Print Shortlink

Электрические счётчики

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЧЁТЧИКИ.

Для измерения количества израсходованной энергии служат электрические счетчики. Количество работы, со­вершенной электрическим током, зависит, с одной сто­роны, от мощности нагрузки, а с другой стороны, от про­должительности включения ее.


Если нагрузку в 3 кВт включить на 1 час, то будет израсходовано энергии 3 кВт*ч. Если ту же нагрузку в 3 кВт включить на 2 ча­са, то расход энергии будет вдвое больше — 6 кВт*ч. При нагрузке, вдвое большей, т. е. при 6 кВт, расход энергии в обоих случаях будет также вдвое больше — 6 и 12 кВт*ч. Вообще, чтобы подсчитать расход энергии, нужно мощность нагрузки умножить на время включе­ния. Это можно записать в виде формулы:

W =  P * t

Электрический счетчик предназначается для учета расхода энергии W, следовательно, он должен быть так устроен, чтобы показания его зависели и от мощ­ности нагрузки, и от продолжительности включения. Показания ваттметра зависят от мощности, но не зависят от времени, они изменяются только при изменении нагрузки. Можно устройство ватт­метра видоизменить так, что появится возможность измерять расход энергии.

Изменённое устройство может служить счетчиком элек­трической энергии. Подвижную рамку в счетчиках назы­вают якорем. Число оборотов якоря счетчика в одну се­кунду, или скорость вращения, будет тем больше, чем больше мощность нагрузки, а полное число оборотов будет равно скорости, умноженной на время, т. е. оно зависит и от мощности и от продолжительности включе­ния этой нагрузки.

Пусть обмотки рассчитаны так, что при мощности в 100 кВт якорь вращается со скоростью 100 оборотов в час, следовательно, если включить нагрузку в 100 кВт на 1 час, то якорь сделает 100 оборотов, а расход энер­гии за это время составит 100 кВт*ч. Каждому обороту якоря будет соответствовать расход энергии в 1 кВт*ч. Если ту же нагрузку в 100 кВт включить на 2 часа, то расход энергии окажется равным 200 кВт*ч, а якорь сде­лает 200 оборотов, и в этом случае на один оборот якоря придется 1 кВт*ч. Если изменить не продолжитель­ность включения, а величину мощности, включив, напри­мер, нагрузку в 300 кВт на 1 час, то якорь станет вра­щаться втрое быстрее и сделает в течение часа 300 обо­ротов; расход энергии за это время будет 300 кВт*ч, ко­личество энергии, приходящееся на один оборот якоря, останется прежним — 1 кВт*ч. Таким образом, основным свойством счетчика оказывается то, что количество энер­гии, соответствующее одному обороту, остается всегда одним и тем же.

Число ватт-секунд, приходящееся на один оборот яко­ря, называется «постоянной» счетчика.

Постоянная всегда указывается на счетчиках особой надписью, например:

1  оборот якоря = 0,01 кВт*ч .

В этом случае постоянная счетчика будет

0,01*1 000 * 3 600 = 36 000 Вт сек/оборот.

Зная постоянную счетчика C и установив счетный ме­ханизм, подсчитывающий число оборотов якоря n, можно по его показаниям определить расход энергии:

W/n = C

Это уравнение выражает основное свойство  счётчика, на котором основано  и применение его для учёта энергии: Количество энергии P * t, приходящееся на один оборот якоря счётчика, является постоянной величиной. Величина С,  т. е. количество ватт-секунд,  приходящееся на один оборот якоря, называется  постоянной счётчика.

До недавнего  широкое применение имели индукционные счётчики,  т. к. являются  надёжными в эксплуатации, простыми в обращении и обслуживании, относительно дешёвыми. Сейчас на смену им приходят электронные счётчики.

Индукционные счётчики, имеющие одну движущую систему называются однофазными счётчиками электрической энергии и служат для учёта  электрической энергии в цепи одонофазного переменного тока, схема включения которого представлена на рис.1.

Рис. 1. Схема включения счётчика  в цепь одонофазного переменного тока.

Для учёта  электрической энергии в цепи трёхфазного переменного тока,  необходимо включить два или три счётчика по такой же схеме, какая применяется для измерения мощности ваттметрами. Для учёта энергии в четырёхпроводной сети ( с нулевым проводом ) необходимы три счётчика, включаемые по схеме, изображённой на рис. 2.

 

Рис.2. Схема учёта энергии в четырёхпроводной сети с помощью трёх однофазных счётчиков.

            Параллельные обмотки включаются на фазное напряжение, поэтому они должны быть рассчитаны на номинальное напряжение в  = 1.73 раза меньше напряжения между линейными проводами,  т. е. для учёта энергии в сети 220 В следует использовать однофазные счётчики на номинальное напряжение 127 В,  соответственно для сети 380 В на номинальное напряжение 220 В.

В трёхфазной сети без нулевого провода можно проводить с помощью трёх счётчиков однофазного тока, соединяя их параллельные обмотки в звезду, как показано на рис. 3.

 

Рис. 3. Схема учёта энергии в трёхпроводной сети с помощью трёх счётчиков однофазного тока.

Схема Арона для измерения мощности двумя ваттметрами в трёхпроводной сети пригодна и для учёта энергии счётчиками. На рис.4 показано соответствующее включение.

 

Рис. 4. Схема Арона для двух однофазных счётчиков.

Расход энергии при этом равен сумме показаний обоих счётчиков. При нагрузках с коэффициентом мощности больше 0,5 диски обоих счётчиков вращаются в правильном направлении ( по стрелке на циферблате ) . При cosФ = 0.5  диск одного из счётчиков прекращает вращаться, при дальнейшем уменьшении величины cosФ он вращается в направлении обратном нормальному и показания счётного механизма убывают. Если за некоторый промежуток времени один из счётчиков изменит сои показания на W1, а другой на  W2 ,  то расход энергии потребителем определяется по формуле

 

W =  W1, +/- W2

В той формуле двойной знак (+/-) показывает, что показания счётчиков складываются если они возрастали или вычитаются, если показания одного из счётчиков уменьшались.

Учёт энергии в трёхфазной сети тремя или двумя счётчиками однофазного тока связан с необходимостью вести отсчёт одновременно по двум или трём счётчикам и проводить необходимые вычисления. В этом отношении более удобны счётчики трёхфазного тока,  имеющие соответственно две или три движущие системы и называются трёхфазными счётчиками электрической энергии.

На одну общую ось насаживаются два диска, на которые действуют три отдельные движущие системы,  включённые как показано на рис. 5.

Рис. 5. Схема устройства и включения  трёхфазного счётчика для четырёхпроводной сети.

Каждая система ничем не отличается от движущей системы счётчиков однофазного тока. Благодаря общей оси действия их складываются, и показания счётного механизма соответствуютобщему расходу энергии в трёхфазной сети.

Для учёта энергии в трёхпроводной сети применяются счётчики, имеющие только две движущие системы, включённые по схеме Арона. Такой счётчик так же называется трёхфазным счётчиком электрической энергии. При коэффициенте мощности cosФ  больше 0.5  действия обоих систем на диск направлены в одну сторону, т. е. складываются; если cosФ  меньше 0.5, то одна из систем стремится вращать   диск в сторону , обратную нормальной, т. е. действие её вычитается из действия другой системы. Сложение или вычитание показаний счётчиков однофазного тока, включённых по схеме Арона в двухсистемном счётчике происходит автоматически.  Счётный механизм показывает непосредственно полный расход энергии абонентом.

Поделиться в соц. сетях

Опубликовать в Google Buzz
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники

Leave a Reply

Spam Protection by WP-SpamFree

мой твиттер