Принцип работы индукционного электросчетчика

· 1 — токовая или последовательная обмотка (катушка)

· 2 — параллельная катушка (обмотка) или катушка напряжения

· 3 — счетный механизм в виде червячной передачи

· 4 — постоянный магнит для создания торможения и плавности хода диска

· 5 — алюминиевый диск

· Фi — магнитный поток, который создается током нагрузки

· Фu — магнитный поток, который создается током в катушке напряжения

Электросчетчик состоит из 2 катушек (обмоток): катушка напряжения и токовая катушка, электромагниты которых расположены под углом 90° относительно друг друга в пространстве. В зазоре между этими электромагнитами находится алюминиевый диск, который с нижней и верхней стороны крепится на подшипниках и подпятниках. На оси диска установлен червяк, который через зубчатые колеса передает вращение счетному механизму (барабану).

Токовая катушка включается в цепь последовательно и состоит из небольшого количества витков. Наматывается такая катушка толстым проводом, соответственно, прямому номинальному току электросчетчика.

Катушка напряжения включается в цепь параллельно и состоит из большого количества витков. Наматывается тонким проводом с диаметром примерно от 0,06 -до 0,12 (мм).

При подачи переменного напряжения на катушку напряжения и при протекании через токовую катушку тока нагрузки, в зазоре наводятся переменные магнитные потоки Фi и Фu, которые наводят в алюминиевом диске вихревые токи. При взаимодействии этих потоков и вихревых токов в диске, возникает вращающий момент — диск начинает вращаться.

Количество оборотов алюминиевого диска за определенное время — это и будет потребляемая электроэнергия.

При увеличении тока нагрузки (например, мы включили в сеть дополнительную нагрузку) в токовой катушке будет возникать больший вращающий момент и диск будет вращаться быстрее.

Для учета электроэнергии в трехфазных сетях переменного тока используют трехфазные индукционные электросчетчики, принцип работы которых аналогичен однофазным.

Принцип работы электронного электросчетчика

На смену индукционным электросчетчикам пришли электронные электросчетчики, например ЦЭ6803В, СЕ 102, СОЭ-55 и другие.

В электронном электросчетчике преобразователь преобразует входные аналоговые сигналы с датчиков тока и напряжения в цифровой импульсный код. Этот код подается на микроконтроллер, где расшифровывается и рассчитывается, а далее выдает количество потребляемой электроэнергии на дисплей электросчетчика.

Счётчик однофазный индукционный ("дисковый") класса точности 2.0

модель СО-ЭЭ6706
ТУ25-7218.003-92

Электросчетчик для учета и измерения активной электроэнергии в сети 220В частотой 50Гц. Номинальный ток (в скобках - максимальные допустимые токи: 400% или 600% от номинального тока): 5(20), 10(40) А. Счётный механизм имеет стопор обратного хода.

Мощность, потребляемая цепью тока, ВА - 0,35
Мощность, потребляемая цепью напряжения:
- активная, Вт - 1,3
- полная, ВА - 5,5

Межповерочный интервал 16 лет.
Средний срок службы не менее 32 лет.

Материалы для подключения Внешних соединений

Измерительные цепи;

- от трансформаторов тока, до испытательных клеммных колодок счетчиков выполняются проводом марки ПВ1 1 х 2,5 мм.кв.,

- от шин напряжения до испытательных клеммных колодок счетчиков выполняются проводом марки ПВ1 1 х 2,5 мм.кв.,

Измерительные цепи прокладываются по существующим кабельным конструкциям в соответствии планом расположения оборудования и кабельным журналом, см. рабочую документацию.

В качестве среды передачи данных от счетчиков до коммуникационного оборудования применяется кабель промышленного интерфейса RS-485 КИПЭВ 2x2x0,6, волновое сопротивление которого составляет 120 Ом, погонная емкость 42 пФ/м.

Цепи питания каналообразующего оборудования и дополнительных блоков питания прокладываются по существующим кабельным конструкциям негорючим кабелем марки ВВГнг 3x1,5 мм.кв.

Размещение технических средств.

Измерительные трансформаторы тока размещаются на водах РУ-ОА кВ, ТП—61;

Счетчики электроэнергии и, размещаются на панелях вводных ячеек РУ 0,4 кВ ТП-61;

Коммуникационное оборудование смонтировано в шкафу категории IP 55, установленного на стене помещения РУ 0,4 кВ ТП-61.

Обоснование выбора технических средств измерительных каналов

Состав технических средств.

Измерительный канал включает в себя:

а) измерительные трансформаторы тока.

б) цепи от вторичных обмоток измерительных трансформаторов и цепей напряжения до клеммника счетчика;

в) счетчики электрической энергии;

Расчет установленного измерительного оборудования.

Расчет измерительного трансформатора

U_{ном т.т.} - номинальный первичный ток трансформатора;

U_макс. _т.т. - максимально возможный первичный ток трансформатора;

По допустимой вторичной нагрузке: Z_2номZ₂ (0м)

где Z_2ном ~ номинальная допустимая нагрузка трансформатора тока в выбранном классе точности;

Z₂ - вторичная нагрузка трансформатора тока.

Соответствующие значения номинальной вторичной нагрузки Z₂_hom, Ом, определяют по формуле:

Индуктивное сопротивление токовых цепей невелико, поэтому Z₂ R_2.Для проверки по допустимой нагрузке вторичной обмотки во вторичную нагрузку кроме сопротивления приборов (R_приб), включается сопротивление контрольных проводов (R_пров) и сопротивление контактов R_конт (принимается 0.3 Ом), т е. учитывается мощность, теряемая в этих элементах.

Таким образом R₂=R_приб+R_пров+R_конт.

Сопротивление приборов определяется выражением: , где

S_приб – мощность потребляемая приборами (ВА), I_2ном– вторичный номинальный ток прибора; Чтобы трансформатор тока работал выбранном классе точности, необходимо выдержать условия:

1. Z_2ном R_приб+R_пров+R_конт

Откуда R_провZ_2ном - R_приб- R_конт

Или , где

,где – номинальная мощность трансформаторов тока (ВА);

,где мощность потребляемая приборами (ВА);

, соответственно

Зная , можно найти сечение контрольных проводов как:

, где - удельное сопротивление материала провода

( для меди ) ; при соединении трансформаторов тока в полную звезду; , при соединении в неполную звезду; L- длина провода соединяющего трансформатор тока и прибор в один конец, м. Для трансформаторов с номинальными вторичными нагрузками 5 В*А нижний предел вторичных нагрузок в соответствии с ГОСТ 7746-01 составляет 3,75 В*А (или 0,15 Ом при номинальном токе вторичной обмотки трансформатора тока .

Расчет базовых трансформаторов тока.

Расчет первичных токов.

Величины расчетной мощности для вычисления максимальных и минимальных значений первичного тока.

Режимы работы трансформаторов.

Режим работы трансформатора Т1. Минимальная мощность S_min=200кВА, максимальная мощность S_max=400кВА. Режим работы трансформаторы Т2. Максимальная мощность S_max=250кВА. Минимальная мощность S_min=125кВА.

Максимальный ток определяется по формуле:

Максимальный ток в трансформаторе Т1: ;

Коэффициенты трансформации трансформаторов Т1 и Т2, равены: 600/5 и 400/5 соответственно.

Проверка измерительных трансформаторов тока на минимальную и максимальную рабочую нагрузку.

По диапазону нагрузок трансформаторы тока должны удовлетворять следующим условиям: i_min_{.втор тт} 5% I_ном. Счетчика, где I_ном.счетчика = 5(А)

Imax_{.втор.тт} 40% I_ном.счетчика, где I_ном.счетчика = 5(А).

Расчет для PIK1.

S_min=200кВА, следовательно ток в первичной обмотке составит:

При выбранном коэффициенте трансформации 600/5=120 ток во вторичной обмотке будет:

Что в процентном соотношении к номинальному значению 5А составляет:

(2,5/5)*100=50.6%

Расчет первичных токов для PIK2.

S_min=125кВА, следовательно ток в первичной обмотке составит:

При выбранном коэффициенте трансформации 600/5=120 ток во вторичной обмотке будет:

Что в процентном соотношении к номинальному значению 5А составляет:

(1,58/5)*100=50.07%

Результаты расчетов, приведенные к номинальным значениям токов, выбранных трансформаторов сведены в таблицу:

Наименование контролируемого подключения	Номинал	Диапазон изменения тока I1	Диапазон изменения тока I2	Приведенное значение тока I2
I1,A	I2,A	I1_min,A	I2_min.A	I2_min,A	I2_max,A	%	%

По результатам расчета можно сделать вывод, что установленные трансформаторы тока не удовлетворяют требованиям коммерческого учета

Расчет вторичных нагрузок трансформаторов тока.

Вторичная нагрузка трансформаторов тока с номинальной вторичной нагрузкой S_2ном=5ВА в соответствии с ГОСТ 7746-2001 должна находиться в пределах: 3,75ВА S₂5ВА.

Пример расчета для кабеля ИИК – счетчика PIK1.

Исходные данные для расчета.

1).Схема соединения трансформаторов тока – десятипроводная. От трансформаторов тока до ИИК прибора учета длинна кабеля 4м, от ИИК до клеммника счетчика – 0.5м, тогда расчетная длина токовой цепи составляет L=8м. S_2ном=5ВА.

Измерительная обмотка трансформаторов тока используется только для подключения токовых обмоток счетчика. Мощность приборов включенных во вторичную цепь трансформаторов тока: S_приб=S_счет.

Согласно паспортным данным полная мощность потребляемая цепью тока счетчика СО-ЭЭ6706 не более, 0,35 В*А, тогда сопротивление каждой последовательной цепи составляет R_счет=0,014 (Ом);

Сопротивление контактов принимается R_конт=0.15 Ом.

Материал провода – медь, удельное сопротивление медного провода:

,т.е F=0.0175*(8/0.036)=3,88 мм²;

Принимаем контрольный кабель с медными жилами F=4 мм²;

Рассчитаем сопротивление вносимое проводом в общее сопротивление измерительной цепи:

R_пров=0,0175*(8/4)=0,035 Ом

Расчетная мощность вторичной цепи S2=Z*

Где Z=(R_счет+R_пров+R_конт) – сопротивление вторичной цепи, I2_ном номинальный ток вторичной обмотки трансформатора тока.

S2=(R_счет+R_пров+R_конт)*I_2ном=(0,014+0,035+0,15)*25=4,975 (ВА)

Аналогично для PIK2, результаты расчетов приведены в таблице.

Приборы учета	Провод	Внешняя цепь	ТТ
присоединение	R_счет.Ом	L_пров,м	F_провмм²	R_провОм	R_конт.Ом	Z_внцОм	Z_доп.Ом	S₂_расВа	S₂_номВА
Ввод1
Ввод 2