кутията се увеличава и те са по-плътни. Алуминиевият диск също е удвоен. Схемата за свързване на токови и напрежени намотки се изпълнява според предишния вариант на свързване, но като се вземе предвид сумираното количество магнитни потоци от всеки отделен.

Същият ефект може да бъде постигнат, ако вместо един трифазен измервател, във всяка фаза на системата са включени еднофазни устройства. В този случай обаче ще трябва да се справите с добавянето на техните резултати ръчно. В трифазен индукционен измервателен уред тази операция се извършва автоматично от един механизъм за броене.

Трифазните индукционни измервателни уреди могат да се извършват в два типа за свързване:

1. незабавно към силови вериги, силата на които трябва да се вземе предвид;

2. чрез междинни трансформатори за напрежение и ток.

Устройствата от първия тип се използват в силови вериги от 0,4 kV с натоварвания, които не могат да навредят на дозиращото устройство с малката си стойност. Те работят в гаражи, малки работилници, частни домове и се наричат ​​електромери за директна връзка.

Схемата на електрическите вериги на такова устройство в разпределителното табло е показана на следващата снимка.

Всички други устройства за измерване на индукционно измерване работят директно чрез измерване на токови или напрежени трансформатори отделно, в зависимост от конкретните условия на системата за захранване или при съвместната им употреба.

Външният вид на панела на стария индукционен метър от подобен тип (SAZU-IT) е показан на снимката.

Работи във вторични вериги с измервателни токови трансформатори с номинална стойност 5 ампера и трансформатори на напрежение - 100 волта между фазите.

Буквата "A" от името на типа устройство "SAZU" означава, че устройството е проектирано да отчита активния компонент от общата мощност. Измервания на реактивния компонент, участващ в други видове устройства, включващи буквата "P". Те са обозначени от типа "SRZU-IT".

Горният пример с обозначаването на трифазни индукционни измервателни уреди показва, че тяхното проектиране не може да вземе предвид количеството обща мощност, изразходвана за работата. За да се определи неговата стойност, е необходимо да се вземат показания от измерватели на активна и реактивна енергия и да се направят математически изчисления съгласно подготвени таблици или формули.

Този процес изисква участието на голям брой хора, не изключва чести грешки и е трудоемък. Новите технологии и измервателни устройства, работещи върху полупроводникови елементи, го спасяват от извършването му.

Старите индукционни електромери почти са престанали да се произвеждат в индустриални мащаби. Те просто модифицират своя ресурс като част от работещо електрическо оборудване. Те вече не се използват на новоинсталирани и пуснати в експлоатация комплекси, но се монтират нови, модерни модели.

Електронни измервателни уреди

За да заменят измервателните уреди с индукционен тип, сега се произвеждат много електронни устройства, проектирани да работят в домашна мрежа или като част от измервателни комплекси от сложно промишлено оборудване, което изразходва огромни мощности.

В своята работа те постоянно анализират състоянието на активните и реактивни компоненти с пълна мощност въз основа на векторни диаграми на токове и напрежения. С помощта на тях се изчислява общата мощност и всички стойности се записват в паметта на устройството. От него можете да видите тези данни в точното време.

Два вида общи електронни счетоводни системи

Според типа измерване на съставните входни количества електронните измервателни уреди произвеждат:

• с вградени измервателни трансформатори на ток и напрежение;

• с измервателни сензори.

Устройства с интегрирани измервателни трансформатори

Схематична схема на електронния еднофазен измервателен уред, показан на снимката.

Микроконтролерът обработва сигналите от токови и напрежени трансформатори през преобразувателя и издава съответните команди за:

• дисплей с информационен дисплей;

• електронно реле превключване на вътрешната верига;

• RAM RAM, който има информационна връзка с оптичен порт за предаване на технически параметри чрез комуникационни канали.

Устройства с интегрирани сензори

Това е друг дизайн на електронния уред. Нейната схема работи на базата на сензори:

• ток, състоящ се от обикновен шунт, през който протича цялото натоварване на силовата верига;

• напрежение, работещо на принципа на обикновен разделител.

Сигналите за ток и напрежение, идващи от тези сензори, са много малки. Следователно, те се усилват от специално устройство на базата на високо прецизна електронна схема и се подават към амплитудно-цифрови преобразуващи единици. След тях сигналите се умножават, филтрират и извеждат на съответните устройства за интегриране, показване, преобразуване и по-нататъшно предаване на различни потребители.

Броячите, работещи на този принцип, имат малко по-нисък клас на точност, но напълно отговарят на техническите стандарти и изисквания.

Принципът на използване на датчици за ток и напрежение вместо измерване на трансформатори дава възможност да се създават дозиращи устройства за вериги не само с променлив, но и постоянен ток, което значително разширява техните експлоатационни възможности.

На тази основа започнаха да се появяват проекти на измервателни уреди, които могат да се използват и в двата типа системи за захранване с постоянен и променлив ток.

Тарифа на съвременните измервателни уреди

Поради възможността за програмиране на алгоритъма на работа, електронният измервател може да вземе предвид консумацията на енергия по време на деня. Това създава интереса на населението да намали потреблението на електроенергия през най-интензивните часове на "пика" и по този начин да облекчи натоварването, създадено за организациите, доставящи енергия.

Сред електронните измервателни устройства има модели, които имат различни възможности на тарифната система. Уредите за измерване имат най-големи възможности, които позволяват гъвкаво препрограмиране на измервателното устройство за промяна на тарифите на електрическите мрежи, като се отчита времето на годината, празниците, различни отстъпки през почивните дни.

Работата на електромерите в съответствие с тарифната система е от полза за потребителите - спестяват се пари за заплащане на електроенергия и за доставчици на организации - пиковото натоварване е намалено.

Вижте също по тази тема:

Как се подрежда и работи електронният електромер

Конструктивни характеристики на промишлени измервателни уреди за високо напрежение вериги

Като пример за такова устройство, помислете за белоруската гише марка Gran-Electro SS-301.

Той има много полезни функции за потребителите. Подобно на обикновените домакински измервателни уреди, тя е запечатана и периодично калибрирана.

Вътре в кутията няма подвижни механични елементи. Цялата работа се основава на използването на електронни табла и микропроцесорни технологии. Измервателните трансформатори участват в обработката на входните токови сигнали.

Тези устройства обръщат особено внимание на надеждността и защитата на информационната сигурност. За да се запази, се въвежда:

1. двустепенна система за запечатване на вътрешни плоскости;

2. петстепенна схема на организация на достъпа до паролите.

Системата за пълнене се осъществява на два етапа:

1. достъпът до тялото на този електромер се ограничава незабавно във фабриката след приключване на техническите му изпитвания и приключване на държавната проверка с изпълнението на протокола;

2. Достъпът до свързващите проводници до терминалите е блокиран от представители на енергийния надзор или енергийната компания.

Освен това, в алгоритъма на работа на устройството има технологична операция, която фиксира в електронната памет на устройството всички събития, свързани с премахването и инсталирането на капака на терминалния блок с точно свързване по дата и час.

Схема за контрол на достъпа с парола

Системата позволява да се разграничат правата на потребителите на устройството, да се разделят според достъпа до настройките на електромера чрез създаване на нива:

• нула, осигурявайки премахване на ограничения за гледане на данни локално или дистанционно, синхронизация на времето, коригиране на индикациите. Правото се предоставя на оторизирани потребители на устройството;

• първата, която ви позволява да настроите оборудване на мястото за инсталиране и да запишете в оперативната памет настройки на работните параметри, които не влияят на характеристиките на търговската употреба;

• вторият, позволяващ достъп до информацията на устройството на представители на енергийния надзор след неговата настройка и подготовка за въвеждане в експлоатация;

• третата, която дава право да премахнете и инсталирате капака от клемния блок за достъп до терминалите или оптичния порт;

• четвърто, осигуряване на възможност за достъп до платките на устройството за инсталиране или подмяна на хардуерни ключове, премахване на всички пломби, извършване на работа с оптичния порт, надстройване на конфигурацията, калибриране на коригиращи фактори.

Начини за свързване на промишлени електромери в енергийните предприятия

За работа на измервателни устройства се създават разклонени вторични вериги на измервателни вериги чрез използване на високопрецизни токови и напрежени трансформатори.

Малък фрагмент от такава схема за токовите вериги на електромера Gran-Electro SS-301 е показан на снимката. Взета е от работната документация.

За същия метър по-долу е показан фрагмент от свързващи вериги на напрежение.

Комбиниране на измервателни уреди в единна система от автоматизирана система за измерване и управление

Системата за автоматизирано управление и измерване на електрическа енергия започна да се развива активно благодарение на възможностите на електронните електромери и разработването на методи за отдалечен трансфер на информация. За свързване на дозиращите устройства на индукционната система са разработени специални сензори.

Основната задача на системата ASKUE е бързото събиране на информация в единен контролен център. В същото време той получава потоци от данни от всички потребители на съществуващи подстанции. Те съдържат информация по въпросите на консумирания и освободен капацитет с възможност за анализ на методите за неговото генериране и разпространение, изчисляване на разходите и отчитане на икономическите показатели.

За решаване на организационните въпроси на системата ASKUE е предвидено:

• инсталиране на високоточни измервателни устройства на места за измерване на електричество;

• преносът на информация от тях се извършва чрез цифрови сигнали с помощта на „добавки“, които имат памет с произволен достъп;

• организация на комуникационна система по кабелни и радио канали;

• изпълнение на схемата за обработка на получената информация.

DC електромери

Моделите на измервателни уреди от този клас записват енергия в различни технологични режими, но най-често те се използват в електрическо оборудване на подвижния състав на градския транспорт и на железниците.

Те са създадени на базата на електродинамична система.

Основният принцип на работа на такива броячи е взаимодействието на силите на магнитен поток, образувани от две намотки:

1. първата е фиксирана постоянно;

2. вторият има способността да се върти под въздействието на магнитен поток, чиято величина е пропорционално зависима от стойността на тока, протичащ по веригата.

Параметрите на въртене на бобината се предават на механизма за броене и се вземат предвид от консумацията на електрическа енергия.

Вижте също: Начини за спестяване на електроенергия в апартамент и частна къща