Измерение активной энергии в однофазных цепях

Измерение электрической энергии в однофазных цепях переменного тока производится с помощью однофазных счетчиков. В лабораторной работе используется однофазный индукционный счетчик типа СО.

Счетчики относятся к интегрирующим приборами, так как они дают показания с непрерывно нарастающим итогом. Угол поворота подвижной части в счетчиках не ограничен и она вращается с частотой вращения n, пропорциональной мощности цепи. При этом количество оборотов подвижной части за некоторый промежуток времени пропорционально измеряемой энергии. Для регистрации измеряемой энергии каждый счетчик имеет счетный механизм, представляющий, по существу, счетчик оборотов подвижной части.

Активная энергия, измеренная счетчиком за время t, равна

.

Следовательно, число оборотов диска счетчика N за время t пропорционально измеряемой энергии.

Коэффициент пропорциональности C = W/N называется действительной постоянной счетчика, которая определяет энергию, учитываемую счетчиком в цепи за время одного оборота диска. Так как эта величина переменная, то для определения энергии, регистрируемой счетчиком, используется номинальная постоянная счетчика С_ном, которая подсчитывается по передаточному числу, указанному на щитке каждого счетчика.

Передаточное число - это число оборотов диска, приходящееся на единицу учитываемой счетчиком энергии.

Например: 1кВт·ч=2000 оборотов диска. Величина, обратная передаточному числу счетчика, называется номинальной постоянной счетчика. Для счетчика с указанным выше передаточным числом она равна:

С_ном = 3600·1000/2000 = 1800Вт·с/оборот.

Зная С_ном и число оборотов диска счетчика за время t, энергию, регистрируемую счетчиком, определяют по формуле

.

На практике энергия, измеряемая счетчиком за определенный промежуток времени, находится как разность показаний счетчика в конце и начале этого промежутка.

Точность измерения энергии оценивается относительной погрешностью измерения

,

где W_СЧ - энергия, зарегистрированная счетчиком за определенный промежуток времени;

W - действительная энергия, израсходованная за то же время в цепи, определяемая по образцовому счетчику или ваттметру и секундомеру.

На рис. 6.1 показана схема подключения однофазного счетчика.

Рис. 6.1. Схема включения однофазного счетчика

При нагрузке, менее 4% подвижная часть счетчика может остановиться, так как вращающий момент может оказаться меньше момента трения. Поэтому при испытании счетчиков определяют его чувствительность.

Или

,

где P_мин и I_мин - минимальная мощность и ток, при котором диск вращается без остановки, а Р_н и I_н- соответственно номинальные величины мощности и тока.

Согласно ГОСТ диск счетчика должен вращаться без остановки при нагрузке не более 0,5% от номинальной для счетчика класса точности 1,0 и 2,0 и 1% для счетчика класса 2, 5.

Чувствительность счетчика определяется при номинальном напряжении, номинальной частоте и cosφ= 1.