Uređaji za mjerenje električne energije - vrste i vrste, glavne karakteristike

Električna energija prenosi se na ogromnim udaljenostima između različitih stanja, a distribuira se i troši na najneočekivanijim mjestima i količinama. Svi ti procesi zahtijevaju automatsko računovodstvo prolaznih kapaciteta i izvedenih radova. Stanje energetskog sustava neprestano se mijenja. Potrebno je analizirati i kompetentno upravljati glavnim tehničkim parametrima.

Mjerenje trenutne snage dodjeljuje se vatmetrima, čija je mjerna jedinica 1 vat, a rad obavljen u određenom vremenskom razdoblju dodijeljen je brojilima koji uzimaju u obzir broj vata na sat.

Ovisno o količini energije koja se uzima u obzir, uređaji djeluju unutar kilo-, mega-, gigo- ili tera-jedinica. To vam omogućuje:

• pomoću jednog glavnog metra smještenog na trafostanici koji omogućuje napajanje velikog modernog grada za procjenu terabajta kilovat-sati potrošenih na potrošnju svih stanova i proizvodnih poduzeća administrativnog industrijskog i stambenog centra;

• veliki broj uređaja instaliranih unutar svakog stana ili proizvodnje, uzimaju u obzir njihovu pojedinačnu potrošnju.

Wattmetri i brojači djeluju zbog informacija o stanju vektora struje i napona u strujnom krugu koji im se neprekidno napaja, a koje osiguravaju odgovarajući senzori - mjerni transformatori u krugovima izmjeničnih struja ili istosmjerni pretvarači.

Načelo rada bilo kojeg brojača može se predstaviti u pojednostavljenoj shemi blokova koja se sastoji od:

• ulazni i izlazni krugovi;

• unutarnji krug.

Brojila električne energije podijeljena su u dvije velike grupe koje djeluju u mrežama:

1. izmjenični napon industrijske frekvencije;

2. istosmjerna struja.

Prva kategorija ovih uređaja je najbrojnija. S njom započinjemo kratki pregled raznih modela.

Mjerači izmjenične struje

Ova klasa brojača prema dizajnu podijeljena je u tri vrste:

1. indukcija, koja djeluje od kraja devetnaestog stoljeća;

2. elektronički uređaji koji su se pojavili ne tako davno;

3. hibridni proizvodi koji u svom dizajnu kombiniraju digitalnu tehnologiju s indukcijskim ili električnim mjernim dijelom i mehaničkim mjernim uređajem.

Uređaji za mjerenje indukcije

Princip rada takvog brojača temelji se na interakciji magnetskih polja. stvoreni elektromagnetima strujne zavojnice ugrađene u krug opterećenja i naponskom zavojnicom spojenom paralelno s krugom napajanja.

Oni stvaraju ukupni magnetski tok proporcionalan vrijednosti snage koja prolazi kroz brojilo. U području djelovanja je tanki aluminijski disk ugrađen u rotacijski ležaj. Ona reagira na veličinu i smjer stvorenog polja sile i okreće se oko vlastite osi.

Brzina i smjer kretanja ovog diska odgovaraju vrijednosti primijenjene snage. S njim je povezana kinematska shema koja se sastoji od sustava zupčanika i kotača s digitalnim pokazateljima koji označavaju broj izvršenih okretaja, a koji djeluju kao jednostavan mehanizam za brojanje.

Jednofazni indukcijski mjerač, značajke uređaja

Dizajn najčešćeg indukcijskog brojila, dizajniran za jednofazni mrežni izvor napajanja, prikazan je u nesklopljenom obliku na slici, a sastoji se od dvije kombinirane fotografije.

Sve glavne tehnološke jedinice označene su pokazivačima, a električni dijagram unutarnjih spojeva, ulaznih i izlaznih krugova prikazan je na sljedećoj slici.

Vijak napona instaliran ispod poklopca mora se uvijek zategnuti tijekom rada brojila. Koriste ga samo zaposlenici električnih laboratorija prilikom obavljanja posebnih tehnoloških operacija - provjere uređaja.

Ovdje su prethodno opisani uređaji, princip rada i značajke rada električnih brojila:

Kako pravilno spojiti mjerač električne energije

Kako uzeti očitanja s brojila električne energije

Električni indukcijski brojili ove vrste uspješno modificiraju svoje resurse u stambenim zgradama i stanovima ljudi. Povezani su u razvodnim pločama prema standardnoj shemi preko jednopolnih prekidača i paketnog prekidača.

Dizajnerske karakteristike trofaznog indukcijskog brojila

Uređaj ovog mjernog uređaja u potpunosti je u skladu s jednofaznim modelima, osim što magnetska polja stvorena zavojnicama struja i napona sve tri faze energetskog kruga strujnog kruga sudjeluju u stvaranju ukupnog magnetskog toka koji utječe na rotaciju aluminijskog diska.

Zbog toga se povećava broj dijelova unutar kućišta, a oni su gušći. Aluminijski disk je također udvostručen. Dijagram povezivanja strujnih i naponskih zavojnica izvodi se prema prethodnoj opciji spajanja, ali uzimajući u obzir zbroj magnetskih tokova iz svakog pojedinog.

Isti učinak može se postići ako su umjesto jednog trofaznog brojila u svaku fazu sustava uključeni jednofazni uređaji. Međutim, u ovom ćete se slučaju morati baviti ručnim dodavanjem njihovih rezultata. Kod trofaznog indukcijskog brojila, ovu operaciju automatski obavlja jedan mehanizam za brojanje.

Trofazni indukcijski brojili mogu se izvesti u dvije vrste za povezivanje:

1. odmah na strujne krugove, čija se snaga mora uzeti u obzir;

2. putem mjernih transformatora napona i struje.

Uređaji prve vrste koriste se u strujnim krugovima od 0,4 kV sa opterećenjima koja ne mogu naštetiti vodomjeru s malom količinom oštećenja. Djeluju u garažama, malim radionicama, privatnim kućama i nazivaju se uređajima za izravno priključivanje.

Shema krugova električnih krugova takvog uređaja u centrali je prikazana na sljedećoj slici.

Svi drugi uređaji za indukcijsko mjerenje djeluju izravno putem mjerenja strujnih ili naponskih transformatora, ovisno o specifičnim uvjetima elektroenergetskog sustava ili zajedničkom upotrebom.

Izgled ploče starog indukcijskog brojila sličnog tipa (SAZU-IT) prikazan je na fotografiji.

Radi u sekundarnim krugovima s mjernim transformatorima struje nazivne vrijednosti od 5 ampera i naponskim transformatorima - 100 volti između faza.

Slovo "A" u nazivu vrste uređaja "SAZU" znači da je uređaj oblikovan tako da vodi računa o aktivnoj komponenti ukupne snage. Mjerenja reaktivne komponente uključene u druge vrste uređaja, uključujući slovo "P". Označeni su tipom "SRZU-IT".

Gornji primjer s oznakom trofaznih indukcijskih brojila ukazuje na to da njihov dizajn ne može uzeti u obzir količinu ukupne snage potrošene na radu. Da biste odredili njegovu vrijednost, potrebno je uzeti očitanja iz mjerača aktivne i jalove energije i izvesti matematičke proračune prema pripremljenim tablicama ili formulama.

Ovaj postupak zahtijeva sudjelovanje velikog broja ljudi, ne isključuje česte pogreške i naporan je. Nove tehnologije i mjerni uređaji koji rade na poluvodičkim elementima štede ga od provođenja.

Stari indukcijski brojila gotovo su se prestala proizvoditi u industrijskim razmjerima. Oni jednostavno modificiraju svoje resurse kao dio radne električne opreme. Oni se više ne koriste na novoinstaliranim i puštenim u pogon kompleksima, već se ugrađuju novi, moderni modeli.

Elektronički mjerni uređaji

Da bi se zamijenili mjerači indukcijskog tipa, danas se proizvode mnogi elektronički uređaji, dizajnirani za rad u kućanskoj mreži ili kao dio mjernih kompleksa složene industrijske opreme koja troši ogromnu snagu.

U svom radu stalno analiziraju stanje aktivnih i reaktivnih komponenata pune snage na temelju vektorskih dijagrama struja i napona. Pomoću njih izračunava se ukupna snaga i sve vrijednosti bilježe se u memoriji uređaja. Iz njega možete pregledati ove podatke u pravo vrijeme.

Dvije vrste zajedničkih elektroničkih računovodstvenih sustava

Prema vrsti mjerenja kompozitnih ulaznih količina, elektronički brojila proizvode:

• s ugrađenim mjernim transformatorima struje i napona;

• s mjernim senzorima.

Uređaji s integriranim mjernim transformatorima

Shematski dijagram elektroničkog jednofaznog brojila prikazan na slici.

Mikrokontroler obrađuje signale strujnih i naponskih transformatora putem pretvarača i daje odgovarajuće naredbe za:

• prikaz s prikazom informacija;

• elektronički relej koji prebacuje unutarnji krug;

• RAM RAM-a, koji ima informacijsku vezu s optičkim priključkom za prijenos tehničkih parametara putem komunikacijskih kanala.

Uređaji s integriranim senzorima

Ovo je još jedan dizajn elektronskog brojila. Njezin krug djeluje na temelju senzora:

• struja, koja se sastoji od običnog šanta kroz koji teče cijelo opterećenje strujnog kruga;

• napon koji djeluje na principu jednostavnog razdjelnika.

Strujni i naponski signali koji dolaze iz ovih senzora vrlo su mali. Stoga se pojačavaju posebnim uređajem koji se temelji na visoko preciznom elektroničkom krugu i napajaju se s amplitudno-digitalnim pretvorbenim jedinicama. Nakon njih se signali množe, filtriraju i šalju na odgovarajuće uređaje za integraciju, prikaz, pretvorbu i daljnji prijenos raznim korisnicima.

Brojači koji rade na ovom principu imaju nešto nižu klasu točnosti, ali potpuno udovoljavaju tehničkim standardima i zahtjevima.

Princip uporabe senzora struje i napona umjesto mjernih transformatora omogućuje stvaranje ove vrste mjernih uređaja za sklopove ne samo izmjenične, već i istosmjerne struje, što uvelike proširuje njihove radne sposobnosti.

Na toj su se osnovi počeli pojavljivati ​​projektiri brojila koji se mogu koristiti u obje vrste sustava napajanja istosmjernim i izmjeničnim naponom.

Tarifa modernih mjernih uređaja

Zbog mogućnosti programiranja algoritma rada, elektronički mjerač može uzeti u obzir potrošnju energije u doba dana. To stvara interes stanovništva da smanji potrošnju električne energije tijekom najintenzivnijih sati šetnje i tako istovari opterećenje stvoreno za organizacije koje opskrbljuju energijom.

Među elektronskim mjernim uređajima postoje modeli koji imaju različite mogućnosti tarifnog sustava. Najveće sposobnosti posjeduju brojila, koja omogućuju fleksibilno reprogramiranje mjernog uređaja za promjenu tarifa električnih mreža uzimajući u obzir doba godine, praznike, razne popuste vikendom.

Rad brojila električne energije u skladu s tarifnim sustavom je koristan za potrošače - štedi se novac za plaćanje električne energije i za opskrbljujuće organizacije - vršno opterećenje se smanjuje.

Pogledajte i ovu temu:

Kako je uređen i radi elektronički brojilo električne energije

Dizajnerske značajke industrijskih mjernih uređaja za visokonaponske krugove

Kao primjer takvog uređaja razmotrite bjelorusku šaltersku marku Gran-Electro SS-301.

Ima mnogo korisnih funkcija za korisnike. Kao i obični kućni mjerni uređaji, on je brtvljen i periodično kalibriran.

Unutar kućišta nema pomičnih mehaničkih elemenata. Sav rad zasnovan je na korištenju elektroničkih ploča i mikroprocesorskih tehnologija. Mjerni transformatori sudjeluju u obradi ulaznih strujnih signala.

Ovi uređaji posebnu pozornost posvećuju pouzdanosti i zaštiti od informacijske sigurnosti. Da bi ga sačuvali uvode se:

1. dvofazni sustav za brtvljenje unutarnjih ploča;

2. shema na pet nivoa organizacije pristupa lozinkama.

Sustav punjenja izvodi se u dva stupnja:

1. pristup tijelu ovog brojila odmah je ograničen u tvornici nakon završetka njegovih tehničkih ispitivanja i završetka državne provjere s izvršenjem protokola;

2. Predstavnici energetskog nadzora ili tvrtke za opskrbu energijom blokiraju pristup priključnim žicama do terminala.

Štoviše, u algoritmu rada uređaja postoji tehnološka operacija koja fiksira u elektroničkoj memoriji uređaja sve događaje povezane s uklanjanjem i ugradnjom poklopca terminalnog bloka s tačnim vezanjem po datumu i vremenu.

Shema kontrole pristupa lozinkom

Sustav omogućuje razlikovanje prava korisnika uređaja i odvajanje ih prema pristupu postavkama brojila stvaranjem razina:

• nula, što omogućuje uklanjanje ograničenja u gledanju podataka lokalno ili na daljinu, vremensku sinkronizaciju, ispravljanje pokazatelja. Pravo se daje ovlaštenim korisnicima uređaja;

• prvi, koji vam omogućuje postavljanje opreme na mjestu instalacije i upisivanje u radnu memoriju postavki operativnih parametara koji ne utječu na karakteristike komercijalne uporabe;

• drugi, koji omogućava pristup informacijama uređaja predstavnicima energetskog nadzora nakon njegova podešavanja i pripreme za puštanje u pogon;

• treći, koji daje pravo uklanjanja i instaliranja poklopca sa terminalnog bloka za pristup terminalima ili optičkom priključku;

• četvrto, pružanje mogućnosti pristupa ploči uređaja za instaliranje ili zamjenu hardverskih ključeva, uklanjanje svih brtvi, obavljanje poslova s ​​optičkim priključkom, nadogradnja konfiguracije, kalibracija korekcijskih faktora.

Načini povezivanja industrijskih brojila u energetskim poduzećima

Za rad mjernih uređaja stvaraju se razgranati sekundarni krugovi mjernih lanaca pomoću visoko preciznih transformatora struje i napona.

Mali ulomak takvog kruga za trenutne krugove Gran-Electro SS-301 metra prikazan je na slici. Preuzeto je iz radne dokumentacije.

Za isti mjerač dolje je prikazan fragment priključnih krugova napona.

Kombinacija mjernih uređaja u jedinstveni sustav automatiziranog mjernog i upravljačkog sustava

Sustav automatiziranog upravljanja i mjerenja električne energije počeo se brzo razvijati zahvaljujući mogućnostima elektronskih brojila i razvoju metoda za daljinski prijenos informacija. Za spajanje mjernih uređaja indukcijskog sustava razvijaju se posebni senzori.

Glavni cilj ASKUE sustava je brzo prikupljanje informacija u jednom kontrolnom centru. Istodobno, prima protoke podataka od svih potrošača postojećih trafostanica. Sadrže informacije o pitanjima potrošenih i opskrbljenih kapaciteta s mogućnošću analize metoda njegove proizvodnje i distribucije, izračunavanja troškova i obračuna ekonomskih pokazatelja.

Za rješavanje organizacijskih pitanja ASKUE sustava osigurano je:

• ugradnja visoko preciznih mjernih uređaja na mjesta mjerenja električne energije;

• prijenos podataka s njih vrši se digitalnim signalima pomoću "dodavača" koji imaju memoriju sa slučajnim pristupom;

• organizacija komunikacijskog sustava preko ožičenih i radijskih kanala;

• provedba sheme obrade primljenih informacija.

DC brojila električne energije

Modeli brojila ove klase bilježe energiju u različitim tehnološkim načinima, ali najčešće se koriste na električnim voznim sredstvima gradskog prijevoza i na željeznici.

Stvorene su na osnovi elektrodinamičkog sustava.

Glavno načelo rada takvih brojila je interakcija sila magnetskog toka formiranih od dva svitka:

1. prvi je trajno fiksiran;

2. drugi ima sposobnost rotacije pod utjecajem magnetskog toka čija je veličina proporcionalno ovisna o vrijednosti struje koja struji duž kruga.

Parametri rotacije zavojnice prenose se u mehanizam za brojanje i uzimaju se u obzir pri potrošnji električne energije.

Vidi također: Načini uštede električne energije u stanu i privatnoj kući