ИНДУКЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

4.1.Цель работы.

4.1.1. Изучить схему поверки однофазного счетчика по методу раздельных цепей напряжения и тока, а также ознакомиться с работой счетного механизма.

4.1.2. Найти действительную постоянную счетчика и его погрешность при различных нагрузках;

4.1.3. Определить порог чувствительности счетчика и отсутствие самохода.

4.2.Основные теоретические положения.

Однофазные счетчики активной энергии - индукционные интегрирующие устройства для учета электрической энергии в цепях переменного тока с частотой 50Гц. На лицевой панели счетчика указываются номинальное напряжение и диапазон токов с нижней границей - номинальным током и верхней - максимальным током, до которого сохраняется необходимая точность счетчика. Учет электрической энергии выполняет роликовый счетный механизм, приводимый в движение через систему передач от оси счетчика, на которой укреплен алюминиевый диск, вращающийся при включенных приемниках. Электрическая энергия за некоторый промежуток времени определяется разностью отсчетов по счетному механизму в конце и начале данного отрезка времени. Каждой единице, зарегистрированной электрической энергии в соответствии со значением передаточного числа зубчатых передач между счетным механизмом и осью счетчика, отвечает определенное число оборотов Nном., называемое передаточным числом счетного механизма, которое нанесено на табличку счетчика в виде надписи: "1 кВт.ч - Nном. оборотов диска.

Электрическая энергия Сном., зарегистрированная счетчиком за один оборот диска, называется номинальной постоянной счетчика. Если эта энергия измерена в Вт.с/об,то связь ее с передаточным числом Nном. счетного механизма определяется формулой:

Сном. = 3600*1000/Nном.

Измерительный механизм счетчика представляет собой, магнитную систему из двух электромагнитов переменного тока с магнитопроводами из листов электротехнической стали и неподвижными обмотками на них. Одна из них (параллельная) состоит из большого числа витков тонкого провода и включается на напряжение сети. Другая - последовательная - имеет малое число витков толстого провода и соединяется последовательно с приемниками.

Переменные токи двух обмоток возбуждают магнитные потоки, пропорциональные соответственно U и I, которые сдвинуты по фазе и не совпадают в пространстве. В результате этого возбуждается бегущее магнитное поле, которое наводит в диске соответствующие э.д.с. и вихревые токи. Эти токи взаимодействуют с бегущим магнитным полем и вовлекают диск в непрерывное вращение.

Мвр. = К₁ U I cosj,

Где К₁ - коэффициент, зависящий от конструкции элементов счетчика;

U - напряжение на зажимах параллельной обмотки;

I - ток последовательной обмотки счетчика;

cosj - коэффициент мощности нагрузки.

Тормозной момент создает постоянный магнит:

Мт = К₂ N,

где К₂ - коэффициент пропорциональности;

n - частота вращения счетчика.

Приравняв Мвр = Мт, получим:

U I cosj = С N,

где - С = К₂/К₁.

Но U I cosj = Р, следовательно Р = С N.

Электрическая энергия W за время t будет:

t t

W = ò р dt = С ò N dt = С N,

0 0

где N - число оборотов диска за время t.

Отношение С = W/N - представляющее собой энергию за время одного полного оборота диска, называют действительной постоянной счетчика электрической энергии.

Отклонение действительной постоянной С счетчика, от его номинальной постоянной Сном. характеризуется относительной погрешностью:

g₀ = (Wном. - W)/W,

где W - действительное значение электрической энергии за время t, определенная по показаниям образцовых приборов;

Wном. - значение электрической энергии по показаниям поверяемого счетчика за то же время, подсчитанное по формуле:

Wном = Сном.× N,

где N - число оборотов диска за время t.

Для однофазных счетчиков активной энергии класса 2,5 при cosj = 1 и токе от 10 до 20% Iном. относительная погрешность не должна превышать +3,5%.

Если коэффициент мощности нагрузки 0,5 £ cosj £ 1 при f ³ 0, а ток изменяется от 20% Iном. до его максимального значения включительно, то относительная погрешность может достигать значения:

g₀ = ±(5,5...3cosj)%.

Поверка правильности показаний счетчика проводится по контрольному вольтметру и амперметру, образцовому ваттметру и секундомеру с определением частоты вращения диска, для чего определяют полное число оборотов его за время не менее 50с.

Одновременно находят порог чувствительности счетчика:

Iмин.

S = ------- 100%,

Iном.

где Iмин. - номинальный ток при cosj = 1 и Uном, когда диск счетчика приходит в безостановочное вращение;

Iном. - номинальный ток по данным таблички счетчика.

Порог чувствительности счетчиков класса 2,5% должен быть не более 1% при номинальном напряжении.

В неправильно отрегулированных счетчиках под действием напряжения на зажимах параллельной цепи и при Iном = 0 в последовательной цепи может наблюдаться непрерывное вращение диска - самоход счетчика. При правильной регулировке самоход должен отсутствовать.

4.3.Проведение опыта.

4.3.1. Проверить отсутствие самохода счетчика. Собрать схему рис.4.1. Включить стенд тумблером «СЕТЬ» и затем подать напряжение в схему тумблером S5. Убедиться в отсутствии самохода счетчика.

Рис.4.1.

4.3.2. Определить порог чувствительности счетчика. (См. Рис. 4.2.). Величина тока нагрузки изменяется путем шунтирования резистора Rд и при необходимости шунтированием звеньев в цепи резисторов R4 – R9.

Порог чувствительности счетчика:

Iмин.

S = ------- 100%,

Iном.

где Iмин. - наименьший ток при cosj = 1 и Uном, когда диск счетчика приходит в безостановочное вращение;

Iном. - номинальный ток по данным таблички счетчика.

Рис. 4.2.

4.3.3. При проверке счетчика класса 2,5 контрольные приборы - вольтметр и амперметр - принимают того же класса 2,5; и образцовый ваттметр тоже класса не хуже 2,5. Время, отвечающее выбранным полным числам оборотов диска счетчика, определяют с помощью секундомера.

4.3.4. Определить номинальную постоянную счетчика по его паспортным данным, указанным на щитке счетчика: 1 кВт*ч = 600 об./кВт*час, т.е.:

1 кВт*ч = 1000 Вт*60м*60с = 3600000 Вт*с и Nном. = 600 об., следовательно,

3600000 Вт*с

Сн = ---------- = 6000 ------.

600 об

4.3.5. Собрать схему рис. 4.3.а с разделенными цепями тока и напряжения для нагрузок до 25% от номинальной и рис.4.3.б для нагрузок более 25%.

4.3.6. Определить основную погрешность счетчика в зависимости от нагрузки при cosj = 1.

4.3.6.1. При постоянном значении напряжения, равном Uн, установить ток, равный 10%, 25%, 50% от номинального. Измерить потребляемую нагрузкой мощность и время 10 оборотов диска на счетчике. Данные измерений записать в табл. 4.1.

Таблица 4.1.

Рис. 4.3.а.

Рис. 4.3.б.

4.3.6.2 Определить действительную постоянную счетчика (во время проведения опыта и не менее 5 мин после него не прикасаться к поверхности ламп и мощной внешней нагрузки – во избежание ожогов):

Сд = Рt/N,

где Р - мощность в Вт, устанавливаемая по образцовому ваттметру;

N - число оборотов диска за время t.

4.3.6.4. Определить относительную погрешность счетчика для каждого значения тока нагрузки по формуле:

Wном. - W

g₀ = ---------- 100%

W

4.4. Обработка результатов опыта.

4.4.1. Определить погрешность счетчика при различных нагрузках;

4.4.1. Построить график зависимости относительной погрешности счетчика от нагрузки g₀ = f(Iн);

4.5. Вопросы для самопроверки.

4.5.1. Каким образом в однофазном счетчике создается вращающий момент?

4.5.2. Каким образом в однофазном счетчике создается тормозной момент?

4.5.3. Напишите уравнение вращающего момента.

4.5.4. Что называется порогом чувствительности счетчика?

4.5.5. Что называется номинальной постоянной счетчика?

4.5.6. Что такое самоход счетчика?

4.5.7. Как влияет самоход на показание счетчика?

4.5.8. Какая система измерительного механизма применяется в однофазном счетчике?

Литература

Основная: Раннев Г.Г. Информационно-измерительная техника и электроника. М. Академия 2006г.- 511с.

Дополнительная:ГОСТ 6570-75. Счетчики электрической активной и реактивной энергии индукционные.

Техническое описание счетчика «Энергомера»

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N5

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: