Методы и средства измерения мощности: Учебное пособие, страница 12

 Электродинамический фазометр (рис. 13.10).представляет собой логометр. Неподвижная катушка включается последовательно с нагрузкой. В цепях подвижных катушек включены активное сопротивление R и реактивная катушка с сопротивлением X_L.

В одной из катушек ток I₁ совпадает по фазе с напряжением U, а в другой I₂ – ток отстаёт от напряжения на 90⁰

 

                                                                I

 

                                       I₁                                    I₂

 

                      U                                                    Z

                                      R                     X_L

 

Рис. 13.10. Схема электродинамического фазометра

Угол поворота подвижной системы логометра

где: φ - угол сдвига тока I относительно напряжения U цепи.

При постоянных сопротивлениях параллельных цепей прибора

Показания прибора зависят от частоты, так как с изменением частоты изменяется сопротивление в цепи второй параллельной катушки, а сопротивление в цепи первой катушки не изменится.

Электродинамический фазометр трёхфазного тока (рис. 13.12) отличается от рассмотренного тем, что добавочные сопротивления R1, R2 – активные в обеих параллельных ветвях катушек напряжения.

Этот фазометр можно применять только в цепях трёхфазного тока при симметричной нагрузке.

 

                            А

                                                                                     Нагрузка

                                                R1                 R2

                            В

                            С

Рис. 13.12. Схема включения электродинамического фазометра  в цепь трёхфазного тока без нейтрали

Конструктивно катушки расположены под углом 60⁰ по отношению друг к другу. Угол, на который отклоняются подвижные катушки, равен углу φ между напряжением  и основной гармоникой тока в каждой фазе. Так как трёхфазные фазометры не содержат дросселей и конденсаторов, то их показания слабо зависят от частоты.

14. ИЗМЕРЕНИЕ ПОТРЕБЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

Для измерения электрической энергии или потребления реактивной мощности используют электрические счётчики, которые интегрируют мгновенные значения активной или реактивной мощности.

Счётчики электрической энергии бывают электромеханического типа индукционной системы и электронные.

14.1. Электромеханические счётчики индукционной системы

Наибольшее распространение получили счётчики электрической энергии индукционной системы. Основное отличие счётчиков от показывающих приборов заключается в отсутствии противодействующей пружины, а перемещение подвижной части имеет нарастающее значение. Каждому обороту подвижной части соответствует определённое значение измеряемой величины. Для регистрации количества электрической энергии применяется счётный механизм, представляющий механический счётчик числа оборотов.

Работа индукционных счётчиков основана на взаимодействии магнитных полей, наводимых токами в подвижном диске измерительного механизма.

Измерительный механизм однофазного счётчика имеет два независимых магнитопровода , на которых размещены токовая обмотка и обмотка напряжения. Токи в обмотках создают магнитные потоки Ф₁ и Ф_2, которые, пересекая алюминиевый диск, расположенный на оси, индуцируют в нём ЭДС, Е₁, Е₂, и, соответственно, токи, , протекающие в диске и отстающие от потоков на угол π/2.

Токи  взаимодействуя с магнитными потоками Ф₁ и Ф₂, создают вращающий момент

где S – чувствительность

Результирующий момент с учётом кострукции, действующий на диск,

Мвр = SU_нI_нcosφ,

где: Iн, Uн – ток и напряжение нагрузки.

Тормозной момент М_т создаётся постоянным магнитом

.

При Мвр = Мт устанавливается определённая скорость вращения диска. Измеряемая энергия с учётом постоянного коэффициента ссчётчика и числа оборотов диска nза время Δt = t₂-t₁ равна

W = cn.

Схемы включения индукционных счётчиков аналогичны схемам включения ваттметров.

Конструктивно, трехфазные счётчики имеют три электромагнитные системы, воздействующие раздельно на три или два диска, с совмещением двух систем на одном диске.

При измерении реактивной энергии могут использоваться счётчики реактивной энергии типа ИР (рис. 14.1).

 

                                                                                            Нагрузка

     

          А

          В

          С

Рис. 14.1. Схема включения счётчика реактивной энергии типа ИР

Отличие счётчика реактивной энергии от активного заключается в наличии дополнительных токовых обмоток с числом витков в  раз меньше, чем у активного, и способе включения обмоток напряжения.

Включение счётчиков и ваттметров в цепи с токами, превышающими номинальные токи счётчиков и ваттметров, производится через трансформаторы тока, а в высоковольтных цепях - через трансформаторы напряжения.

При подключении счётчика в сеть необходимо соблюдать последовательность подключения фаз, которая установлена при регулировке счётчика, а при подключении трансформаторов тока и напряжения следует соблюдать порядок подключения обмоток: сетевых и приборных.

14.2. Электронные счётчики электрической энергии

Развитие микропроцессорной техники привело к созданию “интеллектуальных” приборов высокого класса точности, обладающих

большим набором сервисных услуг

Электронные счётчики подобного типа (рис. 14.2) содержат: входное устройство, предназначенное для связи измерительного прибора с сетью, измерительную схему, блок индикации, схему управления и сервисные блоки: календарь, часы.

Счётчики подобного типа используются в специализированных энергосистемах и рассчитаны на применение измерительных входных преобразователей тока и напряжения.

	Входное устройство		Измерит. блок		Блок индикации

 

                                   P

 

        U            I