Apparaten voor het meten van elektriciteit - soorten en typen, hoofdkenmerken

Elektrische energie wordt over grote afstanden tussen verschillende toestanden overgedragen en wordt op de meest onverwachte plaatsen en volumes gedistribueerd en verbruikt. Al deze processen vereisen automatische boekhouding van de passerende capaciteiten en de door hen uitgevoerde werkzaamheden. De toestand van het energiesysteem verandert voortdurend. Het is noodzakelijk om de belangrijkste technische parameters te analyseren en competent te beheren.

De meting van het huidige vermogen wordt toegewezen aan wattmeters, waarvan de meeteenheid 1 watt is, en het werk dat gedurende een bepaalde periode wordt uitgevoerd, wordt toegewezen aan meters die rekening houden met het aantal watt per uur.

Afhankelijk van de hoeveelheid energie die in aanmerking wordt genomen, werken de apparaten binnen kilo-, mega-, gigo- of tera-eenheden. Hiermee kunt u:

• met een hoofdmeter in het onderstation die stroom levert aan een grote moderne stad, om de terabytes aan kilowattuur te evalueren die worden besteed aan het verbruik van alle appartementen en productiebedrijven van het administratieve industriële en residentiële centrum;

• een groot aantal apparaten geïnstalleerd in elk appartement of elke productie, houdt rekening met hun individuele verbruik.

Wattmeters en tellers werken vanwege de informatie over de status van de stroom- en spanningsvectoren in het stroomcircuit die constant aan hen wordt geleverd, die wordt geleverd door de bijbehorende sensoren - transformatoren meten in AC-circuits of DC-converters.

Het werkingsprincipe van elke teller kan worden weergegeven in een vereenvoudigd blokschema bestaande uit:

• invoer- en uitvoercircuits;

• interne circuits.

Elektrische energiemeters zijn verdeeld in twee grote groepen die in netwerken werken:

1. wisselspanning van industriële frequentie;

2. DC-stroom.

De eerste categorie van deze apparaten is de meest talrijk. Hiermee zullen we beginnen met een kort overzicht van verschillende modellen.

AC-vermogensmeters

Deze klasse tellers is ontworpen in drie soorten:

1. inductie, werkzaam sinds het einde van de negentiende eeuw;

2. elektronische apparaten die nog niet zo lang geleden verschenen;

3. hybride producten die digitale technologie combineren met een inductie- of elektrisch meetgedeelte en een mechanisch meetapparaat in hun ontwerp.

Inductiemeters

Het werkingsprincipe van een dergelijke teller is gebaseerd op de interactie van magnetische velden. gecreëerd door elektromagneten van een stroomspoel ingebed in het belastingscircuit en een spanningsspoel parallel verbonden met het voedingsspanningscircuit.

Ze creëren een totale magnetische flux evenredig met de waarde van het vermogen dat door de meter stroomt. Op het gebied van zijn werking is een dunne aluminium schijf gemonteerd in een draailager. Het reageert op de grootte en richting van het gecreëerde krachtveld en roteert rond zijn eigen as.

De snelheid en bewegingsrichting van deze schijf komen overeen met de waarde van het toegepaste vermogen. Er is een kinematisch schema aan verbonden, bestaande uit een systeem van tandwielen en wielen met digitale indicatoren die het aantal voltooide omwentelingen aangeven, dat als een eenvoudig telmechanisme fungeert.

Eenfase inductiemeter, apparaatfuncties

Het ontwerp van de meest gebruikelijke inductiemeter, ontworpen voor een enkelfasige wisselstroomvoeding, wordt in de afbeelding niet-geassembleerd weergegeven, bestaande uit twee gecombineerde foto's.

Alle belangrijke technologische eenheden worden aangegeven door middel van wijzers en het elektrische schema van de interne verbindingen, invoer- en uitvoercircuits wordt weergegeven in de volgende afbeelding.

De spanningsschroef die onder de kap is geïnstalleerd, moet altijd worden vastgedraaid tijdens de werking van de meter. Het wordt alleen gebruikt door werknemers van elektrische laboratoria bij het uitvoeren van speciale technologische bewerkingen - het apparaat controleren.

Over het apparaat, het werkingsprincipe en de functies van de werking van elektrische meters werden eerder hier beschreven:

Hoe de elektriciteitsmeter correct aan te sluiten

Hoe metingen uit een elektriciteitsmeter te nemen

Elektrische inductiemeters van dit type wijzigen met succes hun hulpbron in woongebouwen en appartementen van mensen. Ze zijn verbonden in schakelborden volgens het standaardschema via enkelpolige stroomonderbrekers en een pakketschakelaar.

Ontwerpkenmerken van een driefasige inductiemeter

Het apparaat van dit meetapparaat is volledig consistent met eenfase-modellen, behalve dat de magnetische velden die worden gegenereerd door de spoelen van stromen en spanningen van alle drie fasen van het vermogenscircuit, deelnemen aan de vorming van de totale magnetische flux die de rotatie van de aluminiumschijf beïnvloedt.

Hierdoor neemt het aantal onderdelen in de behuizing toe en zijn ze dichter. De aluminium schijf is ook verdubbeld. Het verbindingsdiagram van de stroom- en spanningsspoelen wordt uitgevoerd volgens de vorige verbindingsoptie, maar rekening houdend met de som van magnetische fluxen van elke afzonderlijke.

Hetzelfde effect kan worden bereikt als in plaats van één driefasige meter in elke fase van het systeem eenfase-apparaten worden opgenomen. In dit geval moet u echter omgaan met het handmatig toevoegen van hun resultaten. In een driefasige inductiemeter wordt deze bewerking automatisch uitgevoerd door één telmechanisme.

Driefasige inductiemeters kunnen in twee typen worden uitgevoerd voor aansluiting:

1. onmiddellijk op voedingscircuits, waarmee rekening moet worden gehouden;

2. via tussenliggende spanning- en stroomtransformatoren.

De apparaten van het eerste type worden gebruikt in stroomkringen van 0,4 kV met belastingen die de meter niet kunnen beschadigen met hun kleine hoeveelheid schade. Ze werken in garages, kleine werkplaatsen, privéwoningen en worden directe verbindingsmeters genoemd.

Het schakelschema van de elektrische circuits van een dergelijk apparaat in het schakelbord wordt getoond in de volgende afbeelding.

Alle andere inductiemeters werken rechtstreeks via het afzonderlijk meten van stroom- of spanningstransformatoren, afhankelijk van de specifieke omstandigheden van het voedingssysteem, of met hun gezamenlijk gebruik.

Het uiterlijk van het paneel van de oude inductiemeter van een vergelijkbaar type (SAZU-IT) wordt getoond op de foto.

Het werkt in secundaire circuits met het meten van stroomtransformatoren met een nominale waarde van 5 ampère en spanningstransformatoren - 100 volt tussen fasen.

De letter "A" in de naam van het type apparaat "SAZU" betekent dat het apparaat is ontworpen om rekening te houden met de actieve component van het totale vermogen. Metingen van de reactieve component in andere soorten apparaten, met de letter "P". Ze worden aangeduid met het type "SRZU-IT".

Het gegeven voorbeeld met de aanduiding van driefasige inductietellers geeft aan dat hun ontwerp geen rekening kan houden met het totale vermogen dat aan het werk is besteed. Om de waarde ervan te bepalen, is het noodzakelijk om metingen uit actieve en reactieve energiemeters te nemen en wiskundige berekeningen uit te voeren volgens voorbereide tabellen of formules.

Dit proces vereist de deelname van een groot aantal mensen, sluit frequente fouten niet uit en is bewerkelijk. Nieuwe technologieën en meetapparatuur die werken op halfgeleiderelementen, zorgen ervoor dat hij deze niet kan uitvoeren.

Oude meters van het inductietype worden bijna niet meer op industriële schaal geproduceerd. Ze wijzigen eenvoudig hun hulpbron als onderdeel van werkende elektrische apparatuur. Ze worden niet langer gebruikt op nieuw geïnstalleerde en in gebruik genomen complexen, maar nieuwe, moderne modellen worden geïnstalleerd.

Elektronische meetapparatuur

Om de meters van het inductietype te vervangen, worden nu veel elektronische apparaten geproduceerd, ontworpen om te werken in een huishoudelijk netwerk of als onderdeel van het meten van complexen van complexe industriële apparatuur die enorme stroom verbruikt.

In hun werk analyseren ze voortdurend de toestand van de actieve en reactieve componenten van volledig vermogen op basis van vectordiagrammen van stromen en spanningen. Met behulp hiervan wordt het totale vermogen berekend en worden alle waarden vastgelegd in het apparaatgeheugen. Hieruit kunt u deze gegevens op het juiste moment bekijken.

Twee soorten gemeenschappelijke elektronische boekhoudsystemen

Afhankelijk van het type meting van samengestelde invoerhoeveelheden, produceren elektronische typemeters:

• met ingebouwde meettransformatoren van stroom en spanning;

• met meetsensoren.

Apparaten met geïntegreerde meettransformatoren

Schematische weergave van de elektronische eenfasemeter die in de afbeelding wordt getoond.

De microcontroller verwerkt de signalen van de stroom- en spanningstransformatoren via de converter en geeft de juiste opdrachten om:

• display met informatieweergave;

• elektronisch relais dat het interne circuit schakelt;

• RAM RAM, dat een informatieverbinding heeft met een optische poort voor het verzenden van technische parameters via communicatiekanalen.

Apparaten met geïntegreerde sensoren

Dit is een ander ontwerp van de elektronische meter. Haar circuit werkt op basis van sensoren:

• stroom, bestaande uit een gewone shunt waardoor de gehele belasting van het stroomcircuit stroomt;

• spanning werkt volgens het principe van een eenvoudige verdeler.

De stroom- en spanningssignalen van deze sensoren zijn erg klein. Daarom worden ze versterkt door een speciaal apparaat op basis van een uiterst nauwkeurig elektronisch circuit en gevoed naar amplitude-digitale conversie-eenheden. Hierna worden de signalen vermenigvuldigd, gefilterd en uitgevoerd naar de juiste apparaten voor integratie, indicatie, conversie en verdere verzending naar verschillende gebruikers.

Tellers die volgens dit principe werken, hebben een iets lagere nauwkeurigheidsklasse, maar voldoen volledig aan de technische normen en vereisten.

Het principe van het gebruik van stroom- en spanningssensoren in plaats van meettransformatoren maakt het mogelijk meetinrichtingen te creëren voor schakelingen van niet alleen wisselstroom maar ook gelijkstroom, wat hun operationele mogelijkheden aanzienlijk uitbreidt.

Op basis hiervan begonnen meterontwerpen te verschijnen die kunnen worden gebruikt in beide typen gelijkstroom- en wisselstroomvoedingssystemen.

Tarief van moderne meetapparatuur

Vanwege de mogelijkheid om het operatie-algoritme te programmeren, kan de elektronische meter rekening houden met het stroomverbruik per tijdstip van de dag. Dit creëert de interesse van de bevolking om het elektriciteitsverbruik tijdens de meest intense piekuren te verminderen en daarmee de belasting voor organisaties die energie leveren te lossen.

Onder elektronische meetapparatuur zijn er modellen met verschillende mogelijkheden van het tariefsysteem. De grootste capaciteiten zijn in het bezit van meters, die flexibele herprogrammering van het meetapparaat mogelijk maken voor het wijzigen van tarieven van elektrische netwerken, rekening houdend met de tijd van het jaar, feestdagen, verschillende kortingen in het weekend.

De werking van elektriciteitsmeters in overeenstemming met het tariefsysteem is gunstig voor de consument - er wordt geld bespaard voor het betalen voor elektriciteit en voor het leveren aan organisaties - de piekbelasting wordt verminderd.

Zie ook over dit onderwerp:

Hoe is de elektronische elektriciteitsmeter ingericht en werkt deze?

Ontwerpkenmerken van industriële meetapparatuur voor hoogspanningscircuits

Overweeg als voorbeeld van een dergelijk apparaat het Wit-Russische countermerk Gran-Electro SS-301.

Het heeft veel nuttige functies voor gebruikers. Net als gewone huishoudelijke meetapparatuur is deze verzegeld en periodiek gekalibreerd.

In de behuizing bevinden zich geen beweegbare mechanische elementen. Alle werkzaamheden zijn gebaseerd op het gebruik van elektronische kaarten en microprocessortechnologieën. Meettransformatoren zijn bezig met het verwerken van ingangsstroomsignalen.

Deze apparaten besteden bijzondere aandacht aan betrouwbaarheid en informatiebeveiliging. Om het te behouden, wordt het geïntroduceerd:

1. twee niveausysteem voor het afdichten van interne platen;

2. vijf niveaus schema van organisatie van toegang tot wachtwoorden.

Het vulsysteem wordt in twee fasen uitgevoerd:

1. de toegang tot de behuizing van deze meter wordt in de fabriek onmiddellijk beperkt na voltooiing van de technische tests en voltooiing van de staatsverificatie met de uitvoering van het protocol;

2. Toegang tot aansluitdraden naar de terminals wordt geblokkeerd door vertegenwoordigers van het energietoezicht of het energiebedrijf.

Bovendien is er in het bedieningsalgoritme van het apparaat een technologische bewerking die in het elektronische geheugen van het apparaat alle gebeurtenissen fixeert die verband houden met het verwijderen en installeren van de afdekking van het aansluitblok met exacte binding op datum en tijd.

Wachtwoord toegangscontrole

Het systeem maakt het mogelijk om de rechten van gebruikers van het apparaat te differentiëren, om ze te scheiden volgens de toegang tot de meterinstellingen door niveaus te creëren:

• nul, waardoor beperkingen op het bekijken van gegevens lokaal of op afstand, tijdsynchronisatie, correctie van indicaties worden opgeheven. Het recht wordt verleend aan geautoriseerde gebruikers van het apparaat;

• de eerste, waarmee u apparatuur op de installatielocatie kunt instellen en werkparameters kunt vastleggen die geen invloed hebben op de kenmerken van commercieel gebruik in het RAM;

• de tweede, toegang geven tot de informatie van het apparaat aan vertegenwoordigers van het energie-toezicht na aanpassing en voorbereiding op inbedrijfstelling;

• de derde, die het recht geeft om de afdekking van het klemmenblok te verwijderen en te installeren voor toegang tot de klemmen of de optische poort;

• ten vierde, de mogelijkheid bieden om toegang te krijgen tot de apparaatkaarten voor het installeren of vervangen van hardwaresleutels, het verwijderen van alle zegels, het uitvoeren van werk met de optische poort, het upgraden van de configuratie, het kalibreren van correctiefactoren.

Manieren om industriële meters in energiebedrijven te verbinden

Voor de werking van meetapparatuur worden vertakte secundaire circuits van meetketens gecreëerd door het gebruik van zeer nauwkeurige stroom- en spanningstransformatoren.

Een klein fragment van een dergelijk circuit voor de huidige circuits van de Gran-Electro SS-301 meter wordt op de afbeelding getoond. Het komt uit de werkdocumentatie.

Voor dezelfde meter wordt hieronder een fragment van aansluitspanningsschakelingen getoond.

Het combineren van meetapparatuur in een verenigd systeem van geautomatiseerd meet- en controlesysteem

Het systeem van geautomatiseerde controle en meting van elektrische energie begon zich snel te ontwikkelen dankzij de mogelijkheden van elektronische meters en de ontwikkeling van methoden voor externe overdracht van informatie. Om de meetapparatuur van het inductiesysteem aan te sluiten, zijn speciale sensoren ontwikkeld.

Het hoofddoel van het ASKUE-systeem is het snel verzamelen van informatie in één controlecentrum. Tegelijkertijd ontvangt het datastromen van alle consumenten van bestaande onderstations. Ze bevatten informatie over de problemen van verbruikte en vrijgegeven capaciteit met de mogelijkheid om methoden voor de productie en distributie ervan te analyseren, kosten te berekenen en economische indicatoren te verwerken.

Om de organisatorische problemen van het ASKUE-systeem op te lossen, wordt het verstrekt:

• installatie van uiterst nauwkeurige meetapparatuur op plaatsen waar elektriciteit wordt gemeten;

• informatie-overdracht van hen wordt uitgevoerd door digitale signalen met behulp van "adders" met willekeurig toegankelijk geheugen;

• organisatie van een communicatiesysteem via bedrade en radiokanalen;

• implementatie van het verwerkingsschema van de ontvangen informatie.

DC elektriciteitsmeters

Metermodellen van deze klasse registreren energie in verschillende technologische modi, maar meestal worden ze gebruikt op elektrisch rollend materieel van stedelijk vervoer en op spoorwegen.

Ze zijn gemaakt op basis van een elektrodynamisch systeem.

Het belangrijkste werkingsprincipe van dergelijke tellers is de interactie van de krachten van magnetische flux gevormd door twee spoelen:

1. de eerste is permanent vastgesteld;

2. de tweede heeft het vermogen om te roteren onder invloed van magnetische flux, waarvan de grootte evenredig afhankelijk is van de waarde van de stroom die langs het circuit stroomt.

De rotatieparameters van de spoel worden overgedragen naar het telmechanisme en worden in aanmerking genomen door het verbruik van elektrische energie.

Zie ook: Manieren om elektriciteit te besparen in een appartement en een privéhuis