전기 에너지 측정

전기 제품은 용도에 따라 유용한 작업을 수행하는 데 소비되는 활성 에너지를 소비(생성)합니다. 정전압, 전류 및 역률에서 소비(생성)된 에너지의 양은 비율 Wp = UItcosφ = Pt에 의해 결정됩니다.

여기서 P = UIcosφ - 제품의 유효 전력; t는 작업 기간입니다.

SI 에너지 단위는 줄(J)입니다. 실제로는 와트 NS 시간(tu NS h)에 대해 비체계적인 측정 단위가 여전히 사용됩니다. 이러한 단위 사이의 관계는 다음과 같습니다. 1 Wh = 3.6 kJ 또는 1 W s = 1 J.

간헐적 전류 회로에서 소비되거나 생성되는 에너지의 양은 유도에 의해 또는 전기계에 의해 전자적으로 측정됩니다.

구조적으로 유도 카운터는 마이크로 전기 모터이며 로터의 각 회전은 일정량의 전기 에너지에 해당합니다. 카운터 판독값과 엔진의 회전 수 사이의 비율을 기어비라고 하며 대시보드에 표시됩니다. 1kW NS h = 디스크의 N 회전.기어비는 카운터 상수 C = 1 / N, kW NS h / rev를 결정합니다. ° С=1000-3600 / N W NS s / rev.

SI에서 카운터 상수는 회전수가 차원이 없는 양이므로 줄로 표시됩니다. 활성 에너지 미터는 단상 및 3선 및 4선 3상 네트워크용으로 생산됩니다.

쌀. 1... 측정 장치를 단상 네트워크에 연결하는 방식: a — 직접, b — 일련의 측정 변압기

단상 미터 (그림 1, a) 전기 에너지에는 전류와 전압의 두 권선이 있으며 단상 전력계의 스위칭 방식과 유사한 방식에 따라 네트워크에 연결할 수 있습니다. 미터를 켤 때 발생하는 오류와 에너지 측정 오류를 제거하려면 모든 경우에 출력을 덮는 덮개에 표시된 미터의 스위칭 회로를 사용하는 것이 좋습니다.

미터 코일 중 하나의 전류 방향이 변경되면 디스크가 다른 방향으로 회전하기 시작합니다. 따라서 기기의 전류코일과 전압코일을 ON 시켜 수신기가 전력을 소모할 때 카운터가 화살표 방향으로 회전하도록 해야 한다.

문자 G로 표시되는 전류 출력은 항상 공급측에 연결되고 문자 I로 표시되는 전류 회로의 두 번째 출력에 연결됩니다. 또한 전압 코일의 출력은 전류 코일도 전원 공급 장치의 측면에 연결됩니다.

측정 변압기를 통해 측정 장비를 켤 때T전류 변환기는 전류 변환기와 전압 변환기 권선의 극성을 동시에 고려해야 합니다(그림 1, b).

미터는 모든 변류기 및 전압 변성기(범용, 문자 U가 ​​추가된 기호 지정 및 정격 변환 비율이 명판에 표시된 변압기와 함께 사용)와 함께 사용하도록 제조됩니다.

예 1. 매개변수가 Up = 100V이고 I = 5A인 범용 미터는 1차 전류가 400A이고 2차 전류가 5A인 변류기와 1차 전압이 3000V인 변류기와 함께 사용됩니다. 100V의 2차 전압.

소비된 에너지의 양을 찾기 위해 미터 판독값을 곱해야 하는 회로 상수를 결정합니다.

회로 상수는 변압기 변압비에 의한 변류기 변압비의 곱으로 구합니다: D = kti NS ktu= (400 NS 3000)/(5 NS 100) =2400.

전력계와 마찬가지로 측정 장치는 다양한 측정 변환기와 함께 사용할 수 있지만 이 경우 판독값을 다시 계산해야 합니다.

예 2. 변압비 kti1 = 400/5인 변류기와 변압비 ktu1 = 6000/100인 변류기와 함께 사용하도록 설계된 측정 장치는 다음과 같은 변압비를 가진 다른 변압기와 함께 에너지 측정 방식에 사용됩니다. kti2 = 100/5 및 ktu2 = 35000/100.카운터 판독값을 곱해야 하는 회로 상수를 결정합니다.

회로 상수 D = (kti2 NS ktu2) / (kti1 NS ktu1) = (100 NS 35,000) /(400 NS 6000) = 35/24 = 1.4583.

3선 네트워크에서 에너지를 측정하도록 설계된 3상 미터는 구조적으로 두 개의 결합된 단상 미터입니다(그림 2, a, b). 두 개의 전류 코일과 두 개의 전압 코일이 있습니다. 일반적으로 이러한 카운터를 2요소라고 합니다.

단상 미터의 스위칭 회로에서 장치 권선의 극성과 함께 사용되는 측정 변압기의 권선을 관찰해야 할 필요성에 대해 위에서 말한 모든 것은 전적으로 3 상 미터의 스위칭 방식에 적용됩니다.

3상 미터에서 요소를 서로 구별하기 위해 출력에 연결된 공급 네트워크의 위상 순서를 동시에 나타내는 숫자로 출력을 추가로 지정합니다. 따라서 숫자 1, 2, 3으로 표시된 결론에 위상 L1(A)을 단자 4, 5 - 위상 L2(B) 및 단자 7, 8, 9 - 위상 L3(C)에 연결하십시오.

변압기에 포함된 계기 판독값의 정의는 예 1 및 2에서 논의되며 3상 계기에 완전히 적용할 수 있습니다. 승수로 변환 계수 앞의 측정 장치 패널에 있는 숫자 3은 3개의 변압기를 사용해야 할 필요성만을 말하므로 상수 회로를 결정할 때 고려되지 않습니다.

예 3... 전류 및 전압 변압기, 3 NS 800 A/5 및 3 x 15000 V/100과 함께 사용되는 범용 3상 미터의 회로 상수를 결정합니다(기록의 형식은 제어판의 기록을 정확히 반복합니다).

회로 상수 결정: D = kti NS ktu = (800 x 1500)/(5-100) =24000

쌀. 2. 3상 미터를 3선 네트워크에 연결하는 방식: a-활성(장치 P11) 및 반응성(장치 P12) 에너지 측정을 위한 직접, b — 활성 에너지 측정을 위한 변류기를 통해

바꾸면 되는 것으로 알려져 있습니다. 역률 다른 전류에서 유효 전력 φ와 동일한 값의 UIcos를 얻을 수 있으므로 전류 Ia = Icosφ의 활성 구성 요소를 얻을 수 있습니다.

역률을 높이면 주어진 유효 전력에 대한 전류 I가 감소하므로 전송선 및 기타 장비의 활용도가 향상됩니다. 일정한 유효 전력에서 역률이 감소하면 제품에서 소비되는 전류 I를 증가시켜야 전송선 및 기타 장비의 손실이 증가합니다.

따라서 역률이 낮은 제품은 소스에서 추가 에너지를 소비합니다. 증가된 전류 값에 해당하는 손실을 충당하는 데 필요한 ΔWp. 이 추가 에너지는 제품의 무효 전력에 비례하며 전류, 전압 및 역률 값이 시간에 따라 일정하다면 ΔWp = kWq = kUIsinφ 비율로 찾을 수 있습니다. 여기서 Wq = UIsinφ — 무효 전력 (기존 개념).

전압, 전류, 역률이 시간에 따라 변하더라도 전기 ​​제품의 무효 에너지와 스테이션의 추가 생성 에너지 간의 비례 관계는 유지됩니다. 실제로 무효 에너지는 활성 에너지 미터와 구조적으로 완전히 유사하고 스위칭에서만 다른 특수 카운터를 사용하여 시스템 외부의 단위(var NS h 및 그 파생물 — kvar NS h, Mvar NS h 등)에 의해 측정됩니다. 권선 회로 (그림 2, a, 장치 P12 참조).

미터에 의해 측정된 무효 에너지를 결정하는 것과 관련된 모든 계산은 활성 에너지 미터에 대한 위의 계산과 유사합니다.

전압 권선에서 소비되는 에너지(그림 1, 2 참조)는 계량기에서 고려되지 않으며 모든 비용은 전기 생산자가 부담하며 장치의 현재 회로에서 소비되는 에너지는 즉, 이 경우 비용은 소비자에게 귀속됩니다.

에너지 외에도 전력계를 사용하여 일부 다른 부하 특성을 결정할 수 있습니다. 예를 들어, 무효 및 활성 에너지 미터의 판독 값에 따라 가중 평균 tgφ 부하의 값을 결정할 수 있습니다. 기간, Wq — 동일하지만 동일한 기간 동안 무효 에너지 미터에 의해 고려됩니다. tgφ를 알면 삼각법 테이블에서 cosφ를 찾습니다.

두 카운터의 기어비와 회로 상수 D가 같으면 주어진 순간에 대한 tgφ 부하를 찾을 수 있습니다.이를 위해 동일한 시간 간격 t = (30 - 60) s 동안 무효 에너지 미터의 회전 수 nq와 활성 에너지 미터의 회전 수 np를 동시에 읽습니다. 그런 다음 tgφ = nq / np.

부하가 충분히 일정하면 능동 에너지 미터의 판독 값에서 유효 전력을 결정할 수 있습니다.

예 4… 기어비가 1kW x h = 2500rpm인 활성 에너지 미터가 변압기의 2차 권선에 포함되어 있습니다. 미터 권선은 kti = 100/5인 변류기와 ktu = 400/100인 변류기를 통해 연결됩니다. 50초 동안 디스크는 15번 회전했습니다. 유효 전력을 결정합니다.

상수 회로 D = (400NS 100)/(5 x 100) =80. 기어비를 고려하면 카운터 상수 C = 3600 / N = 3600/2500 = 1.44kW NS s / rev. 상수 계획을 고려하여 C'= CD = 1.44 NS 80= 115.2 kW NS s / rev.

따라서, 디스크의 n 회전은 전력 소비 Wp = C'n = 115.2[15 = 1728kW NS에 해당합니다. 따라서 부하 전력 P= Wp/t = 17.28/50 = 34.56kW입니다.