Дәріс. Электрлік энергияның шығынын өлшеу

Дәрістің мазмұны:

1. Электромеханикалық санағыштың жұмыс істеу принципі және оның өлшеу қателігін табу.

2. фазалық және 3 фазалық санағыштарды электрлік желіге қосу схемалары.

3. Электрондық санағыштар және олардың артықшылықтары.

Дәрістің мақсаты: электрлік энергияны санағыштардың жұмыс істеу принципін игеру және оларды электрлік желілерге қоса білу.

Энергияның шығыны деп электр пайдаланушыларға белгілі бір уақытта (сағ., сөтке, ай, жыл,) берілген қосынды қуатты айтады. Ол былайша жазылады

. (11.1)

Электрэнергияның шығынын әлбетте электрсанағыш арқылы өлшейді. Олар электрмеханикалық,электрондық не сандық түрде болады.

Электрмеханикалық санағыш интегралдық аспап болып индукциалық жүйеге жатады. Ол жылжымалы және жылжымалы емес бөліктерден тұрады. Оның жылжымалы емес бөлігі екі электрмагниттен тұрады: біреуі токтық, біреуі айналдырма момент алуға арналған кернеулік. Тұрақты магнит қарама-қарсы момент алу үшін қолданады. Санағыштың жылжымалы бөлігі алюминиден жасалған дөңгелектен тұрады. Ол дөңгелектің диаметрі 90 мм, қалыңдығы 1,2-1,5 мм, дөңгелек алюминийден жасалған оське бекітіледі.

Электрмагниттер – орамасы бар электротехникалық болаттан тұратын магниттік жүйелер. Токтық ораманың сымдары санағыштың номиналдық тоғына байланысты жуандау келеді. Оның орам саны да аз, электр желісімен бір тізбекке қосылады. Кернеулік орама диаметрі 0,08-0,12 мм жіңішке сымдардан жасалады, оның орамының саны 8-12 мыңнан асады және ол электр желісіне параллелдік түрде қосылады.

Электрмагниттерден пайда болған магниттік ағындар және дөңгелекті тесіп өтіп онда жасанды токтарды тудырады. Бұл токтармен айнымалы магниттік ағындар әсерлескенде дөңгелекте айналдырма момент пайда болады

(11.2)

мұндағы К_а – конструкциалық коэффициент.

Тежеуіш момент тұрақты магниттен пайда болады

(11.3)

мұндағы – конструкциалық коэффициент;

– тұрақты магниттің ағыны;

n – дөңгелектік жылдамдығы.

Орнықты болған кезде , энергияның шығынын былайша жазуға болады

. (11.4)

мұндағы N – дөңгелектің толық айналу саны;

С_Н – санағыштың номиналдық тұрақтысы, Вт.С/айналым.

Санағыштың номиналдық тұрақтысы С_z беріліс санымен табылады. Беріліс сан С_z электрлік санағыштың дөңгелегінің өлшем бірлігіне тең айналым саны. Әр электр санағыштың бетінде "1кВт·сағ = С_z айналым" деген жазу бар. Ол С_z 1кВт·сағ кететін айналым саны деген, тағы да айтқанда, көрсеткіштің 1кВт·сағ өзгергендегі айналымның саны. Санағыштың номинальдық тұрақтысының мәнін нормалағанда сандық қатардың мүшелерін, не ондық; не еселік бөліктерін алады. Мысалы: 120,150; 187,5, 240; 300; 375,480; 600; 750; 960 сияқты С_z білгеннен кейін С_Н табуға болады

= . (11.5)

Санағыштарға келесі метрологиялық сипаттамалар бекітілген: номиналдық кернеу – бұл кернеу санағыштың параметрлерін нормалағандағы басты кернеу. Ол 1 фазалық санағыштарға 127 және 220В тең, ал 3 фазалық санағыштарға 127,220,380 В тен. Кей кезде, ол 100 В тең, егер кернеулік орамаға өлшеуіш трансформаторды қоссақ; номиналдық ток - бұл ток санағыштың параметрлерін нормалаудың негізі болып саналады. Ол 1 не 3 фазалық санағыштарда 5 не 10А тең; басты қателік – бұл қателік белгілі жүктемеде санағыштың электр энергиясын өлшегендегі салыстырмалы қателігі

_W = (11.6)

мұнда - шындық тұрақты, оны ваттметр мен секундомермен өлшейді:

= . (11.7)

Мұндағы: – t cек. уақытында санағыштың дөңгелегінің айналымының бүтін саны;

– ваттметр көрсеткіші, Вт.

Санағыштың дөңгелегінің айналым санын оның шетіне салынған қара таңба арқылы білеміз. Ол таңба санағыштың қаптамасындағы орналасқан көрсету әйнегінде көрінеді. Аспаптың қалқаншасы көрсету әйнегіне жақын орналасады, онда санағыштың дөңгелегі мен санауыш механизімінің санды барабаны көрінеді. Қалқаншаға санағыштың паспорттық белгілері жазылған: беріліс саны, ГОСтың номері, зауыттық номері, жаслған жылы т.б. Санағыштың қаптамасының төмен жағында оны электр желісіне қосуға арналған қыспақтар орналасқан (11.1 сурет).

11.1 Сурет – Санағыштың жалпы көрінісі

Рұхсат берілген салыстырмалы қателікке байланысты электрсанағыштар әртүрлі дәлдік класпен шығарылады. Мысалы 1 фазалық СО – 5И индукциалық санағыш 2,5 дәлдік класына жатады, ГОСТ 65 70-60 оның сезімталдығы номиналдық токтың -нен кем емес. Оның санауының дәлдігі өлшейтін токтың шамасымен номиналдық токтан асқанда да сақталады.

Санағыштарды жеке жасалған сұлбалар арқылы қосады (11.2 сурет)

11.2 Сурет – Санағышты қосудың электрлік сұлбасы

3 фазалық электр тізбектеріндегі электр энергиясын есепке алу үшін 2 не 3 элементі санағыштарды қолданады. Бұл санағыштар екі не үш 1 фазалық механизмдердің жыйнағы болып саналады. Олардың айналдыру моменті бір жылжымалы бөлікке әсер етеді. Жалпы айналдыру момент бөлек элементтердің айналдыру моменттерінің қосындысы болып саналады. Конструкция жағынан 2 элементті санағыштар 1 не 2 дөңгелекті болып жасалуы мүмкін.

11.3 Сурет – 3 фазалық санағышты қосу сұлбасы

РУ-8-10 кВ та электр энергиясының шығынын өлшеу үшін дәлдік класы 1,0 санағыштар қолданады, бірақ олар желіге өлшеуіш трансформатор арқылы қосылады (11.4 сурет).

11.4 Сурет – 3 фазалық санағышты жоғары кернеулі РУ қосу

Қазіргі кезде электр энергиясының шығынын өлшеу үшін электрондық санағыштар қолданады. Соның бірі көпфункциалық микропроцессорлық электрондық санағыш "Альфа".

Олар келесі жағдайларды қамтамасыз етеді:

а) 0,2 және 0,5 дәлдік класпен 4 нарықтық зонада эл. шығынын өлшеу;

б) Активтік және реактивтік энергиялар мен қуаттарды екі бағытта өлшеу;

в) Ертеңгі және кешкі сағаттардағы қуаттың максималдық шамасын өлшеу;

г) Жүктеменің графигін жазу және санағыштың жанында сақтау;

д) Өлшеудің нәтижелерін сандық байланыс кналдарға жіберу.

Егер элементтік базаны және ақпаратты өңдеу алгоритімін керекті түрде алса электрондық санағыштардың дәлдік класы өте жоғары болу мүмкін. Олардың арқасында статистикалық зерттеулер жүргізуге болады: жүктеменің пайдаланатын орташа қуатын және оның дисперсиясына жиналған энергия туралы ақпаратты сақтау. Олар электрмеханикалық санағыштарға қарағанда жеңіл, көлемі аз, онан кейін сандық дисплейді қолданғаннан кейін көрсеткішті байқау пайдаланушыларға оңтайлы (11.5 сурет).

11.5 Сурет – Электрондық санағыштың жалпы көрінісі