Buderus-trade.ru

Теплотехника Будерус
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Измерение мощности и электрической энергии

Измерение мощности и электрической энергии

Измерение мощности. В цепях постоянного тока мощность измеряют электро- или ферродинамическим ваттметром. Мощность может быть также подсчитана перемножением значений тока и напряжения, измеренных амперметром и вольтметром.

В цепях однофазного тока измерение мощности может быть осуществлено электродинамическим, ферродинамическим или индукционным ваттметром. Ваттметр 4 (рис. 336) имеет две катушки: токовую 2, которая включается в цепь последовательно, и напряжения 3, которая включается в цепь параллельно.

Ваттметр является прибором, требующим при включении соблюдения правильной полярности, поэтому его генераторные зажимы (зажимы, к которым присоединяют проводники, идущие со стороны источника 1) обозначают звездочками.

Рис. 336. Схема для измерения мощности

Рис. 336. Схема для измерения мощности

Для расширения пределов измерения ваттметров их токовые катушки включают в цепь при помощи шунтов или измерительных трансформаторов тока, а катушки напряжения — через добавочные резисторы или измерительные трансформаторы напряжения.

Измерение электрической энергии. Способ измерения . Для учета электрической энергии, получаемой потребителями или отдаваемой источниками тока, применяют счетчики электрической энергии. Счетчик электрической энергии по принципу своего действия аналогичен ваттметру. Однако в отличие от ваттметров вместо спиральной пружины, создающей противодействующий момент, в счетчиках предусматривают устройство, подобное электромагнитному демпферу, создающее тормозящее усилие, пропорциональное частоте вращения подвижной системы. Поэтому при включении прибора в электрическую цепь возникающий вращающий момент будет вызывать не отклонение подвижной системы на некоторый угол, а вращение ее с определенной частотой.

Число оборотов подвижной части прибора будет пропорционально произведению мощности электрического тока на время, в течение которого он действует, т. е. количеству электрической энергии, проходящей через прибор. Число оборотов счетчика фиксируется счетным механизмом. Передаточное число этого механизма выбирают так, чтобы по показаниям счетчика можно было отсчитывать не обороты, а непосредственно электрическую энергию в киловатт-часах.

Наибольшее распространение получили ферродинамические и индукционные счетчики; первые применяют в цепях постоянного тока, вторые — в цепях переменного тока. Счетчики электрической энергии включают в электрические цепи постоянного и переменного тока так же, как и ваттметры.

Ферродинамический счетчик (рис. 337) устанавливают на э. п. с. постоянного тока. Он имеет две катушки: неподвижную 4 и подвижную 6. Неподвижная токовая катушка 4 разделена на две части, которые охватывают ферромагнитный сердечник 5 (обычно из пермаллоя). Последний позволяет создать в приборе сильное магнитное поле и значительный вращающий момент, обеспечивающий нормальную работу счетчика в условиях тряски и вибраций. Применение пермаллоя способствует уменьшению погрешности счетного механизма 2 от гистерезиса магнитной системы (он имеет весьма узкую петлю гистерезиса).

Чтобы уменьшить влияние внешних магнитных полей на показания счетчика, магнитные потоки отдельных частей токовой катушки имеют взаимно противоположное направление (астатическая система). При этом внешнее поле, ослабляя поток одной части, соответственно усиливает поток другой части и оказывает в целом небольшое влияние на результирующий вращающий момент, создаваемый прибором. Подвижная катушка 6 счетчика (катушка напряжения) расположена на якоре, выполненном в виде диска из изоляционного материала или в виде алюминиевой чаши. Катушка состоит из отдельных секций, соединенных с пластинами коллектора 7 (эти соединения на рис. 337 не показаны), по которому скользят щетки из тонких серебряных пластин.

Читайте так же:
Куда позвонить чтобы передать показания электросчетчика

Ферродинамический счетчик работает принципиально как двигатель постоянного тока, обмотка якоря которого подключена параллельно, а обмотка возбуждения — последовательно с потребителем электроэнергии. Якорь вращается в воздушном зазоре между полюсами сердечника. Тормозной момент создается в результате взаимодействия потока постоянного магнита 1 с вихревыми токами, возникающими в алюминиевом диске 3 при его вращении.

Для компенсации влияния момента трения и уменьшения благодаря этому погрешности прибора в ферродинамических счетчиках устанавливают компенсационную катушку или в магнитном поле неподвижной (токовой) катушки помещают лепесток из пермаллоя, который имеет высокую магнитную проницаемость при малой напряженности поля. При небольших нагрузках этот лепесток усиливает магнитный поток токовой катушки, что приводит к увеличению вращающего момента и компенсации трения. При увеличении нагрузки индукция магнитного поля катушки увеличивается, лепесток насыщается и его компенсирующее действие перестает возрастать.

При работе счетчика на э. п. с. возможны сильные толчки и удары, при которых щетки могут отскакивать от коллекторных пластин. При этом под щетками будет возникать искрение. Для его предотвращения между щетками включают конденсатор С и резистор R1. Компенсация температурной погрешности осуществляется с помощью термистора Rт (полупроводникового прибора, сопротивление которого зависит от температуры). Он включается совместно с добавочным резистором R2 параллельно подвижной катушке. Чтобы уменьшить влияние тряски и вибраций на работу счетчиков, их устанавливают на э. п. с. на резинометаллических амортизаторах.

Индукционный счетчик имеет два электромагнита (рис. 338,а), между которыми расположен алюминиевый диск 7. Вращающий момент в приборе создается в результате взаимодействия переменных магнитных потоков Ф1 и Ф2, созданных катушками электромагнитов, с вихревыми токами I в1 и I в2 , индуцируемыми ими в алюминиевом диске (так же, как и в обычном индукционном измерительном механизме, см. § 99).

В индукционном счетчике вращающий момент М должен быть пропорционален мощности P=UIcos?. Для этого катушку 6 одного из электромагнитов (токовую) включают последовательно с нагрузкой 5, а катушку 2 другого (катушку напряжения) — параллельно нагрузке. В этом случае магнитный поток Ф1 будет пропорционален току I в цепи нагрузки, а поток Ф2 — напряжению U, приложенному к нагрузке. Для обеспечения требуемого угла сдвига фаз ? между потоками Ф1 и Ф2 (чтобы sin? = cos?) в электромагните катушки напряжения предусмотрен магнитный шунт 3, через который часть потока Ф2 замыкается

Рис. 337. Ферродинамический счетчик электрической энергии

Рис. 337. Ферродинамический счетчик электрической энергии

Рис. 338. Индукционный счетчик электрической энергии

Рис. 338. Индукционный счетчик электрической энергии

помимо диска 7. Угол сдвига фаз между потоками Ф1 и Ф2 точно регулируется изменением положения металлического экрана 1, расположенного на пути потока, ответвляющегося через магнитный шунт 3.

Читайте так же:
Срок действия заводской поверки электросчетчика

Тормозной момент создается так же, как в ферродинамическом счетчике. Компенсация момента трения осуществляется путем создания небольшой несимметрии в магнитной цепи одного из электромагнитов с помощью стального винта.

Для предотвращения вращения якоря при отсутствии нагрузки под действием усилия, созданного устройством, компенсирующим трение, на оси счетчика укрепляется стальной тормозной крючок. Этот крючок притягивается к тормозному магниту 4, благодаря чему предотвращается возможность вращения подвижной системы без нагрузки.

При работе же счетчика под нагрузкой тормозной крючок практически не влияет на его показания.

Чтобы диск счетчика вращался в требуемом направлении, необходимо соблюдать определенный порядок подключения проводов к его зажимам. Нагрузочные зажимы прибора, к которым подключают провода, идущие от потребителя, обозначают буквами Я (рис. 338,б), генераторные зажимы, к которым подключают провода от источника тока или от сети переменного тока,— буквами Г.

Счетчики электроэнергии

Электросчетчики используются для учета электроэнергии. Счетчики электроэнергии, отдаваемой в сеть электростанцией и электросчетчики, используемые для квартирного учета, распределяемого между потребителями и пониженного до 127/220 В электрического тока, могут несколько разниться между собой.

Счетчики электроэнергии загородных особняков и квартир подразделяются на однотарифные и многотарифные счетчики, 3-фазные и 1-фазные, индукционные и электронные счетчики, а также электродинамические. Подводимые к квартире электропровода подключаются к входным клеммам счетчика электроэнергии, а выходные клеммы электросчетчика служат началом электрической проводки отдельного потребителя (внутренней квартирной проводки). Используя электросчетчики индукционного или электродинамического типа, оценивают общие затраты электроэнергии в загородном или городском жилье. От линии пола панель, содержащую предохранители и счетчик электроэнергии, должно отделять расстояние в пределах 130-170 см. На такой высоте приборы, служащие для учета общего расхода электроэнергии (каковыми могут служить и счетчики электронные) надежно закрепляют.

Следует четко уяснить непреложные правила подключения счетчиков. Без профессиональных электриков подключение электросчетчиков не проводится! После того, как электрик соединит входные клеммы счетчика электроэнергии с вводимыми в жилье электрическими проводами, госповеритель должен произвести поверку счетчика, т.е. специальным образом должен опломбировать корпус электросчетчика. И лишь когда работник поставляющей электричество организации опломбирует на электросчетчике еще и съемную крышку, процесс замены счетчика можно счесть делом свершившимся. Только после этого внутреннюю электропроводку квартиры возможно подсоединить к выходным клеммам электросчетчика.

Электродинамический счетчик электроэнергии, в отличие от электронного электросчетчиа, относят к разряду обычных приборов, служащих для определения расхода электричества в бытовых условиях. При включении одно- или трехтарифного счетчика подобного типа электрический ток создает магнитное поле внутри него, вокруг неподвижной токовой обмотки (две катушки из толстой проволоки). Между неподвижными катушками электрического электросчетчика устанавливается в подпятниках вращающийся в магнитном поле якорь, соединенный с алюминиевым диском. Движение диска электродинамического счетчика электроэнергии тормозится по причине возникновения вихревых токов, а “самоход диска” не допускается благодаря прекращающей движение диска пластинке из стали, которую притягивает магнит.

Читайте так же:
Электрическая принципиальная схема электронных счетчиков

Из шести цифр, наблюдаемых в окошечках шкалы счетного механизма электронного электросчетчика, последняя представляет собой дробную, десятичную часть замера. А первые 5 – целое число на шкале электрического электросчетчика, подразумевающее количество использованной электроэнергии (в киловатт-часах или гектоватт-часах). Чтобы узнать, исправна ли электросеть, достаточно выключить все осветительные и прочие электроприборы в доме или квартире. Если диск счетчика электроэнергии после этого не перестает вращаться, мы имеем дело с утечкой электроэнергии, обусловленной нарушением изоляции на токоведущих проводах. И без ремонта электрической сети в данном случае не обойтись.

Индукционные одно- или двухтарифные счетчики типа СО – самые распространенные в жилом секторе (загородные дома и городские квартиры) приборы, служащие для учета используемой электроэнергии. Индукционный счетчик состоит из таких частей, как конструкция электрических магнитов, диск из алюминия, ось с шестернями (зубчатой и червячной), механизм счета, подпятник и подшипник оси, магнит для торможения. У такого счетчика электроэнергии обмотки подсоединены к сети параллельно и последовательно, взаимодействие возникающих при работе электросчетчика вихревых токов и магнитных полей служит вращению диска и приводит в действие механику отсчета показаний. Когда цифровой диск электросчетчика, расположенный справа, совершает 1 оборот, ближайший к нему диск слева изменяет положение на 1 деление. То есть, 1 оборот самого левого цифрового диска произойдет лишь после 100 тысяч оборотов первого справа цифрового диска счетчика электроэнергии. В конструкцию прибора заложена прямая зависимость активной мощности и скорости вращения диска, расхода энергии и числа его оборотов. Израсходованную за конкретный период времени электроэнергию вычисляют, сравнивая показания электросчетчика в начале и по завершению определенного временного промежутка. Цифры снимаются до отмеченной на шкале запятой. Начальные показания электросчетчика вычитаются из последующих, а результат (количество истраченной электроэнергии) измеряется в кВт/ч.

В чем и в каких единицах измеряется электроэнергия

Лампочка

Единицы измерения электроэнергии официально закреплены в МСЕ (Международная система единиц).

Еще в школе на уроках физики учителя объясняют, в чем измеряется электроэнергия. Но люди, которые ввиду своей специализации не сталкиваются с такими тонкостями в повседневности, быстро забывают об этой информации. Им вполне достаточно увидеть показатели на квитанциях ЖКХ, где указывается объем электроэнергии, за которую необходимо заплатить в срок.

В чем измеряется энергия по счетчику

Все показания потребляемого тока фиксируются по счетчику, потому что расход электроэнергии регистрируется очень точно. Педанты и любители все держать под контролем предпочитают вести дополнительный учет. Достаточно просто рассчитывать потребление энергии, живя в квартире или частном доме. На производстве тоже есть специальные счетчики, контролирующие количество энергии, но там все немного сложнее, так как и объемы масштабнее.

Счетчики в квартирах и частных домах измеряют активную энергию. В промышленности учитывается реактивная, а не активная энергия.

Дабы определить, в чем измеряется использованная активная электроэнергия, применяется показатель 1 кВт∙ч. Интегрированная реактивная мощность применяется для специальных приборов учета как 1 квар∙ч.

Читайте так же:
Обязанности контролера по электрическим счетчикам

Разница между киловатт и киловатт-час

Киловатт (кВт) – единица, используемая при измерении мощности, образованная от Ватт.

Киловатт-час (кВТ∙ч) – единица, используемая при учете электроэнергии.

Они очень схожи, но это касается только названия. Более того, данные единицы относятся к разным физическим величинам.

Ватт (Вт) – системная единица, применяемая в измерении мощности. Универсальная производная в системе СИ, обладающая особым наименованием и обозначением. Была признана в 1889 году и названа в честь человека, который ее придумал в процессе создания универсальной паровой машины – Джеймс Ватт. Но в СИ единицу включили лишь в 1960 году. С того же времени она приобрела широкое применение в измерении любой мощности:

  • электрической;
  • тепловой;
  • механической и т. п.

Вполне допускается образование кратных и дольных показателей от исходной Ватт, для чего используется набор стандартных префиксов СИ – мега, гига, кило и т. п.

Единицы мощности кратные Вт:

  • 1 Вт;
  • 1 000 Вт = 1 кВт;
  • 1 000 000 Вт = 1000 кВт = 1 мВт;
  • 1 000 000 000 Вт = 1000 мВт = 1 000 000 кВт = 1 гВт.

Киловатт-час отсутствует в системе СИ, относясь к внесистемным единицам. С ее помощью производится исключительно измерение количества используемой или произведенной энергии.

На территории Российской Федерации использование этой единицы регламентировано ГОСТ 8.417-2002, который обуславливает однозначное название, формулировка и область применения. Рекомендовано применять кВТ∙ч в качестве основной единицы измерения учета количества электроэнергии. Потому что именно данная мера признана самой удобной и практичной, позволяющей получать самые точные результаты.

Но ГОСТ не запрещает применение кратных показателей, где это действительно уместно:

  • 1 кВт∙ч = 1000 Вт∙ч;
  • 1 мВт∙ч = 1000 кВт∙ч и т. п.

Вилка

Правильное написание показателей:

  • полное прописное название пишется через дефис – киловатт-час;
  • сокращенное обозначение пишется через точку посередине – кВт∙ч.

Мощность электроприборов обозначается так:

  • ватты и киловатты – Вт, кВт, W, kW;
  • ватт-час и киловатт-час – Вт∙ч, кВт∙ч, W∙h, kW∙h;
  • вольт-амперы и киловольт-амперы – VA, kVA.

Вт и кВт применяются для обозначения общей физической мощности любого прибора относящегося к электрическим устройствам. Если на корпусе обозначены цифры с указанием одной из этих единиц, значит, прибор развивает данную мощность. Но для тепловых электроприборов пишут тепловую мощность, которую может выдать основной тепловой элемент.

Счётчик электрической энергии

С тех пор, как электрическая энергия стала товаром, остро встал вопрос её учёта. В конце 19 века (в 1888 году) О.Шелленберг создал электросчётчик для переменного тока. В следующем году венгр О.Блати запатентовал свой счётчик переменного тока. В 1894г. Шелленбергом разработан индукционный прибор учёта ватт-часов. Эти первые счётчики были столь надёжны и стоили в производстве так мало, что их наследники до сих пор измеряют большинство объёмов потреблённой электроэнергии. Итак, счётчик электроэнергии – это прибор для учёта израсходованной электрической энергии постоянного или переменного тока.

Читайте так же:
Перефазировка счетчика что это

Счётчик электрической энергии

Для измерения расхода постоянного тока применяют электродинамические счётчики. В основном, они используются в электрическом транспорте (трамваи, троллейбусы, метро, электропоезда). Для учёта потребления реактивной и активной электрической энергии переменного тока применяют индукционные приборы (однофазные и трёхфазные). Счётный механизм регистрирует объём электроэнергии, пропорциональный количеству оборотов вращающейся части устройства.

В индукционных счётчиках при работе нагрузки крутится алюминиевый диск и вращает счётный механизм. Он движется под действием вихревых токов, создаваемых магнитным полем специальной катушки счётного прибора. В приборе учёта, основанном на электронике, переменное напряжение влияет на электронные компоненты, которые создают импульсы, учитываемые счётным устройством.

Приборы учёта электрической энергии классифицируют по типу конструкции, виду измеряемых величин и способу подключения:
— по типу конструкции дифференцируют на индукционные, электронные и гибридные.
Индукционный (также называемый электромеханическим) представляет собой прибор, в котором неподвижные катушки создают магнитное поле, которое приводит в действие подвижный элемент из токопроводящего вещества. Как правило, это алюминиевый диск вращающийся токами, индуцированными катушками. Количество оборотов диска прямо пропорционально объёму израсходованной энергии. Индукционные приборы учёта постепенно вытесняются электронными аналогами из-за присущих им некоторых дефектов (высокая погрешность учёта, низкая функциональность, невозможность автоматического снятия показаний на расстоянии, однотарифность, неудобства в эксплуатации).
Электронный или статический прибор учёта характеризуется электронной начинкой, создающей счётные импульсы, учитываемые счётным устройством (механическое для холодного климата и электронное для нормальных условий эксплуатации). Преимуществами электронного типа являются многотарифность, больший поверочный интервал (до 16 лет) и дистанционное снятие показаний.
Гибридные счётчики используются редко и представляют собой комбинацию из индукционных и электронных;
— по виду измеряемых величин делят на одно- и трёхфазные. Первые измеряют бытовое потребление (50 герц и 220 вольт), вторые – в основном, промышленное (380 вольт и 50 герц). Все сегодняшние трёхфазные счётчики могут измерять и однофазное потребление. Для высоковольтных сетей существуют специальная разновидность трёхфазных приборов учёта на 100 вольт, которые присоединяют через измерительный трансформатор;
— по способу присоединения подразделяют на устройства прямого включения в измеряемую цепь и непрямого (трансформаторного) присоединения (включают в цепь через измерительные трансформаторы).

Также существуют двухтарифные счетчики электроэнергии, так называемые счетчики день/ночь. Они позволяют в ночное время суток существенно снизить затраты на электроэнергию (т.к. за ночное электричество оплата происходить по сниженному тарифу).

Из важнейших характеристик электросчётчиков необходимо выделить класс точности (от 0,5 до 3,0), рабочее напряжение и ток (220-380 вольт и 5-20 ампер) и передаточное число (количество оборотов диска равное единице измеряемой величины).

На российском рынке наибольшее распространение получили электросчетчики: СЭТ, ПСЧ, Меркурий, Альфа, ЦЭ, СЕ, Нева, Счетэнергомаш и т.п.

none Опубликована: 2011 г. 0
Вознаградить Я собрал 0 0

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector