Dispositivi di misurazione dell'elettricità - tipi e tipi, caratteristiche principali

L'energia elettrica viene trasmessa su grandi distanze tra diversi stati e viene distribuita e consumata nei luoghi e nei volumi più inaspettati. Tutti questi processi richiedono una contabilità automatica delle capacità di passaggio e dei lavori da essi eseguiti. Lo stato del sistema energetico è in continua evoluzione. È necessario analizzare e gestire con competenza i principali parametri tecnici.

La misurazione della potenza corrente è assegnata ai wattmetri, la cui unità di misura è di 1 watt, e il lavoro eseguito in un determinato periodo di tempo è assegnato a metri che tengono conto del numero di watt all'ora.

A seconda della quantità di energia presa in considerazione, i dispositivi funzionano in chilogrammi, mega-, gigo o tera. Questo ti permette di:

• da un metro principale situato nella sottostazione che fornisce energia a una grande città moderna, per valutare i terabyte di chilowattora spesi per il consumo di tutti gli appartamenti e le imprese manifatturiere del centro amministrativo industriale e residenziale;

• un gran numero di dispositivi installati all'interno di ogni appartamento o produzione, tengono conto del loro consumo individuale.

Wattmetri e contatori funzionano a causa delle informazioni sullo stato dei vettori di corrente e tensione nel circuito di potenza che viene costantemente loro fornito, che viene fornito dai sensori corrispondenti - misurando i trasformatori nei circuiti CA o convertitori CC.

Il principio di funzionamento di qualsiasi contatore può essere rappresentato in uno schema a blocchi semplificato costituito da:

• circuiti di ingresso e uscita;

• circuiti interni.

I contatori di energia elettrica sono divisi in due grandi gruppi che operano in rete:

1. Tensione CA di frequenza industriale;

2. Corrente DC.

La prima categoria di questi dispositivi è la più numerosa. Con lei, iniziamo una breve panoramica di una varietà di modelli.

Misuratori di potenza AC

Questa classe di contatori in base alla progettazione è divisa in tre tipi:

1. induzione, funzionante dalla fine del XIX secolo;

2. dispositivi elettronici apparsi non molto tempo fa;

3. prodotti ibridi che combinano la tecnologia digitale con un'induzione o una parte di misurazione elettrica e un dispositivo di misurazione meccanico nella loro progettazione.

Dispositivi di misurazione dell'induzione

Il principio di funzionamento di un tale contatore si basa sull'interazione dei campi magnetici. creato da elettromagneti di una bobina di corrente incorporata nel circuito di carico e una bobina di tensione collegata in parallelo al circuito di tensione di alimentazione.

Creano un flusso magnetico totale proporzionale al valore della potenza che passa attraverso il misuratore. Nel campo della sua azione è un sottile disco di alluminio montato in un cuscinetto di rotazione. Reagisce alla grandezza e alla direzione del campo di forza creato e ruota attorno al proprio asse.

La velocità e la direzione del movimento di questo disco corrispondono al valore della potenza applicata. Uno schema cinematico è collegato ad esso, costituito da un sistema di ingranaggi e ruote con indicatori digitali che indicano il numero di giri completati, fungendo da semplice meccanismo di conteggio.

Misuratore di induzione monofase, caratteristiche del dispositivo

Il disegno del più comune contatore a induzione, progettato per una rete di alimentazione CA monofase, è mostrato in una forma non assemblata nella foto, composta da due fotografie combinate.

Tutte le principali unità tecnologiche sono indicate da puntatori e lo schema elettrico dei collegamenti interni, dei circuiti di ingresso e uscita è mostrato nella figura seguente.

La vite di tensione installata sotto il coperchio deve essere sempre stretta durante il funzionamento del misuratore. Viene utilizzato solo dai dipendenti dei laboratori elettrici quando eseguono operazioni tecnologiche speciali - il controllo del dispositivo.

Sul dispositivo, il principio di funzionamento e le caratteristiche del funzionamento dei contatori elettrici sono stati precedentemente descritti qui:

Come collegare correttamente il contatore elettrico

Come prendere letture da un contatore elettrico

Misuratori di induzione elettrici di questo tipo modificano con successo la loro risorsa negli edifici residenziali e negli appartamenti delle persone. Sono collegati in quadri secondo lo schema standard tramite interruttori unipolari e un interruttore a pacchetto.

Caratteristiche di progettazione di un misuratore di induzione trifase

Il dispositivo di questo dispositivo di misurazione è pienamente coerente con i modelli monofase, tranne per il fatto che i campi magnetici creati da bobine di correnti e tensioni di tutte e tre le fasi del circuito di potenza del circuito di potenza partecipano alla formazione del flusso magnetico totale che influenza la rotazione del disco di alluminio.

Per questo motivo, il numero di parti all'interno della custodia viene aumentato e sono più dense. Anche il disco in alluminio è raddoppiato. Lo schema di collegamento delle bobine di corrente e di tensione viene eseguito in base alla precedente opzione di collegamento, ma tenendo conto della somma dei flussi magnetici di ciascuno.

Lo stesso effetto può essere ottenuto se invece di un contatore trifase, i dispositivi monofase sono inclusi in ciascuna fase del sistema. Tuttavia, in questo caso, dovrai occuparti dell'aggiunta manuale dei loro risultati. In un misuratore di induzione trifase, questa operazione viene eseguita automaticamente da un meccanismo di conteggio.

I misuratori di induzione trifase possono essere eseguiti in due tipi per il collegamento:

1. immediatamente per alimentare i circuiti, la cui potenza deve essere presa in considerazione;

2. attraverso trasformatori di misura di tensione e corrente intermedi.

I dispositivi del primo tipo vengono utilizzati in circuiti di potenza di 0,4 kV con carichi che non possono causare danni al dispositivo di misurazione con il loro piccolo valore. Lavorano in garage, piccoli laboratori, case private e sono chiamati misuratori di connessione diretta.

Lo schema circuitale dei circuiti elettrici di un tale dispositivo nel quadro è mostrato nella figura seguente.

Tutti gli altri dispositivi di misurazione a induzione funzionano direttamente attraverso la misurazione di trasformatori di corrente o tensione separatamente, a seconda delle condizioni specifiche del sistema di alimentazione o con il loro uso congiunto.

L'aspetto del pannello del vecchio misuratore di induzione di tipo simile (SAZU-IT) è mostrato nella fotografia.

Funziona in circuiti secondari con misuratori di corrente di valore nominale di 5 ampere e trasformatori di tensione - 100 volt tra le fasi.

La lettera "A" nel nome del tipo di dispositivo "SAZU" significa che il dispositivo è progettato per tenere conto del componente attivo della potenza totale. Misure del componente reattivo coinvolto in altri tipi di dispositivi, incorporando la lettera "P". Sono indicati dal tipo "SRZU-IT".

L'esempio sopra con la designazione di misuratori di induzione trifase indica che il loro design non può tener conto della quantità di potenza totale spesa per il lavoro. Per determinarne il valore, è necessario prendere letture dai contatori di energia attiva e reattiva ed eseguire calcoli matematici secondo tabelle o formule preparate.

Questo processo richiede la partecipazione di un gran numero di persone, non esclude errori frequenti ed è laborioso. Nuove tecnologie e dispositivi di misurazione che lavorano su elementi a semiconduttore gli impediscono di realizzarlo.

I vecchi misuratori a induzione hanno quasi cessato di essere prodotti su scala industriale. Semplicemente modificano la loro risorsa come parte delle apparecchiature elettriche funzionanti. Non vengono più utilizzati nei complessi appena installati e messi in funzione, ma vengono installati nuovi modelli moderni.

Dispositivi di misurazione elettronici

Per sostituire i contatori del tipo a induzione, ora vengono prodotti molti dispositivi elettronici, progettati per funzionare in una rete domestica o come parte della misurazione di complessi di apparecchiature industriali complesse che consumano enorme energia.

Nel loro lavoro, analizzano costantemente lo stato dei componenti attivi e reattivi di piena potenza sulla base di diagrammi vettoriali di correnti e tensioni. Usandoli, viene calcolata la potenza totale e tutti i valori vengono registrati nella memoria del dispositivo. Da esso è possibile visualizzare questi dati al momento giusto.

Due tipi di sistemi contabili elettronici comuni

In base al tipo di misurazione delle quantità di input composito, i contatori elettronici di tipo producono:

• con trasformatori di misura integrati di corrente e tensione;

• con sensori di misurazione.

Dispositivi con trasformatori di misura integrati

Diagramma schematico del contatore elettronico monofase mostrato in figura.

Il microcontrollore elabora i segnali dai trasformatori di corrente e tensione attraverso il convertitore ed emette i comandi appropriati per:

• display con display informazioni;

• relè elettronico che commuta il circuito interno;

• RAM RAM, che ha una connessione di informazioni con una porta ottica per la trasmissione di parametri tecnici attraverso canali di comunicazione.

Dispositivi con sensori integrati

Questo è un altro design del contatore elettronico. Il suo circuito funziona sulla base di sensori:

• corrente, costituita da uno shunt ordinario attraverso il quale scorre l'intero carico del circuito di potenza;

• tensione che funziona secondo il principio di un semplice divisore.

I segnali di corrente e tensione provenienti da questi sensori sono molto piccoli. Pertanto, sono amplificati da un dispositivo speciale basato su un circuito elettronico di alta precisione e alimentato a unità di conversione digitale di ampiezza. Successivamente, i segnali vengono moltiplicati, filtrati e inviati ai dispositivi appropriati per l'integrazione, l'indicazione, la conversione e l'ulteriore trasmissione a vari utenti.

I contatori che lavorano su questo principio hanno una classe di precisione leggermente inferiore, ma sono pienamente conformi agli standard e ai requisiti tecnici.

Il principio dell'utilizzo di sensori di corrente e di tensione invece di misurare i trasformatori consente di creare dispositivi di misurazione non solo per i circuiti alternati ma anche per la corrente continua, che espande notevolmente le loro capacità operative.

Su questa base, iniziarono ad apparire progetti di misuratori che possono essere utilizzati in entrambi i tipi di sistemi di alimentazione CC e CA.

Tariffa dei moderni dispositivi di misurazione

A causa della possibilità di programmare l'algoritmo di funzionamento, il contatore elettronico può tenere conto del consumo di energia per ora del giorno. Ciò crea l'interesse della popolazione a ridurre il consumo di elettricità durante le ore di punta più intense e quindi scaricare il carico creato per le organizzazioni che forniscono energia.

Tra i dispositivi di misurazione elettronici ci sono modelli che hanno diverse capacità del sistema tariffario. Le maggiori capacità sono possedute dai contatori, che consentono una riprogrammazione flessibile del dispositivo di misurazione per modificare le tariffe delle reti elettriche tenendo conto del periodo dell'anno, delle festività, di vari sconti nei fine settimana.

Il funzionamento dei contatori di elettricità in conformità con il sistema tariffario è vantaggioso per i consumatori - si risparmia denaro per pagare l'elettricità e per le organizzazioni fornitrici - il carico di punta è ridotto.

Vedi anche su questo argomento:

Come è organizzato e funzionante il contatore elettronico dell'elettricità

Caratteristiche di progettazione di dispositivi di misurazione industriali per circuiti ad alta tensione

Come esempio di tale dispositivo, si consideri il marchio contatore bielorusso Gran-Electro SS-301.

Ha molte funzioni utili per gli utenti. Come i normali dispositivi di misurazione domestici, è sigillato e periodicamente calibrato.

All'interno della custodia non sono presenti elementi meccanici mobili. Tutto il lavoro si basa sull'uso di schede elettroniche e tecnologie a microprocessore. I trasformatori di misura sono impegnati nell'elaborazione dei segnali di corrente in ingresso.

Questi dispositivi prestano particolare attenzione all'affidabilità e alla protezione della sicurezza delle informazioni. Per preservarlo, viene introdotto:

1. sistema a due livelli per la sigillatura di schede interne;

2. schema a cinque livelli di organizzazione dell'accesso alle password.

Il sistema di riempimento viene effettuato in due fasi:

1. l'accesso al corpo di questo contatore è immediatamente limitato in fabbrica dopo il completamento dei suoi test tecnici e il completamento della verifica dello stato con l'esecuzione del protocollo;

2. L'accesso ai cavi di collegamento ai terminali è bloccato dai rappresentanti della supervisione energetica o della società di fornitura dell'energia.

Inoltre, nell'algoritmo di funzionamento del dispositivo esiste un'operazione tecnologica che fissa nella memoria elettronica del dispositivo tutti gli eventi associati alla rimozione e all'installazione del coperchio della morsettiera con rilegatura esatta per data e ora.

Schema di controllo dell'accesso con password

Il sistema consente di differenziare i diritti degli utenti del dispositivo, di separarli in base all'accesso alle impostazioni del misuratore creando livelli:

• zero, fornendo la rimozione delle restrizioni sulla visualizzazione dei dati localmente o in remoto, sincronizzazione dell'ora, correzione delle indicazioni. Il diritto è concesso agli utenti autorizzati del dispositivo;

• il primo, che consente di installare apparecchiature nel sito di installazione e registrare le impostazioni dei parametri operativi che non influiscono sulle caratteristiche dell'uso commerciale nella RAM;

• il secondo, consentendo l'accesso alle informazioni del dispositivo ai rappresentanti della supervisione energetica dopo la sua regolazione e preparazione per la messa in servizio;

• il terzo, che dà il diritto di rimuovere e installare il coperchio dalla morsettiera per l'accesso ai terminali o alla porta ottica;

• quarto, fornire la possibilità di accedere alle schede del dispositivo per l'installazione o la sostituzione delle chiavi hardware, la rimozione di tutti i sigilli, l'esecuzione del lavoro con la porta ottica, l'aggiornamento della configurazione, la calibrazione dei fattori di correzione.

Modi per collegare contatori industriali nelle imprese energetiche

Per il funzionamento dei dispositivi di misurazione, vengono creati circuiti secondari ramificati di catene di misurazione attraverso l'uso di trasformatori di corrente e tensione ad alta precisione.

Un piccolo frammento di un tale circuito per i circuiti di corrente del misuratore Gran-Electro SS-301 è mostrato nella figura. È tratto dalla documentazione di lavoro.

Per lo stesso metro, un frammento di circuiti di tensione di collegamento è mostrato di seguito.

Combinazione di dispositivi di misurazione in un sistema unificato di sistema di misurazione e controllo automatizzato

Il sistema di controllo automatizzato e misurazione dell'energia elettrica ha iniziato a svilupparsi attivamente grazie alle capacità dei contatori elettronici e allo sviluppo di metodi per la trasmissione remota di informazioni. Per collegare i dispositivi di misurazione del sistema a induzione, vengono sviluppati sensori speciali.

L'obiettivo principale del sistema ASKUE è la rapida raccolta di informazioni in un unico centro di controllo. Allo stesso tempo, riceve flussi di dati da tutti i consumatori di sottostazioni esistenti. Contengono informazioni sulle problematiche della capacità consumata e fornita con la possibilità di analizzare i metodi per la sua generazione e distribuzione, calcolare i costi e tenere conto degli indicatori economici.

Per risolvere i problemi organizzativi del sistema ASKUE, viene fornito:

• installazione di dispositivi di misurazione ad alta precisione in luoghi di misurazione dell'elettricità;

• il trasferimento di informazioni da essi viene eseguito da segnali digitali utilizzando "additivi" con memoria ad accesso casuale;

• organizzazione di un sistema di comunicazione su canali via cavo e radio;

• attuazione dello schema di elaborazione delle informazioni ricevute.

Contatori elettrici DC

I modelli di metri di questa classe registrano energia in diverse modalità tecnologiche, ma molto spesso vengono utilizzati su apparecchiature di materiale rotabile elettrico per il trasporto urbano e sulle ferrovie.

Sono creati sulla base di un sistema elettrodinamico.

Il principio principale di funzionamento di tali contatori è l'interazione delle forze del flusso magnetico formate da due bobine:

1. il primo è fissato in modo permanente;

2. il secondo ha la capacità di ruotare sotto l'influenza del flusso magnetico, la cui grandezza è proporzionalmente dipendente dal valore della corrente che scorre lungo il circuito.

I parametri di rotazione della bobina vengono trasmessi al meccanismo di conteggio e presi in considerazione dal consumo di energia elettrica.

Vedi anche: Modi per risparmiare elettricità in un appartamento e una casa privata