Измерение электроэнергии в однофазных и трехфазных сетях
Счетчики индукционной системы для измерения расхода электрической энергии в однофазных, трёхфазных сетях. Схема включения ваттметра. Точность измерительных приборов. Особенности установки счетчиков. Деление нагрузки в квартирах на группы, примеры щитков.
Рубрика | Производство и технологии |
Вид | контрольная работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 31.05.2012 |
Размер файла | 291,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Введение
Электротехника -- техническая наука, изучающая получение, распределение, преобразование и использование электрической энергии. Электротехника выделилась в самостоятельную науку из физики в конце XIX века, после комерциализации телеграфа и передачи электрической энергии. В настоящее время электротехника включает в себя несколько наук: энергетику, электронику, системы управления.
Энергетика наука о выработке, передаче и потреблении электрической энергии, а также о разработке устройств для этих целей. К таким устройствам относят: трансформаторы, электрические генераторы, электродвигатели, и электронику для управления силовыми приводами. Многие государства мира имеют электрическую сеть, называемую электроэнергетической системой, которая соединяет множество генераторов с потребителями энергии. Потребители получают энергию из сети, не тратя ресурсы на выработку своей собственной энергии. Энергетики работают как над проектированием и обслуживанием сети, так и над энергетическими системами, присоединёнными к сети. Такие системы называются внутрисетевыми и могут как поставлять энергию в сеть, так и потреблять её. Энергетики работают также и над системами не присоединёнными к сети, называемиыми внесетевыми, которые в некоторых случаях являются более предпочтительными, чем внутрисетевые системы. Имеется перспектива создания энергетических систем, контролируемых со спутника, имеющих обратную связь в реальном времени, что позволит избежать скачков напряжения и предотвратить нарушения энергоснабжения.
Задачами автоматических систем управления является моделирование различных динамических систем и разработка контроллеров, которые заставляют эти системы работать нужным образом. Для создания таких устройств могут использоваться электрические схемы, процессоры цифровой обработки сигналов, микроконтроллеры и программируемые логические контроллеры. Системы управления имеют широкую область применения от бортовых систем и энергетических установок на коммерческих авиалайнерах до автоматов постоянной скорости, имеющихся во множестве современных автомобилей. Также автоматика играет важную роль в автоматизации промышленного производства. Инженеры часто используют обратную связь при проектировании систем управления. Например в автомобиле с автоматом постоянной скорости скорость транспортного средства постоянно отслеживается и данные передаются системе, которая соответственно регулирует выходную мощность двигателя. Если имеется стандартная система обратной связи, можно использовать теорию управления для определения того, как система должна реагировать на поступающую информацию.
Электроника затрагивает вопросы разработки и тестирования электронных цепей, в которых в качестве компонентов используются резисторы, конденсаторы, индукторы, диоды и транзисторы с целью получения заданной функциональности. Резонансный контур, который позволяет отфильтровывать все радио сигналы кроме заданной станции является одним из примеров таких цепей.
Какие же новые виды энергии будут применяться или уже применяются в качестве основных при совершении научно-технической революции? Новыми видами энергии, которые нашли, находят или найдут в будущем широкое применение, которые стали или станут основными видами энергии, являются: электроэнергия (вторичная форма энергии), атомная, в том числе термоядерная энергия, энергия внутриземного тепла и энергия солнечного излучения (первичные формы энергии). Все эти виды энергии применяются и в настоящее время, но их применение, за исключением электроэнергии, является незначительным, особенно солнечной энергии и энергии внутриземного тепла. Однако не вызывает сомнения, что при дальнейшем развитии научно-технической революции (совершении технологического переворота) новые виды энергии не только займут место основных видов энергии, но и постепенно вытеснят те виды энергии, которые широко применялись до научно-технической революции. Из новых видов энергии широчайшее применение получила электроэнергия, в которую преобразуется примерно половина производимой тепловой энергии. Так, в 1970 г. производство тепловой энергии в СССР, в перерасчете на электроэнергию, централизованными источниками составило 1507 млрд.квт.ч.
Из первичных видов энергии широкое распространение получила лишь атомная энергия (на основе деления ядер тяжелых атомов). Количество электроэнергии, вырабатываемой атомными электростанциями, уже находится примерно на одном уровне с количеством электроэнергии, вырабатываемой гидроэлектростанциями. Последние дают в мировом производстве электроэнергии 5,6% (в 1974 г.), выработка же электроэнергии атомными электростанциями составляет (в 1972 г.): в Японии - 2,2%, в США и ФРГ - 3,3%, во Франции - 8,5% и в Англии - 11,1% от всей мировой выработки электроэнергии. В СССР выработка электроэнергии атомными электростанциями составляла в 1970 г. - 0,5% (3,5 млрд.квт.ч.), а в 1975 г. - 2,35% (25 млрд.квт.ч.), т.е. увеличилась за 5 лет в 7 раз (23-131). применяются сейчас.
Величайшим достижением в развитии электротехники и применении электроэнергии явилось непосредственное применении последней в технологических процессах общественного производства. С этого времени начинается новый этап в применении электроэнергии и развитии электротехники. Если раньше электроэнергия применялась в электромеханической, электронагревательной и электронной технике, то теперь она становится прямым участником целого ряда технологических процессов.
1. Измерение расхода электрической энергии в однофазных и трёхфазных сетях
Для измерения расхода электрической энергии переменного тока применяют счетчики индукционной системы. Схема включения счетчика в сеть подобна схеме включения ваттметра, т. е. одна обмотка счетчика включается последовательно с нагрузкой, а вторая -- параллельно ей. В отличие от ваттметров в цепи параллельной обмотки никаких добавочных сопротивлений нет, так как для создания вращающего магнитного поля токи в двух катушках должны быть сдвинуты по фазе на угол, близкий к 90°. На таблице счетчика указано напряжение, ток, частота, на которые он рассчитан, в каких единицах измеряют энергию, какому количеству оборотов диска соответствует расход энергии в 1 кВт-ч
Индукционные приборы в настоящее время служат для измерения расхода электрической энергии в цепях переменного тока.
Действие индукционного счетчика основано на взаимодействии вихревых токов с вращающимся магнитным полем.
Основными деталями индукционного счетчика являются два
электромагнита 1и 2, подвижный алюминиевый диск 5, редуктор 3, счетный механизм 4 и тормозной магнит 6 (рис. 1).
Магнитная система электромагнитов 1 и 2 имеет воздушные зазоры, причем катушка электромагнита 1 включается с нагрузкой последовательно, а катушка электромагнита 2 -- параллельно. При определенном расположении электромагнитов между их полюсами создается вращающееся магнитное поле, в котором размещен свободно вращающийся алюминиевый диск. Вращающееся магнитное поле, пронизывая алюминиевый диск, индуктирует в нем вихревые токи. В результате взаимодействия вихревых токов с вращающимся магнитным полем возникает механическая сила, которая приводит диск 5 во вращение.
Рис. 1. Счётчик электрической энергии: 1 и 2 - электромагниты, 3 - редуктор, 4 - счетный механизм, 5 - диск, 6 - тормозной магнит.
Сила взаимодействия между вихревыми токами и вращающимся магнитным полем пропорциональна произведению мгновенных значений тока и напряжения, т. е. мощности токоприемников: Мвр= kР, где k -- постоянный коэффициент.
Чтобы скорость вращения диска была пропорциональна мощности токоприемников, применен тормозной магнит 6.
В диске при вращении его между полюсами тормозного магнита индуктируются вихревые токи, которые, взаимодействуя с магнитным полем магнита, создают противодействующий момент, пропорциональный частоте вращения диска. Чем быстрее вращается диск, тем больше сила его торможения.
Частота вращения диска становится постоянной, когда вращаю-
щий момент уравновешивается тормозящим моментом. Счетный механизм прибора измеряет число оборотов диска, т. е. величину, пропорциональную энергии, расходуемой на работу токоприемника.
Для измерения мощности в цепи постоянного тока не требуется специального прибора, так как мощность Р=UI легко может быть подсчитана по показаниям вольтметра и амперметра.
В цепи переменного тока мощность зависит не только от напряжения и тока, но и от сдвига фаз между ними: Р=UIcosц. Поэтому произведение напряжения и тока не определяет мощности, для измерения которой необходим ваттметр электродинамической или ферро-динамической системы. В электродинамическом ваттметре неподвижная катушка включается последовательно с нагрузкой Rн, а подвижная снабжается добавочным сопротивлением Rд и включается параллельно нагрузке (рис. 2).
Рис.2. Схема включения ваттметра
Таким образом, мгновенное значение тока неподвижной катушки равно току нагрузки, а ток подвижной катушки пропорционален напряжению на зажимах приемника и должен совпадать с напряжением по фазе. Чтобы ток совпадал по фазе с напряжением, добавочное активное сопротивление Rд должно быть много больше индуктивного сопротивления самой обмотки, что дает возможность считать сопротивление цепи напряжения безреактивным.
Вращающий момент у электродинамического ваттметра пропорционален произведению напряжения и тока. При включении ваттметра в цепь переменного тока на вращающий момент не влияет одновременное изменение направления тока в обеих катушках, но если поменять местами зажимы одной из двух катушек ваттметра, то это изменит фазу тока в этой катушке на 180° и направление вращающего момента. Для предупреждения возможности неправильного включения ваттметра относительные «начала» двух катушек ваттметра (генераторные зажимы), присоединенные к одному и тому же полюсу источника, отмечаются у зажимов прибора знаком звездочка (*); концы этих катушек присоединены к разным полюсам нагрузки. Электродинамические ваттметры используются как в цепях переменного, так и постоянного тока. Ферродинамические ваттметры обладают меньшей точностью и в цепях постоянного тока непригодны из-за влияния гистерезиса.
2. О точности счетчиков
Точность измерительных приборов определяется так называемым классом точности. Наиболее распространённые квартирные счётчики имеют класс точности 2,5.Это значит, что совершенно исправный счетчик может учитывать на 2,5 больше или меньше его номинальной мощности.
Пример. Идеальный счетчик на 220 В, 5 А должен за 1 ч учесть: 220 х 5 = 1100 Вт-ч. Но, принимая во внимание класс точности, исправным нужно считать счетчик, учитывающий при тех же условиях: 1100 + (1100 х 2,5) : 100 = 7/27,5 Вт-ч, и 1100 - (1100 х 2,5) : 100 = 7072,5 Вт-ч.
Исправный счетчик должен работать в пределах класса точности при допустимых перегрузках. При малых нагрузках точность показаний снижается, а при очень малых нагрузках диск исправного счетчика может не вращаться.
Обозначения на приборной панели электрического счетчика
Тип счетчика.
Товарный знак и логотип завода-изготовителя.
Класс точности прибора.
Напряжение сети.
Номинальный ток -- ток, на котором измеряются характеристики счетчика.
Максимально допустимый ток.
Частота переменного тока.
Число оборотов диска на 1 кВт*ч израсходованной электроэнергии.
Направление вращения диска.
Порядковый номер прибора и год его изготовления.
Знак, указывающий, что прибор имеет сертификат качества.
Знак, указывающий, что прибор имеет сертификат и внесен в Государственный реестр средств измерения.
Обозначение примененного в нижнем подшипнике диска опоры из двух камней.
Условное обозначение двойной изоляции, повышающей безопасность прибора.
Знак, указывающий, что счетчик однофазный.
Счетный механизм, показывающий число полных киловатт- часов с десятыми долями (после запятой).
3. Особенности установки счетчиков
Счетчики должны быть непосредственного включения и иметь пломбу с клеймом госповерителя давностью на момент установки не более: трехфазные -- 12 месяцев, однофазные -- 2 лет. В жилых зданиях квартирного типа; следует устанавливать один однофазный счетчик на каждую квартиру.
В жилых домах, принадлежащих гражданам на правах | личной собственности, допускается установка трехфазных счетчиков по специальному разрешению энергоснабжающей организации, при этом на осветительную нагрузку устанавливается однофазный счетчик.
Подключение счетчиков в сеть производится в соответствии с принятой схемой (на внутренней стороне крышки 1 зажимной коробки), соблюдая последовательность фаз. В сетях 220 В, в которых предусматривается длительная работа в режиме неравномерных нагрузок фаз, следует применять трехфазные четырехпроводные счетчики.
Для измерения и учета количества электроэнергии в однофазных сетях напряжением 220 В применяются однофазные счетчики типов СО-И446, СО-5У и др., в трехфазных и четырехпроводных сетях используются счетчики серий САЗ и СА4, а также счетчики реактивной энергии серии СР. В настоящее время в домах наиболее распространены счетчики типа СО-И446. Им на смену приходят электронные счетчики.
4. Щиток счетчика
На щитке счетчика написаны:
обозначение, например, для квартирных счетчиков СО-2, СО-5 и т.п., где буквы СО -- счетчик однофазный;
наименование единицы учета электроэнергии, например, киловатт-часы;
номинальное напряжение, например, 220В, ток, например, 5 А, частота -- 50 Гц;
максимальный ток, при котором погрешность учета не; выходит из класса точности (см. ниже). Значения токов пишут в строчку.
Пример. На щитке написано 5-15 А. Это обозначает, что 5 А -- номинальный, а 15 А -- максимальный: токи. В старых счетчиках значение максимального тока указано в скобках, например, 5 (15) А. Если максимальный ток не указан, то счетчик допускает двойную нагрузку, по сравнению с номинальной.
класс точности -- арабские цифры в кружке, например, 2,5;
передаточное число счетчика, например 1 кВт-ч = 1250 .оборотов диска. Для удобства счета числа оборотов на ребре диска имеется метка. Стрелка у прорези диска указывает направление ^ращения (слева направо), при котором показания счетного механизма увеличиваются;
номер счетчика и год его изготовления.
Схема включения счетчика расположена на обратной стороне коробки, с зажимами.
5. Каким образом должен быть включен счетчик
На рис. 3 дан пример деления нагрузки в квартирах на группы и изображены два счетчика: общий - для всей квартиры и контрольный, учитывающий расход электроэнергии только двух комнат № 3 и 4. Подробная схема включения этих счетчиков приведена на рис. 4. Номера комнат, указанные на этой схеме, соответствуют рис. 3.
Общий счетчик учитывает расход электроэнергии во всей квартире, так как через его токовую обмотку 1 проходит ток всех потребителей. Контрольный счетчик учитывает расход только в комнатах № 3 и 4, так как через его токовую обмотку 2 проходит ток потребителей этих комнат.
Обратите внимание: через токовую обмотку счетчика обязательно должна проходить фаза. Предохранители могут быть заменены автоматическими выключателями по любому из вариантов. Предохранители, показанные штриховой линией, после контрольного счетчика, строго говоря, не нужны, но их обычно оставляют, так как они (или автоматические выключатели) уже имеются на стандартных квартирных щитках (см. рис. 3.).
Рис. 3. Пример деления нагрузки в квартирах на группы. Примеры Щитков
6. ТБ в цепях измерения и контроля
измерение электрическая энергия сеть
В цепях измерения, сигнализации, управления, релейной защиты и автоматики работает персонал специализированной службы.
Работа в цепях трансформаторов тока на включенном присоединении опасна. Нельзя даже кратковременно размыкать цепь вторичной обмотки трансформаторов тока, так как при этом нарушается баланс магнитных потоков в сердечнике трансформаторов тока и первичный ток становится током намагничивания. Ток намагничивания перегревает железо трансформатора тока, наводит в его вторичной обмотке высокое - напряжение, опасное для рабочих. Поэтому до начала .работы цепи вторичных обмоток трансформаторов тока замыкают накоротко (рис. 5)
Рис. 5. Закорачивание вторичных цепей трансформаторов тока на клеммной сборке: 1-- винты, 2 -- наконечники, 3 -- отвертка с изолированное ручкой а стержнем.
Для короткого замыкания к зажимам присоединяют металлические провода с наконечниками. Эту работу выполняют отверткой с изолирующей ручкой и изолированным стержнем; при этом стоят на резиновом коврике. Вторичную обмотку трансформаторов тока и трансформаторов напряжения заземляют. Заземление вторичных обмоток является защитой при возможном пробое высшего напряжения на обмотку низшего напряжения. Поэтому нельзя отсоединять это заземление, за исключением случая, когда присоединение отключено.
Работы по проверке цепей измерения, управления, сигнализации, защиты и автоматики в распределительных устройствах и на пусковых установках электродвигателей проводят по нарядам; в помещении, где токоведущие части напряжением выше 1000 В ограждены или отсутствуют, -- без наряда, по распоряжению с записью его в оперативном журнале. Работа производится не менее, чем двумя лицами, старший из которых должен иметь IV квалификационную группу. При проверках разветвленных цепей защиты и автоматики в электроустановках напряжением выше 1000 В может работать одно лицо, имеющее III ква-лификационную группу. В этом случае работник должен соблюдать особую осторожность и строго выполнять правила безопасности.
Список использованной литературы:
1. Умов П.А., Обслуживание городских электрических сетей. Учебник для проф.-техн. учеб. заведений и подгот. рабочих на производстве. Изд. 3-е, испр. и доп. М., «Высшая школа», 1974.
2. Голыгин, А.Ф. Устройство и обслуживание электрооборудования промышленных предприятий / А.Ф. Голыгин, Л.А. Ильяшенко. М., 1987.
3. Гуревич, Б.М. Справочник по электронике для молодого рабочего/ Б.М. Гуревич, Н.С. Иваненко. М., 1987.
4. Задачник по электротехнике / П.Н. Новиков (и др.|. М., 1992.
5. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей и правила техники безопасности при эсплуатации электроустановок потребителей. М., 1998.
6. Китаев В.Е., Электротехника с основами промышленной электроники. М., «Высшая школа», 1980.
7. Краевскоя, Н.П. Русско-белорусский словарь электротехнических терминов / Н.П. Краевская, Е.В. Гринберг, В.П. Красней. Мн., 1993.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Сущность и назначение измерительных приборов, их виды. Классификация и принцип действия механических тахометров. Характеристика центробежных измерительных приборов. Магнитоиндукционные и электрические тахометры, счетчики оборотов, их сервисные функции.
реферат [394,8 K], добавлен 04.05.2017Измерение расхода жидких и газообразных энергоносителей. Критерии классификации расходомеров и счетчиков. Погрешность измерения расхода у меточных расходомеров. Принцип работы приборов с электромагнитными метками. Метод переменного перепада давления.
курсовая работа [735,1 K], добавлен 13.03.2013Современные требования к приборам для измерения расхода жидкости. Камерные преобразователи расхода без движущихся разделительных элементов. Схема зубчатого счетчика с овальными шестернями. Камерный преобразователь расхода с эластичными стенками.
реферат [1,4 M], добавлен 19.12.2013Преобразователи температуры с унифицированным выходным сигналом. Устройство приборов для измерения расхода по перепаду давления в сужающем устройстве. Государственные промышленные приборы и средств автоматизации. Механизм действия специальных приборов.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 07.02.2015Понятия и определения метрологии. Причины возникновения погрешностей и методы уменьшения. Средства измерения давления, температуры, веса, расхода и количества вещества. Расходомеры и счетчики. Динамическая характеристика измерительного устройства.
шпаргалка [2,4 M], добавлен 25.03.2012Применение измерительной техники. Точность и диапазоны измерения. Номенклатура измеряемых величин. Производительность измерительных операций. Определение и тестирование параметров охлаждающей способности закалочных сред. Мониторинг зданий и сооружений.
реферат [31,3 K], добавлен 19.02.2011Характеристика методов измерения и назначение измерительных приборов. Устройство и применение измерительной линейки, микроскопических и штанген-инструментов. Характеристика средств измерения с механическим, оптическим и пневматическим преобразованием.
курсовая работа [312,9 K], добавлен 01.07.2011Расчет удельных расходов топлива на отпуск теплоты и электрической энергии, собственные нужды и теплопотери в сетях. Подбор электрогенерирующего оборудования с целью разработки проекта теплоснабжения р.п. Костюковка. Установка баков-аккумуляторов.
курсовая работа [670,7 K], добавлен 31.10.2013Расчет технологической нормы расхода электроэнергии холодильной установки, холодопроизводительности и эффективной мощности компрессора. Расчет расхода электроэнергии, отклонения фактического расхода от нормативного, норм потребности в воде и аммиаке.
контрольная работа [48,6 K], добавлен 17.05.2012Особенности приведения газов к стандартным условиям. Сущность измерения объема газов. Применимость, достоинства и недостатки различных методов оценки их расхода для коммерческого учёта. Устройство расходомеров различных конструкций и их сравнение.
курсовая работа [237,4 K], добавлен 06.04.2015