Измерение активной энергии в трехфазных цепях
Трехфазные индукционные счетчики активной энергии имеют в одном корпусе два или три измерительных механизма (вращающих элемента), подобных измерительному механизму однофазного счетчика.
Двухэлементные счетчики используются для учета активной энергии в трехфазных трехпроводных цепях переменного тока. Трехэлементными счетчиками учитывается активная энергия в трехфазных четырехпроводных цепях переменного тока.
Как в двухэлементных, так и в трехэлементных счетчиках диски вращающих элементов укрепляются на одной оси. Это позволяет получить общий вращающий момент подвижной части счетчика, равный алгебраической сумме вращающих моментов отдельных элементов. Таким образом, независимо от количества применяемых вращающих элементов в счетчиках устанавливается один счетный механизм.
Включение вращающих элементов счетчиков для учета активной энергии производится по схемам включения ваттметров для измерения активной мощности.
Генераторные зажимы токовых обмоток счетчиков обозначаются буквой Г, а зажимы, к которым подключается нагрузка, - буквой Н. Зажимы обмоток напряжения счетчиков, предназначенных для включения в трехфазные трех - или четырехпроводные цепи, обозначаются цифрами 1, 2, 3 и 0.
Промышленностью выпускаются счетчики трех разновидностей: счетчики непосредственного включения, трансформаторные счетчики и счетчики трансформаторные универсальные.
Трансформаторные счетчики предназначены для включения через измерительные трансформаторы, имеющие определенные, наперед заданные коэффициенты трансформации.
Трансформаторные универсальные счетчики предназначены для включения через измерительные трансформаторы, имеющие любые коэффициенты трансформации.
В трехфазных трехпроводных цепях для измерения активной энергии используются двухэлементные счетчики активной энергии типа СА3 или СА3У.
В трехфазных четырехпроводных цепях для измерения активной энергии используются трехэлементные счетчики активной энергии типа СА4 или СА4У.
Включение вращающих элементов счетчиков для учета активной энергии производится по схемам включения, представленным на рис. 6.2 и 6.3.
Рис. 6.2. Схема включения двухэлементного трехфазного счетчика типа СА3
В случае измерения активной энергии в трехфазной четырехпроводной цепи с применением измерительных трансформаторов тока и измерительных трансформаторов напряжения показания счетчика необходимо умножить на номинальный коэффициент трансформации К1ном применяемого измерительного трансформатора тока и номинальный коэффициент трансформации К1номприменяемого трансформатора напряжения:
.
Рис. 6.3. Схема включения трехэлементного трехфазного счетчика типа СА4
При этом генераторные зажимы токовых обмоток счетчика Г должны быть подключены к зажимам И1 измерительных трансформаторов тока, а зажимы обмоток напряжения счетчика 1, 2 и 3 - к зажимам «а» измерительных трансформаторов напряжения.
ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ
1. Ознакомиться с аппаратурой и приборами, необходимыми для выполнения работы и записать их основные технические данные.
2. Собрать схему (рис. 6.4.) и предъявить ее для проверки преподавателю.
Рис. 6.4. Схема измерения активной энергии в однофазной цепи
3. При отсутствии тока в последовательной обмотке счетчика (ключ SA разомкнут) и номинальном напряжении на его параллельной обмотке убедиться в отсутствии вращения диска, т. е. в отсутствии у счетчика самохода.
4. Вычислить номинальную постоянную счетчика Сном.
5. Измерить активную энергию, израсходованную в однофазной цепи за время t = 300 сек., для чего:
- включить схему в сеть переменного тока напряжением
U =220В;
- изменяя сопротивление нагрузки RНАГР по амперметру установить ток равный 50% от номинального тока счетчика;
- измерить число оборотов диска N за время t = 300 сек., ток в цепи I, напряжение U, активную мощность Р;
- вычислить энергию W за время t = 300 сек., используя показание ваттметра, и энергию WСЧ, регистрируемую счетчиком за это же время, используя Сном и N.
6. Приняв за действительное значение энергии величину, подсчитанную по показанию ваттметра за время t = 300 сек., а за измеренное значение - энергию, регистрируемую за то же время счетчиком, вычислить относительную погрешность измерения энергии δ.
7. Результаты измерений и расчетов записать в табл. 6.1.
Таблица 6.1
Результаты исследований однофазной цепи
| Опытные данные | Расчетные данные | ||||||||
| Нагрузка в % от Номинальной | t | N | I | U | P | СНО | W | WСЧ | δ. |
| c | обор. | А | В | Вт | Вт·с обор | Вт·с | Вт·с | % | |
| 50% IНОМ |
8. Собрать схему (рис. 6.5) и предъявить ее для проверки преподавателю.
9. Определить номинальную постоянную трехфазного счетчика Сном.
10. Измерить активную энергию, израсходованную в трехфазной цепи за время t = 300 сек., для чего:
- включить схему в сеть переменного тока напряжением 220/127В;
- замкнуть ключ SA и изменяя сопротивление нагрузки RА, RВ, RС по амперметрам А1, А2, А3 установить неравномерную нагрузку; измерить за время t=300 сек число оборотов диска трехфазного счетчика активной энергии N, токи IА, IВ, IС и напряжения UА, UВ, UС;
- вычислить: активную мощность трехфазной цепи Р
(используя показания ваттметров PW1 и PW2); активную энергию за время t=300 сек, регистрируемую счетчиком СА3 (WСЧ) и по показаниям двух ваттметров (W).
11. Приняв за действительные значения активной энергии величину, подсчитанную по показаниям двух ваттметров за время t = 300 сек, а за измеренные значения - энергию, регистрируемую трехфазным счетчиком активной энергии за время t = 300 сек, вычислить погрешность измерения активной энергии (δW).
Рис. 6.5. Схема измерения активной энергии в трехфазной цепи
12. Результаты измерений и расчетов записать в табл. 6.2.
Таблица 6.2
Результаты исследований трехфазной цепи
| Опытные данные | Расчетные данные | |||||||||||||
| t сек. | N обор | IA А | IB А | IC А | UA В | UB В | UC В | PW1 Вт | PW2 Вт | Р Вт | СНОМ Вт·с/об | W Вт·с | WСЧ Вт·с | δ.W |
1. Перечень и номинальные данные используемой аппаратуры.
2. Привести электрические схемы выполненных измерений.
3. Произвести расчет электрической энергии и погрешностей при измерении.
4. Привести табл. 6.1, 6.2 с опытными и расчетными данными.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Принцип действия однофазного счетчика.
2. Как определяется номинальная постоянная счетчика?
3. Как проверить счетчик на отсутствие самохода?
4. Какие виды счетчиков применяются для измерения энергии в переходных трехфазных цепях?
5. Как определяется действительная энергия в случае измерения активной энергии в трехфазной четырехпроводной цепи с применением измерительных трансформаторов тока и измерительных трансформаторов напряжения?
6. Как определяется действительная постоянная счетчика?
7. Что называется чувствительностью счетчика?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №7