ИИТ МУ ЛР. ИИТ МУ ЛР (1). Методические указания по лаборатоным работам иркутск 2008г. Лаборатоная работа и1

• Название: Методические указания по лаборатоным работам иркутск 2008г. Лаборатоная работа и1
• Анкор: ИИТ МУ ЛР
• Дата: 22.05.2023
• Размер: 3.95 Mb.
• Имя файла: ИИТ МУ ЛР (1).doc
• Тип: Методические указания; #1149411
• страница: 3 из 10

ПРОВЕРКА ОДНОФАЗНОГО СЧЕТЧИКА АКТИВНОЙ ЭНЕРГИИ

Цель работы – исследование принципа действия, устройства и характеристик индукционных счетчиков электрической энергии; изучение методов поверки счетчиков электрической энергии.

Приборы и принадлежности : счетчик электрической энергии, амперметры, вольтметр, ваттметр, секундомер, регулировочный автотрансформатор, нагрузочные реостаты.

Основные понятия

Электрическая энергия, поглощенная нагрузкой, определяется выражением:

W = ₀^t Рdt,

Где Р – активная мощность, потребляемая нагрузкой.

Для учета активной энергии переменного тока применяются индукционные счетчики, представляющие собой интегрирующие приборы.

Устройство однофазного индукционного счетчика и схема его включения в электрическую цепь представлены на рис.



Основными элементами измерительного механизма счетчика являются электромагниты А и Б, алюминиевый диск Д, укрепленный на оси, постоянный магнит М.

Обмотка электромагнита А, имеющая небольшое число витков из толстого провода, включается последовательно с нагрузкой.

При включении счетчика в цепь переменного тока по его последовательной обмотке будет проходить ток потребителей энергии I, вследствие чего в последовательном электромагните возникает магнитный поток Фi, который проходит через сердечник электромагнита Б и дважды пересекает диск Д.

Напряжение U на обмотке параллельного электромагнита вызовет в ней ток Iu, создающий потоки Фu и Фi. Первый, замыкаясь через противополюс 2, пересекает диск в одном месте (в середине между полюсами электромагнита А). Поток замыкается через боковые стержни электромагнита Б, не пересекает диска, непосредственного участия в создании вращающегося момента не принимает и называется не рабочим потоком.

Магнитный поток последовательного электромагнита Фi и рабочий поток параллельного электромагнита Фi и рабочий поток параллельного электромагнита Фu, пронизывая диск Д, будут индуктировать ЭДС, отстающие по фазе от потоков Фi и Фu на угол /2. Под действием этих ЭДС в диске возникают вихревые токи. Всякий контур стоком, находящийся в магнитном поле, под влиянием электромагнитных сил стремится занять такое положение, при котором поток, пронизывающий контур, был бы положительным и наибольшим. Таким образом, благодаря взаимодействию трех несовпадающих в пространстве и сдвинутых по фазе потоков Фi, Фi, Фu и потоков, созданных вихревыми токами, возникает вращающий момент, равный:

М = k₁fФ_iФ_usin, (1)

где  - угол между потоками Фu и Фi; k₁ – коэффициент пропорциональности;

f – частота переменного тока.

Для того, чтобы счетчик учитывая активную энергию, необходимо иметь вращающий момент, пропорциональный активной мощности, т.е.

М_вр = k₂U_icos(Ů^İ) = k₂Р, (2)

где (Ů^İ) =  - угол сдвига фаз между напряжением и током, который соответствует одинаковым положительным направлениям Ů и İ относительно зажимов отмеченных звездочкой (генераторных зажимов).

Из элементарного анализа выражений (1) и (2) следует, что для получения вращающего момента, пропорционального мощности, необходимо иметь: магнитный поток последовательного электромагнита, пропорциональный току цепи; рабочий магнитный поток параллельного электромагнита, пропорциональный напряжению цепи; условие sin=cos.

Первое условие выполняется, если сердечник последовательного электромагнита находится в ненасыщенном состоянии. Тогда можно с достаточным приближением считать:

Ф_i = k₃I; Ф_u = k₄U/Z_u = k₄I_u.

Второе условие выполняется, если частота переменного тока неизменна. Тогда, ввиду малости активного сопротивления параллельной обмотки, по сравнению с ее индуктивным сопротивлением, можно принять:

Z_u = 2fL; Фu = k₅U/f.

Для выполнения третьего условия необходимо между потоками Фi и Фu иметь угол:

= /2 - . (3)

Выполнение условия (3) достигается в счетчике применением различных приспособлений.

Таким образом, обеспечивается получение вращающего момента, пропорционального активной мощности (2), под действием которого диск измерительного механизма придет во вращение.

Для создания тормозного момента, противодействующего вращения диска, служит постоянный магнит М. При пересечении диском потока постоянного магнита Фм в диске возникают токи Iм. От взаимодействия токов Iм с потоком Фм создается тормозной момент:

М_т = k₆(d/dt),

Где d/dt – угловая скорость диска.

Если пренебречь трением, то для установившейся скорости вращения диска выполняется условие:

М_вр = М_т, или k₂Р=k₆(d/dt).

Из выражения (4) следует, что скорость вращения диска пропорциональна активной мощности нагрузки.

Интегрируя выражение (4) в пределах интервала времени t = t2 – t1, получим: W = CN, (5)

где W – энергия, израсходованная в цепи за интервал времени t; N – число оборотов диска за этот же интервал времени; С – постоянная счетчика.

Отсчет энергии производится по показаниям счетного механизма. Единице электрической энергии (1 кВтч) должно соответствовать определенное число оборотов диска счетчика (его называют передаточным числом А и указывают на щитке счетчика). Величина, обратная передаточному числу, то есть энергия, приходящаяся на один оборот диска, называется номинальной постоянной счетчика и выражается в Вт с/об или Дж/об:

Сн = 1000* 3600/А,

где 1000 и 3600 служат для перевода киловатт в ватты и часов в секунды.

Значения величин А и Сн зависят только от конструкции и для данного счетчика неизменны.

Действительная постоянная в отличии от номинальной зависит от режима работы счетчика и от внешних условий. Зная значения постоянных С и Сн, можно определить относительную погрешность счетчика:

_w = (W_сч – W_д)/W_д = (С_н – С)/С, (6)

где W_сч – энергия, измеренная счетчиком (показание счетчика); W_д – действительное значение энергии, израсходованной в цепи.

Существенное значение, особенно при малых нагрузках, на правильность показаний счетчика оказывает момент трения. Для уменьшения этого влияния в счетчиках создают дополнительный момент, компенсирующий момент трения.

Если компенсационный окажется больше момента трения, то диск счетчика при наличии напряжения в параллельной цепи и отсутствии тока в цепи нагрузки может начать вращаться без остановки. Такое явление называется самоходом.

Государственным стандартом устанавливается порог чувствительности (в процентах) счетчика, определяемый выражением:

S = Iмин / Iном , (7)

где Iмин – минимальное значение тока, при котором диск счетчика начинает безостановочно вращаться; Iном – номинальное для счетчика значение нагрузочного тока.

При проведении поверки счетчиков согласно ГОСТу 8.259-77 должны выполняться следующие операции:

Внешний осмотр.

Определение систематической составляющей относительной погрешности счетчика одним из методов: методом образцовых ваттметра и секундомера; методом образцового счетчика; методом длительных испытаний.

Проверка отсутствия самохода.

Проверка порога чувствительности.

Внешний осмотр. При проведении должно быть установлено соответствие счетчика следующим требованиям: щиток счетного механизма не должен иметь видимого перекоса, цифры роликового счетного механизма не должны уходить за пределы окошек более, чем на 1/5 своей высоты, отметка на диске для визуального отсчитывания оборотов должна быть нанесена четко.

Определение систематической составляющей относительной погрешности (далее погрешность) в данной лабораторной работе проводится методом ваттметра и секундомера. Погрешность поверяемого счетчика определяется по формуле (6). Действительная постоянная счетчика С определяется из выражения:

С = W / N = Р t / N, (8)

где Р – значение показаний образцового секундомера; t – значение показаний образцового секундомера.

При определении погрешности счетчиков получают не менее двух отсчетов времени по секундомеру для каждой нагрузки и вычисляют среднее арифметическое отсчетов.

Систематические составляющие относительной погрешности счетчиков не должны превышать значений, указанных в ГОСТе 6570-75 (табл. 1).

Таблица 1

Условия нагрузки	Допускаемая относительная погрешность счетчиков, %, класса
	1,0	2,0	2,5
При cos=I и токе: 5% - Iном 10% - Iном от 10 до 150% Iном При соs=0,5 и токе: 10% Iном от 20% до 150% Iном	2 1 1 2 1	2,5 2 2 2,5 2	-- 3,5 2,5 -- 4

Погрешность счетчиков при периодической поверке определяют на трех нагрузках при соs=I(sin=I для реактивного счетчика) и одной нагрузке при соs=0,5 (sin=0,5).

Отсутствие самохода у счетчиков проверяют при напряжении, равном 110% номинального (для вновь выпущенных счетчиков – 50% номинального напряжения). При этом диск счетчиков должен сделать не более одного полного оборота при отсутствии тока в последовательных цепях. Время определения самохода не менее 10 минут.

Порог чувствительности проверяют при номинальном напряжении счетчика и соs соs=I.

При поверке диск счетчика должен начать непрерывно вращаться.

Согласно ГОСТу 6570-75 порог чувствительности при Uном, fном, соs=I, имеет следующие значения: для счетчиков классов 1и 2 – 0,5%; класса 2,5-1% (1, с. 75-78, 121-127; 3, с. 132-134, 197-199).