Измерение напряжения и тока

Напряжение и ток в сетях постоянного тока измеряют магнитоэлектрическими приборами (вольтметрами, амперметрами) (рис. 1.1, а). Для расширения пределов измерения вольтметров применяют добавочные сопротивления (Лдоб), а для амперметров — шунты. Схема включения приборов в сеть показана на рис. 1.1, б.
Измерение напряжения, тока и мощности в сетях переменного тока производится электродинамическими приборами (вольтметрами, амперметрами, ваттметрами).
Схема включения амперметра и вольтметра в однофазную сеть через трансформаторы тока и напряжения приведена на рис. 1.2.
Схема включения амперметра и вольтметра в трехфазную сеть через трансформаторы тока и напряжения приведена на рис. 1.3.
Для измерения напряжения и тока широко применяют также электромагнитные приборы.

Рис. 1.1. Схемы включения вольтметра и амперметра в электрическую цепь
Включение амперметров через трансформатор тока позволяет осуществлять замену приборов путем замыкания вторичной цепи трансформатора, не нарушая электроснабжения.
Эти приборы включаются в сеть через трансформаторы тока и напряжения.
Измерение напряжения и тока в сетях высокого напряжения производится электродинамическими и электромагнитным приборами, измерение мощности — электродинамическими приборами.

Рис. 1.3. Включение амперметров в вольтметров в трехфазную цепь

Рис. 1.2. Схемы включения амперметра и вольтметра в однофазную сеть через трансформаторы тока и напряжения

Измерение активной и реактивной энергии

Для учета активной и реактивной энергии в цепях однофазного и трехфазного переменного тока частотой 50 Гц промышленность изготовляет индукционные электрические счетчики следующих типов:
СО — счетчик (С) активной энергии однофазный (О) непосредственного включения или трансформаторный;
СОУ — счетчик активной энергии однофазный трансформаторный универсальный (У);
САЗ и СА4 — счетчики (С) активной (А) энергии непосредственного включения или трансформаторные для измерений в трехпроводных (3) и четырехпроводных (4) цепях трехфазного тока; СРЗ и СР4 — то же реактивной (Р) энергии;

счетчики активной (А) и реактивной (Р)

энергии, трансформаторные, универсальные (У) для измерений в трехпроводных (3) и четырехпроводных (4) цепях трехфазного тока.
Электрические счетчики изготовляют на различные номинальные токи и номинальные напряжения.
На рис. 1.44-1.20 приведены схемы включения активных и реактивных счетчиков электроэнергии. Учет энергии с помощью индукционных счетчиков возможен с сохранением класса точности только на синусоидальном токе при спокойном характере нагрузки. При наличии высших гармоник и нестационарных процессов эти счетчики дают значительную погрешность. Электронные счетчики позволяют учитывать энергию при несинусоидальном токе методом широтно-импульсной модуляции, когда токи и напряжения преобразуются в длительность и амплитуду импульсов. При этом получаются дискретные значения мгновенных мощностей р — UyIx. Последующее интегрирование и преобразование среднего значения в частоту, измеряемую счетчиком, позволяет учитывать энергию.

Рис. 1.5. Схема включения счетчиков типов СО-И445Э, СО-И445Т, СО-И449Э, СО-И449Т, СО-И446 по Британскому стандарту В537

Рис. 1.4. Схема включения счетчиков типов СО-И445Э, СО-И445Т, СО-И449Э, СО-И449Т, СО-И446 по ГОСТ 6570-75

Рис. 1.6. Схема включения счетчиков типов СО-И445Э, СО-И445Т, СО-И449Э, СО-И449Т, СО-И446 с разделенной токовой катушкой для двухпроводной сети

Рис. 1.7. Схема включения считчиков типов СО-И445Э, СО-И445Т, СО-И449Э, СО-И449Т, СО-И446 с разделенной токовой катушкой для трехпроводной сети

Рис. 1.8. Схема непосредственного включения счетчиков типов САЗ-И670Д п САЗ-И670М

Рис. 1.9. Схема включения счетчиков типов САЗ-И677 п САЗ-И684

Рис. 1.10. Схема включения счетчиков типов САЗ-И670Д, САЗУ-И670Д, САЗ-И670М, САЗУ-670М, САЗ-И681 п САЗУ-И681 с трансформаторами тока в трехпроводную сеть

Рис. 1.11. Схема включения счетчиков типов САЗ-И670Д, САЗУ-И670Д, САЗ-И670М, САЗУ-670М, САЗ-И681 и САЗУ-И681 с трансформаторами тока и напряжения в трехпроводную сеть

Рис. 1.12. Схема включения счетчиков типов СА4-И672Д п СА4-И672М

Рис. 1.13. Схема включения счетчиков типов СА4-И678 и СА4-И685

Рис. 1.14. Схема включения счетчиков типов СА4-И672Д, СА4У-И672Д, СА4-И672М, СА4У-672М, СА4-И682 п СА4У-И682 с трансформаторами тока в четырехпроводную сеть

Рис. 1.15. Схема включения счетчиков типов  СА4-И672Д, СА4У-И672Д, СА4-И672М, СА4У-672М, СА4-И682 п СА4У-И682 с трансформаторами тока п с самостоятельным выводом цепи напряжения в четырехпроводную сеть

Рис. 1.16. Схема включения счетчиков типов СР4-И673Д, СР4У-И673Д, СР4-И673М, СР4У-И673М, СР4-И689 п СР4У-И689 с трансформаторами тока в четырехпроводную сеть

Рис. 1.19. Схема включения счетчиков типов СР4-И673Д, СР4У-И673Д, СР4-И673М, СР4У-И673М, СР4-И689 п СР4У-И689 в трехпроводную сеть

1- 2— 3— О—
Рис. 1.20. Схема включения счетчиков типов СР4-И673Д, СР4У-И673Д, СР4-И689 и СР4У-И689 с трансформаторами тока п напряжения в трехпроводную сеть

Все счетчики, схемы включения которых показаны на рис. 1.4—1.20, имеют специальную маркировку зажимов обмоток напряжения и тока (Г — генератор; Н — нагрузка) для правильного включения.
Правильный учет расхода электроэнергии имеет существенное значение для систематического контроля электропотребления, анализа результатов использования электроэнергии, введения научно обоснованного нормирования, планирования и прогнозирования ее потребления. Учет расхода электроэнергии на различные производственные процессы помогает вскрыть новые резервы экономии и улучшить энергетические показатели предприятия.
На точность измерения электрической энергии велико влияние нагрузок с нелинейной вольтамперной характеристикой (вентильные электроприводы, дуговые электропечи и др.), которые являются источниками высших гармоник.
Несимметричные нагрузки (например, осветительная, однофазная тяговая), потребляя энергию из системы, частично преобразовывают ее и передают обратно в сеть, но уже ухудшенного качества. В результате этих свойств несимметричной нагрузки возникают составляющие энергии обратной и нулевой последовательностей, которые практически не используются, создают потери и ухудшают качество электроэнергии.
Нередко на практике встречаются одновременно несимметричные и несинусоидальные режимы.
В связи с этим проблема точного учета электрической энергии не может быть решена с помощью индукционных счетчиков, необходимо использование более современных, электронных и микропроцессорных средств учета.
В последнее время появились электронные счетчики ABB ВЭИ "Метроника"—"Альфа", основанные на микропроцессорных комплектах специального назначения, предназначенные для промышленного учета электроэнергии. Счетчик имеет высокую стоимость, требует специального обслуживания и доступен специально подготовленному персоналу для квалифицированной эксплуатации. Класс точности счетчика 0,2.
Если счетчик "Альфа" является автономным средством коммерческого учета с получением графиков энергопотребления за различные временные периоды, то измерительная интегральная автоматизированная система управления энергосбережением (ИАСУЭ) ЗАО ЭНЭЛЭКО, разработанная для промышленного и бытового учета энергии различных видов, имеет иерархическую структуру, позволяющую вести коммерческий учет электроэнергии, тепловой энергии, воды, газа, а также передавать сигналы пожарной, охранной сигнализации и оповещения. Она обеспечивает передачу данных на радиочастоте между 4095 пунктами. Дальность связи — до 60 км при использовании штыревых антенн. На нижнем уровне для передачи сигналов от 127 абонентов используют двухпроводные линии длиной до 1,2 км.
Для учета электроэнергии используют электронные двухтарифные счетчики однофазные СЭБ-2, СЭБ-512 и трехфазные ПСЧ-ЗТ с автономным блоком переключения тарифов БПТ-250. Счетчики имеют класс точности 1, напряжение 220 В, диапазон токов 50 мА -г- 50 А и напряжение 380 В.