Pengukuran energi listrik

Produk listrik, sesuai dengan tujuannya, mengkonsumsi (menghasilkan) energi aktif yang dikonsumsi untuk melakukan pekerjaan yang bermanfaat. Pada tegangan, arus dan faktor daya konstan, jumlah energi yang dikonsumsi (dihasilkan) ditentukan oleh rasio Wp = UItcosφ = Pt

dimana P = UIcosφ — daya aktif produk; t adalah durasi pekerjaan.

Satuan SI untuk energi adalah joule (J). Dalam praktiknya, satuan pengukuran non-sistematis masih digunakan untuk watt NS jam (tu NS h). Hubungan antar satuan ini adalah sebagai berikut: 1 Wh = 3,6 kJ atau 1 W s = 1 J.

Dalam rangkaian arus terputus-putus, jumlah energi yang dikonsumsi atau dihasilkan diukur dengan induksi atau secara elektronik dengan elektrometer.

Secara struktural, penghitung induksi adalah motor mikroelektrik, setiap putaran rotor sesuai dengan sejumlah energi listrik. Rasio antara pembacaan penghitung dan jumlah putaran yang dilakukan oleh mesin disebut rasio roda gigi dan ditunjukkan di dasbor: 1 kW NS h = N putaran cakram.Rasio roda gigi menentukan konstanta penghitung C = 1 / N, kW NS h / rev; ° С=1000-3600 / NW NS s / rev.

Dalam SI, konstanta penghitung dinyatakan dalam joule, karena jumlah putaran adalah kuantitas tanpa dimensi. Pengukur energi aktif diproduksi untuk jaringan tiga fase satu fase dan tiga dan empat kabel.

Beras. 1... Skema untuk menghubungkan alat pengukur ke jaringan fase tunggal: a — langsung, b — serangkaian transformator pengukur

Pengukur fase tunggal (Gbr. 1, a) energi listrik memiliki dua belitan: arus dan tegangan dan dapat dihubungkan ke jaringan sesuai dengan skema yang mirip dengan skema peralihan wattmeter fase tunggal. Untuk menghilangkan kesalahan saat menyalakan meteran dan oleh karena itu kesalahan dalam pengukuran energi, disarankan dalam semua kasus untuk menggunakan rangkaian sakelar meteran yang ditunjukkan pada penutup yang menutupi keluarannya.

Perlu dicatat bahwa ketika arah arus di salah satu gulungan meteran berubah, piringan mulai berputar ke arah lain. Oleh karena itu, kumparan arus perangkat dan kumparan tegangan harus dihidupkan, sehingga ketika penerima mengkonsumsi daya, penghitung berputar ke arah yang ditunjukkan oleh panah.

Keluaran arus, dilambangkan dengan huruf G, selalu terhubung ke sisi suplai, dan keluaran kedua dari rangkaian arus, dilambangkan dengan huruf I. Selain itu, keluaran dari kumparan tegangan, unipolar dengan keluaran G dari kumparan arus, juga terhubung ke sisi catu daya.

Saat Anda menyalakan alat ukur melalui trafo pengukurTTransformator arus harus secara bersamaan memperhitungkan polaritas belitan trafo arus dan trafo tegangan (Gbr. 1, b).

Meter dibuat baik untuk digunakan dengan trafo arus dan trafo tegangan - universal, dengan penunjukan simbol yang ditambahkan huruf U, dan untuk digunakan dengan trafo yang rasio transformasi pengenalnya ditunjukkan pada pelat namanya.

Contoh 1. Meter universal dengan parameter Up = 100 V dan I = 5 A digunakan dengan trafo arus dengan arus primer 400 A dan arus sekunder 5 A dan trafo tegangan dengan tegangan primer 3000 V dan a tegangan sekunder 100 V.

Tentukan konstanta rangkaian dimana pembacaan meter harus dikalikan untuk menemukan jumlah energi yang dikonsumsi.

Konstanta rangkaian ditemukan sebagai produk dari rasio transformasi trafo arus dengan rasio transformasi trafo tegangan: D = kti NS ktu= (400 NS 3000)/(5 NS 100) =2400.

Seperti wattmeter, alat pengukur dapat digunakan dengan konverter pengukur yang berbeda, tetapi dalam hal ini perlu menghitung ulang pembacaan.

Contoh 2. Alat pengukur yang dirancang untuk digunakan dengan transformator arus dengan rasio transformasi kti1 = 400/5 dan transformator tegangan dengan rasio transformasi ktu1 = 6000/100 digunakan dalam skema pengukuran energi dengan transformator lain dengan rasio transformasi tersebut: kti2 = 100/5 dan ktu2 = 35000/100.Tentukan konstanta sirkuit yang harus dikalikan dengan pembacaan penghitung.

Konstanta rangkaian D = (kti2 NS ktu2) / (kti1 NS ktu1) = (100 NS 35.000) /(400 NS 6000) = 35/24 = 1,4583.

Meter tiga fase yang dirancang untuk mengukur energi dalam jaringan tiga kabel secara struktural adalah dua meter fase tunggal gabungan (Gbr. 2, a, b). Mereka memiliki dua kumparan arus dan dua kumparan tegangan. Biasanya, penghitung seperti itu disebut dua elemen.

Semua yang dikatakan di atas tentang perlunya mengamati polaritas belitan perangkat dan belitan transformator pengukur yang digunakan dengannya di sirkuit sakelar meter fase tunggal berlaku sepenuhnya untuk skema sakelar, meter tiga fase.

Untuk membedakan elemen satu sama lain dalam meter tiga fase, keluaran juga ditandai dengan angka yang secara bersamaan menunjukkan urutan fase jaringan pasokan yang terhubung ke keluaran. Jadi, untuk kesimpulan yang ditandai dengan angka 1, 2, 3, hubungkan fase L1 (A), ke terminal 4, 5 — fase L2 (B) dan ke terminal 7, 8, 9 — fase L3 (C).

Definisi pembacaan meter yang termasuk dalam transformator dibahas dalam Contoh 1 dan 2 dan sepenuhnya berlaku untuk meter tiga fasa. Perhatikan bahwa angka 3, yang berdiri di panel alat pengukur di depan koefisien transformasi sebagai pengganda, hanya berbicara tentang perlunya menggunakan tiga transformator dan oleh karena itu tidak diperhitungkan saat menentukan sirkuit konstan.

Contoh 3… Tentukan konstanta sirkuit untuk meter tiga fase universal yang digunakan dengan transformator arus dan tegangan, 3 NS 800 A / 5 dan 3 x 15000 V / 100 (bentuk catatan persis mengulangi catatan pada panel kontrol).

Tentukan konstanta rangkaian: D = kti NS ktu = (800 x 1500)/(5-100) =24000

Beras. 2. Skema untuk menghubungkan meter tiga fase ke jaringan tiga kabel: a-langsung untuk mengukur energi aktif (perangkat P11) dan reaktif (perangkat P12), b — melalui transformator arus untuk mengukur energi aktif

Diketahui bahwa ketika berubah faktor kekuatan pada arus yang berbeda saya dapat memperoleh nilai UIcos yang sama dengan daya aktifφ, dan, oleh karena itu, komponen aktif Ia = Icosφ saat ini.

Meningkatkan hasil faktor daya dalam pengurangan arus I untuk daya aktif yang diberikan dan karenanya meningkatkan pemanfaatan saluran transmisi dan peralatan lainnya. Dengan penurunan faktor daya pada daya aktif yang konstan, arus I yang dikonsumsi oleh produk perlu ditingkatkan, yang menyebabkan peningkatan kerugian pada saluran transmisi dan peralatan lainnya.

Oleh karena itu, produk dengan faktor daya rendah mengkonsumsi energi tambahan dari sumbernya. ΔWp diperlukan untuk menutupi kerugian yang sesuai dengan peningkatan nilai saat ini. Energi tambahan ini sebanding dengan daya reaktif produk dan, asalkan nilai arus, tegangan, dan faktor daya konstan dari waktu ke waktu, dapat ditemukan dengan rasio ΔWp = kWq = kUIsinφ, di mana Wq = UIsinφ — daya reaktif (konsep konvensional).

Proporsionalitas antara energi reaktif produk listrik dan energi tambahan yang dihasilkan stasiun dipertahankan bahkan ketika tegangan, arus, dan faktor daya berubah seiring waktu. Dalam praktiknya, energi reaktif diukur dengan unit di luar sistem (var NS h dan turunannya - kvar NS h, Mvar NS h, dll.) menggunakan penghitung khusus yang secara struktural sangat mirip dengan pengukur energi aktif dan hanya berbeda pada peralihan sirkuit belitan (lihat Gambar 2, a, perangkat P12).

Semua perhitungan yang terlibat dalam menentukan energi reaktif yang diukur oleh meter serupa dengan perhitungan di atas untuk meter energi aktif.

Perlu dicatat bahwa energi yang dikonsumsi dalam belitan tegangan (lihat Gambar 1, 2) tidak diperhitungkan oleh meteran, dan semua biaya ditanggung oleh produsen listrik, dan energi yang dikonsumsi oleh sirkuit perangkat saat ini diperhitungkan dari meteran, yaitu biaya dalam hal ini dibebankan kepada konsumen.

Selain energi, beberapa karakteristik beban lainnya dapat ditentukan dengan menggunakan meteran listrik. Misalnya, menurut pembacaan meter energi reaktif dan aktif, Anda dapat menentukan nilai beban tgφ rata-rata tertimbang: tgφ = Wq / Wp, Gdimana vs — jumlah energi yang diperhitungkan oleh meteran energi aktif untuk suatu periode waktu, Wq — sama , tetapi diperhitungkan oleh pengukur energi reaktif untuk periode waktu yang sama. Mengetahui tgφ, dari tabel trigonometri temukan cosφ.

Jika kedua penghitung memiliki rasio roda gigi dan konstanta sirkuit D yang sama, Anda dapat menemukan beban tgφ untuk momen tertentu.Untuk tujuan ini, untuk interval waktu yang sama t = (30 — 60) s, jumlah putaran nq pengukur energi reaktif dan jumlah putaran np pengukur energi aktif dibaca secara bersamaan. Maka tgφ = nq / np.

Dengan beban yang cukup konstan, dimungkinkan untuk menentukan daya aktifnya dari pembacaan meteran energi aktif.

Contoh 4… Pengukur energi aktif dengan rasio roda gigi 1 kW x h = 2500 rpm disertakan dalam belitan sekunder transformator. Belitan meter dihubungkan melalui transformator arus dengan kti = 100/5 dan transformator tegangan dengan ktu = 400/100. Dalam 50 detik cakram membuat 15 putaran. Tentukan daya aktif.

Sirkuit konstan D = (400 NS 100)/(5 x 100) =80. Mempertimbangkan rasio roda gigi, konstanta penghitung C = 3600 / N = 3600/2500 = 1,44 kW NS s / rev. Mempertimbangkan skema konstan C '= CD = 1,44 NS 80= 115,2 kW NS s / rev.

Jadi, n putaran disk sesuai dengan konsumsi daya Wp = C'n = 115,2 [15 = 1728 kW NS dengan Oleh karena itu, daya beban P= Wp / t = 17,28 / 50 = 34,56 kW.