Aparelhos de medição de eletricidade - tipos e tipos, principais características

A energia elétrica é transmitida por grandes distâncias entre diferentes estados e é distribuída e consumida nos locais e volumes mais inesperados. Todos esses processos requerem contabilização automática das capacidades de passagem e dos trabalhos realizados por elas. O estado do sistema de energia está mudando constantemente. É necessário analisar e gerenciar com competência os principais parâmetros técnicos.

A medição da potência atual é atribuída aos watts, cuja unidade de medida é 1 watt, e o trabalho realizado durante um certo período de tempo é atribuído aos medidores que levam em consideração o número de watts por hora.

Dependendo da quantidade de energia levada em consideração, os dispositivos operam em unidades de quilo, mega, gigo ou tera. Isso permite que você:

• por um medidor principal localizado na subestação que fornece energia a uma grande cidade moderna, para avaliar os terabytes de quilowatt-hora gastos no consumo de todos os apartamentos e empresas manufatureiras do centro administrativo industrial e residencial;

• um grande número de dispositivos instalados dentro de cada apartamento ou produção leva em consideração o consumo individual.

Os watts e contadores funcionam devido às informações sobre o estado dos vetores de corrente e tensão no circuito de potência que é constantemente fornecido a eles, o que é fornecido pelos sensores correspondentes - transformadores de medição em circuitos CA ou conversores CC.

O princípio de operação de qualquer contador pode ser representado em um esquema de blocos simplificado que consiste em:

• circuitos de entrada e saída;

• circuito interno.

Os medidores de energia elétrica são divididos em dois grandes grupos que operam em redes:

1. Tensão CA de frequência industrial;

2. corrente DC.

A primeira categoria desses dispositivos é a mais numerosa. Com isso, iniciaremos uma breve visão geral de vários modelos.

Medidores de energia CA

Essa classe de contadores por design é dividida em três tipos:

1. indução, trabalhando desde o final do século XIX;

2. dispositivos eletrônicos que apareceram não faz muito tempo;

3. produtos híbridos que combinam tecnologia digital com uma peça de medição elétrica ou de indução e um dispositivo de medição mecânico em seu design.

Aparelhos de medição por indução

O princípio de operação de tal contador é baseado na interação de campos magnéticos. criado por eletroímãs de uma bobina de corrente incorporada no circuito de carga e de uma bobina de tensão conectada em paralelo ao circuito de tensão de alimentação.

Eles criam um fluxo magnético total proporcional ao valor da energia que passa pelo medidor. No campo de sua ação é um disco de alumínio fino montado em um rolamento de rotação. Ele reage à magnitude e direção do campo de força criado e gira em torno de seu próprio eixo.

A velocidade e a direção do movimento deste disco correspondem ao valor da potência aplicada. Um esquema cinemático está conectado a ele, consistindo em um sistema de engrenagens e rodas com indicadores digitais que indicam o número de rotações concluídas, atuando como um simples mecanismo de contagem.

Medidor de indução monofásico, recursos do dispositivo

O design do medidor de indução mais comum, projetado para uma rede de fonte de alimentação CA monofásica, é mostrado de forma desmontada na imagem, consistindo em duas fotografias combinadas.

Todas as principais unidades tecnológicas são indicadas por ponteiros, e o diagrama elétrico das conexões internas, circuitos de entrada e saída é mostrado na figura a seguir.

O parafuso de tensão instalado sob a tampa deve sempre ser apertado durante a operação do medidor. É utilizado apenas por funcionários de laboratórios elétricos ao realizar operações tecnológicas especiais - verificação do dispositivo.

Sobre o dispositivo, o princípio de operação e as características da operação de medidores elétricos foram descritos aqui anteriormente:

Como conectar o medidor de eletricidade corretamente

Como fazer leituras em um medidor de eletricidade

Os medidores de indução elétricos deste tipo modificam com êxito seus recursos em edifícios residenciais e apartamentos de pessoas. Eles são conectados nos quadros de distribuição de acordo com o esquema padrão através de disjuntores unipolares e um comutador de pacotes.

Características de projeto de um medidor de indução trifásico

O dispositivo deste dispositivo de medição é totalmente consistente com os modelos monofásicos, exceto que os campos magnéticos gerados pelas bobinas de correntes e tensões das três fases do circuito de potência do circuito de potência participam da formação do fluxo magnético total que afeta a rotação do disco de alumínio.

Devido a isso, o número de peças dentro do gabinete é aumentado e elas são mais densas. O disco de alumínio também é dobrado. O diagrama de conexão das bobinas de corrente e tensão é realizado de acordo com a opção de conexão anterior, mas levando em consideração a soma dos fluxos magnéticos de cada um.

O mesmo efeito pode ser alcançado se, em vez de um medidor trifásico, dispositivos monofásicos forem incluídos em cada fase do sistema. No entanto, neste caso, você precisará lidar com a adição manual dos resultados. Em um medidor de indução trifásico, essa operação é realizada automaticamente por um mecanismo de contagem.

Os medidores de indução trifásicos podem ser realizados em dois tipos de conexão:

1. imediatamente aos circuitos de potência, cuja potência deve ser levada em consideração;

2. através de transformadores de medição de tensão e corrente intermediários.

Os dispositivos do primeiro tipo são usados ​​em circuitos de potência de 0,4 kV com cargas que não podem causar danos ao medidor com sua pequena quantidade de danos. Eles trabalham em garagens, pequenas oficinas, casas particulares e são chamados de medidores de conexão direta.

O diagrama de circuitos dos circuitos elétricos de um dispositivo desse tipo no quadro de distribuição é mostrado na figura a seguir.

Todos os outros dispositivos de medição por indução trabalham diretamente através da medição de transformadores de corrente ou tensão separadamente, dependendo das condições específicas do sistema de fonte de alimentação ou com o uso conjunto.

A aparência do painel do antigo medidor de indução de um tipo semelhante (SAZU-IT) é mostrada na fotografia.

Funciona em circuitos secundários com transformadores de corrente de medição de um valor nominal de 5 amperes e transformadores de tensão - 100 volts entre fases.

A letra "A" no nome do tipo de dispositivo "SAZU" significa que o dispositivo foi projetado para representar o componente ativo da potência total. Medições do componente reativo envolvido em outros tipos de dispositivos, incorporando a letra "P". Eles são indicados pelo tipo "SRZU-IT".

O exemplo acima, com a designação de medidores de indução trifásicos, indica que seu design não pode levar em consideração a quantidade de energia total gasta no trabalho. Para determinar seu valor, é necessário fazer leituras dos medidores de energia ativa e reativa e realizar cálculos matemáticos de acordo com as tabelas ou fórmulas preparadas.

Esse processo requer a participação de um grande número de pessoas, não exclui erros frequentes e é trabalhoso. Novas tecnologias e dispositivos de medição trabalhando em elementos semicondutores o impedem de executá-lo.

Os medidores antigos do tipo indução quase deixaram de ser produzidos em escala industrial. Eles simplesmente modificam seus recursos como parte do equipamento elétrico em funcionamento. Eles não são mais usados ​​em complexos recém-instalados e colocados em operação, mas modelos novos e modernos estão sendo instalados.

Aparelhos de medição eletrônica

Para substituir os medidores do tipo indução, muitos dispositivos eletrônicos estão sendo produzidos, projetados para funcionar em uma rede doméstica ou como parte da medição de complexos de equipamentos industriais complexos que consomem enorme energia.

Em seu trabalho, eles analisam constantemente o estado dos componentes ativos e reativos da potência total com base em diagramas vetoriais de correntes e tensões. Utilizando-os, a potência total é calculada e todos os valores são registrados na memória do dispositivo. A partir dele, você pode visualizar esses dados no momento certo.

Dois tipos de sistemas comuns de contabilidade eletrônica

De acordo com o tipo de medição das grandezas de entrada compostas, os medidores eletrônicos de tipo produzem:

• com transformadores de medição embutidos de corrente e tensão;

• com sensores de medição.

Dispositivos com transformadores de medição integrados

Diagrama esquemático do medidor eletrônico monofásico mostrado na figura.

O microcontrolador processa os sinais dos transformadores de corrente e tensão através do conversor e emite os comandos apropriados para:

• display com exibição de informações;

• relé eletrônico comutando o circuito interno;

• RAM RAM, que possui uma conexão de informações com uma porta óptica para transmitir parâmetros técnicos através dos canais de comunicação.

Dispositivos com sensores integrados

Esse é outro projeto do medidor eletrônico. Seu circuito funciona com base em sensores:

• corrente, consistindo de uma derivação comum através da qual flui toda a carga do circuito de potência;

• tensão operando no princípio de um divisor simples.

Os sinais de corrente e tensão provenientes desses sensores são muito pequenos. Portanto, eles são amplificados por um dispositivo especial baseado em um circuito eletrônico de alta precisão e alimentados a unidades de conversão digital de amplitude. Depois deles, os sinais são multiplicados, filtrados e enviados para os dispositivos apropriados para integração, exibição, conversão e posterior transmissão a vários usuários.

Os contadores que trabalham com esse princípio têm uma classe de precisão um pouco menor, mas cumprem totalmente os padrões e requisitos técnicos.

O princípio de usar sensores de corrente e tensão em vez de medir transformadores possibilita a criação de dispositivos de medição para circuitos não apenas de corrente alternada, mas também de corrente contínua, o que expande consideravelmente suas capacidades operacionais.

Com base nisso, começaram a aparecer projetos de medidores que podem ser usados ​​nos dois tipos de sistemas de fonte de alimentação CC e CA.

Tarifa de dispositivos modernos de medição

Devido à possibilidade de programar o algoritmo de operação, o medidor eletrônico pode levar em consideração o consumo de energia por hora do dia. Isso cria o interesse da população em reduzir o consumo de eletricidade durante os horários de pico mais intensos e, assim, descarregar a carga criada para as organizações fornecedoras de energia.

Entre os dispositivos de medição eletrônica, existem modelos com diferentes capacidades do sistema tarifário. As maiores habilidades são possuídas por medidores, que permitem reprogramação flexível do dispositivo de medição para alterar tarifas de redes elétricas, levando em consideração a época do ano, feriados e vários descontos nos finais de semana.

A operação de contadores de eletricidade de acordo com o sistema tarifário é benéfica para os consumidores - o dinheiro é economizado para pagar pela eletricidade e para as organizações fornecedoras - o pico de carga é reduzido.

Veja também sobre este tópico:

Como o medidor eletrônico de eletricidade é organizado e funcionando

Recursos de projeto de dispositivos de medição industriais para circuitos de alta tensão

Como exemplo desse dispositivo, considere a marca de balcão da Bielorrússia Gran-Electro SS-301.

Possui muitas funções úteis para os usuários. Como dispositivos comuns de medição doméstica, ele é selado e calibrado periodicamente.

Dentro do gabinete não há elementos mecânicos móveis. Todo o trabalho é baseado no uso de placas eletrônicas e tecnologias de microprocessador. Os transformadores de medição estão envolvidos no processamento dos sinais de corrente de entrada.

Esses dispositivos prestam atenção especial à confiabilidade e à proteção da segurança da informação. Para preservá-lo, é introduzido:

1. sistema de dois níveis para selar placas internas;

2. esquema de cinco níveis de organização do acesso a senhas.

O sistema de envase é realizado em duas etapas:

1. o acesso ao corpo deste medidor é imediatamente limitado na fábrica após a conclusão de seus testes técnicos e a verificação do estado com a execução do protocolo;

2. O acesso aos fios de conexão aos terminais é bloqueado por representantes da supervisão de energia ou da empresa de fornecimento de energia.

Além disso, no algoritmo de operação do dispositivo, existe uma operação tecnológica que fixa na memória eletrônica do dispositivo todos os eventos associados à remoção e instalação da tampa do bloco de terminais, com ligação exata por data e hora.

Esquema de controle de acesso por senha

O sistema permite diferenciar os direitos dos usuários do dispositivo, separá-los de acordo com o acesso às configurações do medidor, criando níveis:

• zero, fornecendo a remoção de restrições na visualização de dados local ou remotamente, sincronização de horário, correção de indicações. O direito é concedido a usuários autorizados do dispositivo;

• o primeiro, que permite configurar o equipamento no local da instalação e gravar na memória operacional as configurações dos parâmetros operacionais que não afetam as características de uso comercial;

• o segundo, permitindo o acesso às informações do dispositivo aos representantes da supervisão energética após seu ajuste e preparação para o comissionamento;

• o terceiro, que dá o direito de remover e instalar a tampa do bloco de terminais para acessar os terminais ou a porta óptica;

• quarto, fornecendo a capacidade de acessar as placas do dispositivo para instalar ou substituir as chaves de hardware, remover todas as vedações, realizar trabalhos com a porta óptica, atualizar a configuração, calibrar os fatores de correção.

Maneiras de conectar medidores industriais em empresas de energia

Para a operação de dispositivos de medição, circuitos secundários ramificados de cadeias de medição são criados através do uso de transformadores de corrente e tensão de alta precisão.

Um pequeno fragmento desse circuito para os circuitos de corrente do medidor Gran-Electro SS-301 é mostrado na figura. É retirado da documentação de trabalho.

Para o mesmo medidor, um fragmento de circuitos de tensão de conexão é mostrado abaixo.

Combinando dispositivos de medição em um sistema unificado de sistema automatizado de medição e controle

O sistema de controle e medição automatizado de energia elétrica começou a se desenvolver rapidamente, graças às capacidades dos medidores eletrônicos e ao desenvolvimento de métodos para transmissão remota de informações. Para conectar os dispositivos de medição do sistema de indução, sensores especiais são desenvolvidos.

O principal objetivo do sistema ASKUE é a coleta rápida de informações em um único centro de controle. Ao mesmo tempo, ele recebe fluxos de dados de todos os consumidores das subestações existentes. Eles contêm informações sobre questões de capacidade consumida e fornecida, com a possibilidade de analisar métodos para sua geração e distribuição, calcular custos e contabilizar indicadores econômicos.

Para resolver os problemas organizacionais do sistema ASKUE, é fornecido:

• instalação de dispositivos de medição de alta precisão em locais de medição de eletricidade;

• a transferência de informações a partir deles é realizada por sinais digitais, utilizando “somadores” com memória de acesso aleatório;

• organização de um sistema de comunicação por canais de rádio e com fio;

• implementação do esquema de processamento das informações recebidas.

Medidores de eletricidade DC

Os modelos de metros dessa classe registram energia em diferentes modos tecnológicos, mas na maioria das vezes são usados ​​em equipamentos elétricos de material rodante para transporte urbano e ferrovias.

Eles são criados com base em um sistema eletrodinâmico.

O principal princípio de operação desses contadores é a interação das forças do fluxo magnético formado por duas bobinas:

1. o primeiro é fixado permanentemente;

2. o segundo tem a capacidade de girar sob a influência do fluxo magnético, cuja magnitude é proporcionalmente dependente do valor da corrente que flui ao longo do circuito.

Os parâmetros de rotação da bobina são transmitidos ao mecanismo de contagem e são levados em consideração pelo consumo de energia elétrica.

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