Уређаји за мерење електричне енергије - врсте и типови, главне карактеристике

Електрична енергија се преноси на огромним растојањима између различитих стања и дистрибуира се и троши на најнеочекиванијим местима и количинама. Сви ови процеси захтевају аутоматско евидентирање пролазних капацитета и изведених радова. Стање енергетског система се стално мења. Неопходно је анализирати и компетентно управљати главним техничким параметрима.

Мерење тренутне снаге додељује се ватметрима, чија је мерна јединица 1 ват, а рад обављен током одређеног временског периода додељен је мерачима који узимају у обзир број вата на сат.

У зависности од количине енергије узете у обзир, уређаји раде у оквиру кило-, мега-, гиго- или тера-јединица. То вам омогућава:

• једним главним бројилом који се налази у трафостаници, а обезбеђује напајање великог модерног града за процену терабајта киловат-сати потрошених на потрошњу свих станова и производних предузећа административног индустријског и стамбеног центра;

• велики број уређаја инсталираних унутар сваког стана или производње, узима у обзир њихову индивидуалну потрошњу.

Ваттметерс и бројачи дјелују због информација о стању вектора струје и напона у струјном кругу који им се непрекидно напаја, а које осигуравају одговарајући сензори - мјерни трансформатори у склоповима измјеничних струја или једносмерни претварачи.

Принцип рада било којег бројача може се представити у поједностављеној шеми блока која се састоји од:

• улазни и излазни кругови;

• интерно коло.

Бројила електричне енергије подељена су у две велике групе које делују у мрежама:

1. АЦ напон индустријске фреквенције;

2. једносмерна струја.

Прва категорија ових уређаја је најбројнија. Са њом започињемо кратак преглед разних модела.

Мерачи наизменичне струје

Ова класа шалтера по дизајну је подељена у три врсте:

1. индукција, која ради од краја КСИКС века;

2. електронски уређаји који су се појавили не тако давно;

3. хибридни производи који у свом дизајну комбинују дигиталну технологију са индукционим или електричним мерним делом и механичким мерним уређајем.

Уређаји за мерење индукције

Принцип рада таквог бројача заснован је на интеракцији магнетних поља. створени електромагнетима струјне намотаје уграђеним у круг оптерећења и напонским калемом спојеним паралелно са кругом напајања.

Они стварају укупни магнетни ток пропорционалан вредности снаге која пролази кроз бројило. У пољу свог деловања је танки алуминијумски диск уграђен у ротациони лежај. Реагира на величину и правац створеног поља силе и ротира се око властите осе.

Брзина и смер кретања овог диска одговарају вредности примењене снаге. На њега је повезана кинематска шема, која се састоји од система зупчаника и точкова са дигиталним индикаторима који показују број извршених обртаја, а који делује као једноставан механизам за бројање.

Једнофазни индукцијски мерач, карактеристике уређаја

Дизајн најобичнијег индукционог бројила, дизајниран за једнофазно напајање наизменичном струјом, приказан је у несклопљеном облику на слици, који се састоји од две комбиноване фотографије.

Све главне технолошке јединице су означене показивачима, а електрични дијаграм унутрашњих прикључака, улазних и излазних кругова приказан је на следећој слици.

Вијак напона инсталиран испод поклопца мора се увек затегнути током рада бројила. Користе га само запослени у лабораторијама електротехнике приликом обављања посебних технолошких операција - провере уређаја.

О уређају, принципу рада и карактеристикама рада електричних бројила раније смо овде описани:

Како правилно повезати бројило електричне енергије

Како узети очитања са бројила електричне енергије

Електрични индукцијски бројили ове врсте успешно модификују своје ресурсе у стамбеним зградама и становима људи. Повезани су у разводним плочама према стандардној шеми преко једнополних прекидача и пакетног прекидача.

Дизајнерске карактеристике трофазног индукционог бројила

Уређај овог мерног уређаја у потпуности је у складу са једнофазним моделима, осим што магнетна поља створена завојницама струја и напона све три фазе струјног круга струјног круга учествују у стварању укупног магнетног тока који утиче на ротацију алуминијумског диска.

Због тога се повећава број делова унутар кућишта и они су гушћи. Алуминијски диск је такође удвостручен. Дијаграм повезивања струјних и напонских калемова изводи се према претходној опцији спајања, али узимајући у обзир збрајање магнетних токова из сваког појединог.

Исти ефекат може се постићи ако уместо једног трофазног бројила, у сваку фазу система буду укључени једнофазни уређаји. Међутим, у овом случају мораћете да се бавите додавањем њихових резултата ручно. Код трофазног индукцијског бројила, ову операцију аутоматски обавља један механизам за бројање.

Трофазни индукцијски бројили могу се извести у две врсте за повезивање:

1. одмах на струјне кругове, чија се снага мора узети у обзир;

2. путем трансформатора за мерење напона и струје.

Уређаји првог типа користе се у струјним круговима од 0,4 кВ са оптерећењима која не могу наштетити бројилу са својом малом количином оштећења. Они раде у гаражама, малим радионицама, приватним кућама и називају се мерачима директне везе.

Дијаграм круга електричних кола таквог уређаја у централи је приказан на следећој слици.

Сви други уређаји за индукционо дозирање одвојено раде директно кроз мерење струјних или напонских трансформатора, зависно од специфичних услова система напајања или заједничке употребе.

Изглед панела старог индукционог бројила сличног типа (САЗУ-ИТ) приказан је на фотографији.

Ради у секундарним круговима са мерним трансформаторима струје номиналне вредности 5 ампера и напонским трансформаторима - 100 волти између фаза.

Слово "А" у називу врсте уређаја "САЗУ" значи да је уређај пројектован тако да рачуна на активну компоненту укупне снаге. Мерења реактивне компоненте укључене у друге врсте уређаја, укључујући слово "П". Означени су типом "СРЗУ-ИТ".

Горњи пример са ознаком трофазних индукционих бројила указује да њихов дизајн не може узети у обзир количину укупне снаге утрошене на рад. Да бисте одредили његову вредност, потребно је узети очитања са бројила активне и јалове енергије и извести математичке прорачуне према припремљеним табелама или формулама.

У овом процесу је потребно учешће великог броја људи, не искључује честе грешке и напорно је. Нове технологије и дозирни уређаји који раде на полуводичким елементима штеде га од спровођења.

Стари индукцијски бројила готово су престала да се производе у индустријском обиму. Они једноставно модификују своје ресурсе као део електричне електричне опреме. Они се више не користе на новоинсталираним и пуштеним у рад комплексе, већ се постављају нови, савремени модели.

Електронски мерни уређаји

Да би се заменили индукцијски бројила, данас се израђују многи електронски уређаји, дизајнирани за рад у домаћинству или као део мерних комплекса сложене индустријске опреме која троши огромну снагу.

У свом раду стално анализирају стање активних и реактивних компонената пуне снаге на основу векторских дијаграма струја и напона. Помоћу њих израчунава се укупна снага и све вредности бележе у меморији уређаја. Из њега можете прегледати ове податке у право време.

Две врсте уобичајених електронских рачуноводствених система

Према врсти мерења композитних улазних количина, електронски бројила производе:

• са уграђеним мерним трансформаторима струје и напона;

• са мерним сензорима.

Уређаји са интегрисаним мерним трансформаторима

Схематски дијаграм електронског једнофазног бројила приказан на слици.

Микроконтролер обрађује сигнале струјних и напонских трансформатора путем претварача и издаје одговарајуће команде да:

• дисплеј са приказом информација;

• електронски релеј који пребацује унутрашњи круг;

• РАМ РАМ-а, који има информациону везу са оптичким прикључком за пренос техничких параметара преко комуникационих канала.

Уређаји са интегрисаним сензорима

Ово је још један дизајн електронског бројила. Њен склоп ради на основу сензора:

• струја, која се састоји од обичног шанта кроз који тече читаво оптерећење струјног круга;

• напон који ради на принципу једноставног разводника.

Струјни и напонски сигнали који долазе из ових сензора су врло мали. Због тога се појачавају посебним уређајем који се заснива на високо прецизном електронском кругу и напајају их на амплитудно-дигиталну конверзију. Након њих се сигнали множе, филтрирају и шаљу на одговарајуће уређаје за интеграцију, приказивање, претворбу и даљи пренос разним корисницима.

Бројачи који раде на овом принципу имају нешто нижу класу тачности, али у потпуности су у складу са техничким стандардима и захтевима.

Принцип употребе сензора струје и напона уместо мерења трансформатора омогућава стварање мерних уређаја за кругове не само наизменичне, већ и директне струје, што увелике проширује њихове радне способности.

На основу тога почели су се појављивати пројектири бројила који се могу користити у обје врсте система напајања истосмјерним и измјеничним напоном.

Тарифа савремених мерних уређаја

Због могућности програмирања алгоритма рада, електронски мерач може узети у обзир потрошњу енергије у доба дана. Ово ствара интересовање становништва да смањи потрошњу електричне енергије током најинтензивнијих „вршних“ сати и на тај начин ослобађа оптерећења створена за организације које снабдевају енергијом.

Међу електронским мјерним уређајима постоје модели који имају различите могућности тарифног система. Највеће способности поседују бројила, која омогућавају флексибилно репрограмирање мерног уређаја за промену тарифа електричних мрежа узимајући у обзир доба године, празнике, разне попусте викендом.

Рад бројила електричне енергије у складу са тарифним системом је користан за потрошаче - штеди се новац за плаћање електричне енергије и за снабдевање организација - вршно оптерећење је смањено.

Погледајте и ову тему:

Како је уређен и ради електронски бројач електричне енергије

Дизајнерске карактеристике индустријских мјерних уређаја за високонапонске кругове

Као пример таквог уређаја размотрите бјелоруски шалтерски бренд Гран-Елецтро СС-301.

Има много корисних функција за кориснике. Као и обични уређаји за мерење у домаћинству, затвара се и периодично калибрише.

Унутар кућишта нема покретних механичких елемената. Сав рад заснован је на употреби електронских плоча и микропроцесорских технологија. Мерни трансформатори су укључени у обраду улазних струјних сигнала.

Ови уређаји посебну пажњу обраћају на поузданост и заштиту информација. Да би се сачувао, уводи се:

1. двостепени систем за заптивање унутрашњих плоча;

2. шестеростепена шема организације приступа лозинкама.

Систем пуњења се врши у две фазе:

1. приступ тијелу овог бројила је одмах ограничен у фабрици након завршетка његових техничких испитивања и завршетка државне верификације извршењем протокола;

2. Представници енергетског надзора или компаније за снабдевање енергијом блокирају приступ прикључним жицама до терминала.

Штавише, у алгоритму рада уређаја постоји технолошка операција која фиксира у електронској меморији уређаја све догађаје повезане са уклањањем и уградњом поклопца терминалног блока са тачним везањем по датуму и времену.

Схема контроле приступа лозинком

Систем омогућава разликовање права корисника уређаја, раздвајање их према приступу подешавањима мерача креирањем нивоа:

• нула, обезбеђивање уклањања ограничења при гледању података локално или на даљину, временска синхронизација, исправка индикација. Право се даје овлашћеним корисницима уређаја;

• први, који омогућава подешавање опреме на месту инсталације и уписивање у радну меморију поставки оперативних параметара који не утичу на карактеристике комерцијалне употребе;

• други, који омогућава приступ информацијама уређаја представницима енергетског надзора након његовог прилагођавања и припреме за пуштање у рад;

• трећи, који даје право уклањања и постављања поклопца са терминалног блока за приступ терминалима или оптичком прикључку;

• четврто, пружа могућност приступа плочи уређаја за инсталирање или замену хардверских кључева, уклањање свих пломби, обављање послова са оптичким прикључком, надоградњу конфигурације, калибрацију корекционих фактора.

Начини повезивања индустријских бројила у енергетским предузећима

За рад мерних уређаја стварају се разгранати секундарни кругови мерних ланаца коришћењем високо прецизних струјних и напонских трансформатора.

Мали фрагмент таквог круга за тренутне струјне кругове Гран-Елецтро СС-301 метра приказан је на слици. Преузето је из радне документације.

За исти метар, ниже је приказан фрагмент прикључних напонских кругова.

Комбиновање мерних уређаја у јединствени систем аутоматизованог система за мерење и контролу

Систем аутоматизоване контроле и мерења електричне енергије почео се убрзано развијати захваљујући могућностима електронских бројила и развоју метода за даљински пренос информација. За повезивање мерних уређаја индукционог система развијају се посебни сензори.

Главни циљ АСКУЕ система је брзо прикупљање информација у једном контролном центру. Истовремено, он прима протоке података од свих потрошача постојећих трафостаница. Садрже информације о проблемима утрошеног и испорученог капацитета са могућношћу анализе метода његове производње и дистрибуције, израчунавања трошкова и обрачуна економских показатеља.

За решавање организационих питања система АСКУЕ предвиђено је:

• уградња високо прецизних мјерних уређаја на мјерења електричне енергије;

• пренос информација из њих врши се дигиталним сигналима помоћу "додавача" који имају меморију са случајним приступом;

• организација комуникацијског система преко жичних и радио канала;

• имплементација шеме обраде примљених информација.

ДЦ мерачи електричне енергије

Модели бројила ове класе бележе енергију у различитим технолошким видовима, али најчешће се користе на опреми електричног возног парка градског превоза и на железници.

Створене су на основу електродинамичког система.

Главни принцип рада таквих бројача је интеракција сила магнетног флукса формираних од два намотаја:

1. први је трајно фиксиран;

2. други има могућност ротације под утицајем магнетног флукса, чија је величина пропорционално зависна од вредности струје која струји дуж круга.

Параметри ротације завојнице преносе се у механизам за бројање и узимају се у обзир при потрошњи електричне енергије.

Погледајте такође: Начини уштеде електричне енергије у стану и приватној кући