В чем измеряется электричество по счетчику
Перейти к содержимому

В чем измеряется электричество по счетчику

  • автор:

Единицы измерения, используемые электрическим счетчиком

Наиболее популярной единицей измерения, используемой счетчиком электроэнергии, является киловатт-час. Один киловатт-час равен количеству энергии, потребляемой одним киловаттом нагрузки в течение одного часа или 3 600 000 джоулей. Некоторые из энергоснабжающих компаний используют мега-джоуль SI (International System) в качестве единиц измерения в электрическом счетчике.

Единицы измерения в электрическом счетчике, которые используются для измерения спроса на электроэнергию, являются ваттами, однако, усредненными в течение периода, в большинстве случаев четверть или полчаса.

Вольт-амперы — это используются счетчиками для измерения объема всей мощности, перемещаемой через распределительную сеть, в том числе реактивной и фактической. Оно равно произведению среднеквадратичных вольт и ампер. Вольт-ампер реактивный, (varh) в килочарах — это единицы измерения, используемые электрическим счетчиком для измерения реактивной мощности. Индуктивная нагрузка или запаздывание, такое как двигатель, имеют отрицательную реактивную мощность. В то время как, с другой стороны, емкостная нагрузка или основная нагрузка имеют положительную реактивную мощность. Существует множество способов измерения искажения электрического тока нагрузками. Коэффициент мощности — это отношение резистивного к вольт-амперу. Емкостная нагрузка имеет ведущий коэффициент мощности, а индуктивная нагрузка имеет коэффициент запаздывания.

Другие единицы измерения

Существуют и другие блоки, которые отличаются от единиц измерения, используемых электрическим счетчиком. Другими словами, в дополнение к обычно используемым единицам измерений в электрическом счетчике существует много других единиц, которые можно использовать. Счетчики, которые измеряли количество заряда в кулонах, использовались в первые дни электрификации. Они зависели от постоянного напряжения питания для точного измерения потребления энергии, что не было вероятным обстоятельством для большинства поставок. Некоторые из электрических счетчиков измеряли только продолжительность времени, в течение которого протекал ток, и никакого измерения тока и величины напряжения. Эти единицы измерения в электрическом счетчике подходят только для приложений с постоянной нагрузкой. Однако ни один из этих типов, скорее всего, не будет использоваться сегодня.

Как электросчетчик измеряет потребление электроэнергии, и какие виды электроэнергии имеет опыт его разработки

Счетчики электроэнергии, широко известные как электрические счетчики, представляют собой устройства учета, используемые электросетевыми компаниями для измерения электроэнергии, и являются шлюзом для энергетических компаний для расчета счетов за электроэнергию с пользователями.

Потребление электроэнергии также называют электрической энергией и электрической энергией, что также соответствует физической формуле: W=P·t=U·I·tW=электрическая энергия (единица измерения – Джоуль Дж ); P=электрическая мощность (единица измерения – Ватт); U=значение напряжения (Единица измерения — вольт В); I=текущее значение (единица измерения – ампер-А); t=время (единица измерения – секунда t); принцип измерения счетчика электроэнергии — произведение значения напряжения, значения тока и времени.

Поскольку 1 киловатт-час (3600 ВАт) электроэнергии определяется как один киловатт-час, счетчик электроэнергии также называют счетчиком ватт-часов или счетчиком киловатт-часов. С наступлением второй технологической революции человечество вступило в век электричества. Электрическая энергия является новым видом энергии, а также появился ее прибор учета — счетчик электроэнергии.

Развитие счетчиков электроэнергии прошло следующие этапы:

1. Счетчик электроэнергии индукционного типа

В 1880 году американский изобретатель король Эдисон изготовил первый в мире счетчик электроэнергии постоянного тока, используя принцип электролиза в лаборатории.

В 1889 году немецкий физик Бутель разработал индукционный счетчик электроэнергии без отдельного токового сердечника.

В 1890 году появился индукционный ваттметр с токовым железным сердечником, но тормозным элементом было медное кольцо, а крутящий момент создавался электромагнитом переменного тока.

В конце 19-го и начале 20-го века постоянные магниты заменили электромагниты, алюминиевые диски заменили медные диски, формально начали производить индукционные ваттметры.

Счетчик электроэнергии индукционного типа широко известен как механический счетчик, который измеряет электроэнергию, заставляя алюминиевую пластину вращаться под действием электромагнитного момента. Принцип работы индукционного ваттметра заключается в том, что при прохождении переменного тока через составляющие тока и напряжения ваттметра на алюминиевой пластине индуцируются вихревые токи. Эти вихревые токи взаимодействуют с переменным магнитным потоком, создавая электромагнитную силу, которая заставляет алюминиевую пластину вращаться. В то же время тормозной электромагнит также взаимодействует с вращающимся алюминиевым диском, создавая тормозной момент. Когда вращающий момент уравновешивается тормозным моментом, алюминиевый диск вращается со стабильной скоростью. Количество оборотов алюминиевой пластины пропорционально величине измеренной электрической энергии, так что можно измерить потребляемую электрическую энергию.

2. Индукционный импульсный счетчик электроэнергии

Индукционный импульсный счетчик электроэнергии по-прежнему использует измерительный механизм индукционного счетчика электроэнергии в качестве компонента и преобразует электрическую энергию в импульсный сигнал через фотоэлектрический датчик, а затем использует электронную схему для обработки импульсного сигнала, тем самым реализуя измерение электрической энергии. Поскольку этот тип счетчика электроэнергии использует измерительный элемент индуктивной системы с устройством генерации импульсов, он также называется электромеханическим счетчиком электроэнергии импульсного типа.

В 1970-х годах в некоторых промышленно развитых странах широкое распространение получили индукционные импульсные счетчики электроэнергии.

3. Полностью электронный ваттметр

С развитием технологий силовой электроники и новых компонентов появились электронные счетчики электроэнергии.

С развитием науки и техники и развитием технологий появились электронные счетчики электроэнергии с длительным сроком службы, высокой надежностью и сильной защитой от помех. Его функции начинают расширяться, и он может измерять такие параметры, как активная электрическая энергия, реактивная электрическая энергия, напряжение, ток, полная мощность, коэффициент мощности и время потери напряжения.

Принцип электронных счетчиков электроэнергии: используйте резисторы делителя напряжения или трансформаторы напряжения для преобразования сигналов напряжения в слабые сигналы, которые можно использовать для электронных измерений, и используйте шунты или трансформаторы тока для преобразования сигналов тока в слабые сигналы, которые можно использовать для электронных измерений. измерение. Микросхема измерения электроэнергии компании выполняет аналоговое или цифровое умножение преобразованных сигналов напряжения и тока, накапливает электрическую энергию, а затем выдает импульсный сигнал, частота которого пропорциональна электрической энергии; импульсный сигнал приводит в действие шаговый двигатель, приводящий в действие механический счетчик для отображения или отправки. Цифровой дисплей выполняется после обработки микрокомпьютера.

По структуре измерения электронные счетчики электроэнергии делятся на однофазные счетчики электроэнергии, трехфазные четырехпроводные счетчики электроэнергии и трехфазные трехпроводные счетчики энергии. В зависимости от их использования они делятся на активные, реактивные и стандартные счетчики энергии, многофункциональные счетчики энергии, счетчики максимального потребления, многотарифные счетчики, счетчики электроэнергии с предоплатой. В последнее время счетчик электроэнергии подключается к мобильным телефонам и другим устройствам, что называется счетчиком электроэнергии Интернета вещей.

Формула счетчика энергии электрика

Счетчики электроэнергии широко известны как «счетчики электроэнергии» или просто «электросчетчики» и используются для измерения значения активной энергии электричества. По количеству измеряемых фаз переменного тока различают два типа: однофазные и трехфазные. Сегодня поговорим об однофазных счетчиках электроэнергии.

Выбор низковольтных однофазных счетчиков электроэнергии

Использование электрической энергии должно быть учтено, и счетчики электрической энергии не требуются.

Отображаемое значение — кВтч, и люди обычно называют его градусом.

Чтобы рассчитать общее потребление электроэнергии, умножьте общее количество киловатт на пять.

Выберите текущее значение счетчика, в три раза больше киловатта.

Есть два отмеченных тока, по одному внутри и снаружи скобок.

Есть кратные снаружи внутрь, от двойных до четверных.

Калибровочное значение находится вне скобок, а значение перегрузки по току — внутри скобок.

Обычно используйте калибровочное значение и используйте перегрузку по току в определенной степени.

(1) Введение в счетчик энергии

Однофазный счетчик электроэнергии является наиболее широко используемым прибором измерения потребления электроэнергии, который используется для измерения значения активной энергии электроэнергии. В нашей стране их, вероятно, более сотни миллионов. Этот счетчик широко известен как «счетчик электроэнергии» или просто «электрический счетчик».

Существует два основных типа счетчиков электроэнергии: традиционный тип с электромагнитным поворотным столом и новый тип с электронным цифровым дисплеем. Кроме того, существуют различные типы, такие как вставка карты и тип предоплаты.

Единицей потребления электроэнергии, отображаемой счетчиком энергии, является киловатт-час, который обозначается аббревиатурой «кВт · ч» с символом, широко известным как «градус», то есть 1 киловатт-час равен 1 градусу. 1 киловатт-час – мощность, потребляемая электрооборудованием мощностью 1 киловатт (кВт) за 1 час (ч).

Когда энергопотребляющим элементом электрооборудования является чистое сопротивление, электрическая энергия A (кВт·ч), потребляемая за период времени t (ч), равна напряжению U (В) и току I (А), протекающему через это А произведение времени включения t (ч), т.е.

A=Uit (Вт • ч)=Uit / 1000 (кВт • ч)

(2) Основание для выбора счетчика электроэнергии

Есть две причины для выбора счетчика энергии: одна — номинальное напряжение, а другая — номинальный ток (обычно называемый калибровочным током). Напряжение однофазного источника питания в Китае обычно составляет 220 В, поэтому номинальное напряжение счетчика энергии также должно быть 220 В. Выбор номинального тока должен основываться на общем значении тока питаемого оборудования. Номинальный ток, калибруемый счетчиком электроэнергии, не должен быть меньше значения полного тока, но для обеспечения точности прибора он не должен превышать более чем в 4 раза значение полного тока электроэнергии. Когда все электрооборудование представляет собой резистивную нагрузку, значение полного электрического тока можно получить путем деления общей мощности (активной мощности) используемых электроприборов на номинальное напряжение. При номинальном напряжении UN равном 220 В и единице мощности PN равной кВт общее значение тока потребления электроэнергии IN (А) должно быть

ИЗ=1000ПЗ / УЗ=1000ПН / 220≈4,4545ПН≈5ПН

Для простых расчетов можно использовать IZ≈5PN.

В современной жизни большая часть однофазного электрооборудования уже не является чисто резистивной нагрузкой. В это время общий ток равен общей мощности, деленной на номинальное напряжение, а затем деленной на общий коэффициент мощности электрической нагрузки cosφ (0,8 ~ 0,9), поэтому Ток больше, чем результат, рассчитанный по приведенной выше формуле, обычно на 10–20 процентов больше. Следовательно, было бы разумно рассчитать общую текущую стоимость электроэнергии в соответствии с 5-кратной общей мощностью. Отсюда и «вычисление общего тока потребления электроэнергии путем умножения общего количества киловатт на пять».

Однако, принимая во внимание тот факт, что все электроприборы не будут использоваться одновременно, а также «перегрузочную способность» счетчика энергии в 4 (или 2) раза больше калиброванного значения тока, в целях экономии инвестиций при покупке счетчик, расчет значения номинального тока счетчика энергии не должен основываться на расчетном значении полного тока. Практика доказала, что троекратная суммарная мощность киловатта может удовлетворить требования. Это источник «выбора текущего значения метра, в три раза больше киловатта может быть удовлетворено» в мантре.

Последние несколько предложений мантры касаются текущей проблемы, отмеченной счетчиком энергии. На циферблате прибора нанесены два значения тока, одно из которых помещено в круглые скобки, например 5 (20) А. Оба значения находятся в кратном соотношении, обычно 2-кратном или 4-кратном. Значение за скобками малое, называемое калибровочным значением, или номинальным значением, которое является основным основанием для выбора тока опорной цепи, и значением тока для обеспечения точности и нормальной работы прибора; большее значение в скобках называется допустимым значением перегрузки по току, прибор может работать в своем диапазоне, но его точность не гарантируется, и он не подходит для длительного использования.

Метод прямого подключения низковольтного однофазного счетчика электроэнергии

Однофазный электросчетчик с четырьмя выводами, один, два, три, четыре слева направо.

Один и два соединены с тремя, четырьмя и нулем.

Небольшой прилегающий кусок рядом с клеммой № 1 не следует удалять как есть.

Измерение электрической энергии

Измерение электрической энергии

Электротехническое изделие в соответствии со своим назначением потребляет (вырабатывает) активную энергию, расходуемую на совершение полезной работы. При постоянстве напряжения, тока и коэффициента мощности количество потребленной (выработанной) энергии определяется соотношением Wp = UItcos φ = Pt

где P=UIcos φ — активная мощность изделия; t — продолжительность работы.

Единицей энергии в СИ служит джоуль (Дж). В практике еще находит применение внесистемная единица измерения Ватт х час (Вт х ч). Соотношение между этими единицами следующее: 1 Вт-ч=3,6 кДж или 1 Вт-с=1 Дж.

В цепях периодического тока количество израсходованной или выработанной энергии измеряют индукционными или электронными э лектрическими счетчиками.

Конструктивно индукционный счетчик представляет собой микроэлектродвигатель, каждому обороту ротора которого соответствует определенное количество электрической энергии. Соотношение между показаниями счетчика и числом оборотов, совершенных двигателем, называют передаточным числом и указывают на щитке: 1 кВт х ч = N оборотов диска. По передаточному числу определяют постоянную счетчика C=1/N, кВт х ч/об; C = 1000 — 3600/N Вт х с/об.

Индукционный счетчик

В СИ постоянная счетчика выражается в джоулях, так как число оборотов — безразмерная величина. Счетчики активной энергии выпускают как для однофазных, так и для трех- и четырехпроводных трехфазных сетей.

Схема включения счетчиков в однофазную сеть

Рис. 1 . Схема включения счетчиков в однофазную сеть: а — непосредственное, б — черед измерительные трансформаторы

Однофазный счетчик (рис. 1 , а) электрической энергии имеет две обмотки: токовую и напряжения и может быть включен в сеть по схемам, подобным схемам включения однофазных ваттметров. Для исключения ошибок при включении счетчика, а следовательно, и ошибок учета энергии рекомендуется во всех случаях использовать схему включения счетчика, указанную на крышке, закрывающей его выводы.

Необходимо отметить, что при изменении направления тока в одной из обмоток счетчика диск начинает вращаться в другую сторону. Поэтому токовую обмотку прибора и обмотку напряжения следует включать так, чтобы при потреблении энергии приемником диск счетчика вращался в направлении, указанном стрелкой.

Токовый вывод, обозначенный буквой Г, подключают всегда со стороны питания, а к нагрузке подключают второй вывод токовой цепи, обозначенный буквой И. Кроме того, вывод обмотки напряжения, однополярный с выводом Г токовой обмотки, подключают также со стороны питания.

При включении счетчиков через измерительные трансформа т оры тока необходимо одновременно учитывать полярность обмоток трансформаторов тока и трансформаторов напряжения (рис. 1, б) .

Счетчики выпускают как для применения с любыми трансформаторами тока и трансформаторами напряжения — универсальные, в условное обозначение которых добавлена буква У, так и для применения с трансформаторами, номинальные коэффициенты трансформации которых указаны на их щитке.

измерение электроэнергии

Пример 1 . Универсальный счетчик, имеющий параметры Uп=100 В и I = 5 А, используют с трансформатором тока, имеющим первичный ток 400 А и вторичный 5 А, и трансформатором напряжения с первичным напряжением 3000 В и вторичным 100 В.

Определить постоянную схемы, на которую надо умножить показания счетчика для нахождения количества израсходованной энергии.

Постоянную схемы находят как произведение коэффициента трансформации трансформатора тока на коэффициент трансформации трансформатора напряжения: D = kti х ktu = ( 400 х 3000 ) / ( 5 х 100 ) = 2400.

Подобно ваттметрам счетчики можно использовать с разными измерительными преобразователями, но в этом случае необходимо сделать перерасчет показаний.

Пример 2 . Счетчик, предназначенный для использования с трансформатором тока имеющим коэффициент трансформации kti1 = 400/5, и трансформатором напряжения с коэффициентом трансформации ktu1 = 6000/100, используется в схеме измерения энергии с другими трансформаторами, имеющими такие коэффициенты трансформации: kti2 = 100/5 и ktu2 =35000/100. Определить постоянную схемы, на которую надо умножить показания счетчика.

Постоянная схемы D = (kti2 х ktu2) / (kti1 х ktu1) = ( 100 х 35 000 ) / (400 х 6000) = 35/24 = 1 , 4583.

Трехфазные счетчики, предназначенные для измерения энергии в трехпроводных сетях, конструктивно представляют собой два объединенных однофазных счетчика (рис 2 , а, б). Они имеют две токовые обмотки и две обмотки напряжения. Обычно такие счетчики называют двухэлементными.

Все сказанное выше о необходимости соблюдения полярности обмоток прибора и обмоток, используемых вместе с ним измерительных трансформаторов в схемах включения однофазных счетчиков, в полной мере относится и к схемам включения, трехфазных счетчиков.

Для отличия элементов друг от друга в трехфазных счетчиках выводы дополнительно обозначены цифрами, одновременно указывающими и порядок следования фаз питающей сети, подключаемых к выводам. Таким образом, к выводам, отмеченным цифрами 1 , 2 , 3 подключают фазу L1 (А), к выводам 4, 5 — фазу L2 (В) и к выводам 7, 8, 9 — фазу L3 (С).

Определение показаний счетчика, включаемого с трансформаторами, рассмотрено в примерах 1 и 2 и полностью применимо к трехфазным счетчикам. Отм е тим, что цифра 3, стоящая на щитке счетчика перед коэффициентом трансформации как множитель, говорит только о необходимости применения трех трансформаторов и поэтому при определении постоянной схемы не учитывается.

Пример 3 . Определить постоянную схемы для универсального трехфазного счетчика , используемого с трансформаторами тока и напряжения, 3 х 800 А/5 и 3 х 15000 В / 100 (форма записи специально повторяет запись на щитке).

Определяем постоянную схемы: D = kti х ktu = ( 80 0 х 1500 ) /(5-100) =24000

Схемы включения трехфазных счетчиков в трехпроводную сеть

Рис. 2. Схемы включения трехфазных счетчиков в трехпроводную сеть: а — непосредственное для измерения активной (прибор Р 11 ) и реактивной (прибор P 1 2) энергии, б — через трансформаторы тока для измерения активной энергии

Известно, что при изменении коэффициента мощности при разных токах I может быть получено одно и то же значение активной мощности UIcos φ , а следовательно, и активной составляющей тока Ia = Icos φ .

Увеличение коэффициента мощности приводит к уменьшению тока I при заданной активной мощности и поэтому улучшает использование линий передач и другого оборудования. С уменьшением коэффициента мощности при постоянной активной мощности требуется увеличить ток I, потребляемый изделием, что приводит к возрастанию потерь в линии передач и другом оборудовании.

Поэтому изделия с низким коэффициентом мощности потребляют от источника дополнительную энергию Δ Wp, необходимую для покрытия потерь, соответствующих возросшему значению тока. Эта дополнительная энергия пропорциональна реактивной мощности изделия и при условии постоянства во времени значений тока, напряжения и коэффициента мощности может быть найдена по соотношению Δ Wp = kWq = kUIsin φ , где Wq = UIsin φ — реактивная энергия (условное понятие).

Пропорциональность между реактивной энергией электротехнического изделия и энергией, вырабатываемой дополнительно на станции, сохраняется и при изменении напряжения, тока и коэффициента мощности во времени. На практике реактивную энергию измеряют внесистемной единицей (вар х ч и производными от нее — квар х ч, Мвар х ч и др.) с помощью специальных счетчиков, которые конструктивно полностью подобны счетчикам активной энергии и отличаются только схемами включения обмоток (см. рис. 2 , а, прибор P 12 ).

учет электроэнергии на промышленном предприятии

Все расчеты, связанные с определением измеренной счетчиками реактивной энергии, аналогичны рассмотренным выше расчетам для счетчиков активной энергии.

Следует обратить внимание на то, что энергия, расходуемая в обмотке напряжения (см. рис. 1 , 2), счетчиком не учитывается, и все затраты несет производитель электроэнергии, а энергия, потребляемая токовой цепью прибора, учитывается счетчиком т. е. затраты в этом случае относят на счет потребителя.

Помимо энергии с помощью счетчиков электрической энергии можно определить и некоторые другие характеристики нагрузки. Например, по показаниям счетчиков реактивной и активной энергии можно определить значение средневзвешенного tg φ нагрузки: tg φ = Wq/Wp , г д е W з — количество энергии, учтенное счетчиком активной энергии, за данный промежуток времени , Wq — то же, но учтенное счетчиком реактивной энергии за тот же период времени. Зная tg φ , по тригонометрическим таблицам находят cos φ .

Если оба счетчика имеют одинаковые передаточное число и постоянную схемы D, можно найти tg φ нагрузки для данного момента. Для этого за один и тот же промежуток времени t= (30 — 60) с одновременно отсчитывают число оборотов nq счетчика реактивной энергии и число оборотов np счетчика активной энергии. Тогда tg φ = nq/np.

При достаточно постоянной нагрузке можно по показаниям счетчика активной энергии определить ее активную мощность.

счетчики учета активной и реактивной электроэнергии

Пример 4 . Во вторичной обмотке трансформатора включен счетчик активной, энергии с передаточным числом 1 кВт х ч = 2500 об. Обмотки счетчика включены через трансформаторы тока с kti = 100/5 и напряжения с ktu = 400/100. За 50 с диск сделал 15 оборотов. Определить активную мощность.

Постоянная схема D = ( 400 х 100 ) /(5 х 100 ) = 80. Учитывая передаточное число, постоянная счетчика С = 3600/N = 3600/2500= 1,44 кВт х с/об. С учетом постоянной схемы C’ = CD= 1,44 х 80= 1 1 5,2 кВт х с/об.

Так и м образом, n оборотов д иска соответствуют расходу энергии Wp = С’n= 115,2 [ 15= 1728 кВт х с. Следовательно, мощность нагрузки Р = Wp/t = 17,28/50 = 34,56 кВт.

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *