Berezka7km.ru

Березка 7км
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Счетчики статические трехфазные активной и реактивной электроэнергии SMT

Счетчики статические трехфазные активной и реактивной электроэнергии SMT

Что такое активная и реактивная электроэнергия на счетчике

С одной стороны, работу тока можно легко посчитать, зная силу тока, напряжение и сопротивление нагрузки. До боли знакомые формулы из курса школьной физики выглядят так.

И здесь нет ни слова про реактивную составляющую.

С другой стороны, ряд физических процессов на самом деле накладывают свои особенности на эти расчёты. Речь идёт о реактивной энергии. Проблемы с пониманием реактивных процессов приходят вместе со счетами за электроэнергию в крупных предприятиях, ведь в бытовых сетях мы платим только за активную энергию (размеры потребления реактивной энергии настолько малы, что ими просто пренебрегают).

Чтобы понять суть физических процессов начнём с определений.

Активная электроэнергия – это полностью преобразуемая энергия, поступающая в цепь от источника питания. Преобразование может происходить в тепло или в другой вид энергии, но суть остаётся одна – принятая энергия не возвращается обратно в источник.

Пример работы активной энергии: ток, проходя через элемент сопротивления, часть энергии преобразует в нагрев. Эта совершённая работа тока и является активной.

Реактивная электроэнергия – это энергия, возвращаемая обратно источнику тока. То есть ранее полученный и учтённый счётчиком ток, не совершив работы, возвращается. Помимо прочего ток совершает скачок (на короткое время нагрузка сильно возрастает).

Тут без примеров сложно понять процесс.

Самый наглядный – работа конденсатора. Сам по себе конденсатор не преобразует электроэнергию в полезную работу, он её накапливает и отдаёт. Конечно, если часть энергии всё-таки уходит на нагрев элемента, то её можно считать активной. Реактивная же выглядит так:

1.При питании ёмкости переменным напряжением, вместе с увеличением U растёт и заряд конденсатора.

2.В момент начала падения напряжения (второй четвертьпериод на синусоиде) напряжение на конденсаторе оказывается выше, чем у источника. И поэтому конденсатор начинает разряжаться, отдавая энергию обратно в цепь питания (ток течёт в обратном направлении).

3.В следующих двух четвертьпериодах ситуация полностью повторяется, то только напряжение меняется на противоположное.

Ввиду того, что сам конденсатор работы не совершает, принимаемое напряжение достигает своего максимального амплитудного значения (то есть в √2=1,414 раза больше действующего 220В, или 220·1,414=311В).

При работе с индуктивными элементами (катушки, трансформаторы, электродвигатели и т.п.) ситуация аналогична. График показателей можно увидеть на изображении ниже.

Рис. 2. Графики показателей

Ввиду того, что современные бытовые приборы состоят из множества разных элементов с «реактивным» эффектом питания и без него, то реактивный ток, протекая в обратном направлении, совершает вполне реальную работу по нагреву активных элементов. Таким образом, реактивная мощность цепи – по сути выражается в побочных потерях и скачках напряжения.

Очень сложно отделить один показатель мощности от другого при расчётах. А система качественного и эффективного учёта стоит дорого, что, собственно, и привело к отказу от измерения объёма потребления реактивных токов в быту.

В крупных коммерческих объектах наоборот, объем потребления реактивной энергии намного больше (из-за обилия силовой техники, снабжаемой мощными электродвигателями, трансформаторами и другими элементами, порождающими реактивный ток), поэтому для них вводится раздельный учёт.

Как считается активная и реактивная электроэнергия

Большинство производителей счётчиков электроэнергии для предприятий реализуют простой алгоритм.

Здесь из полной мощности S отнимается активная мощность P (в облегчённом для понимания виде).

Таким образом, производителю не обязательно организовывать полностью раздельный учёт.

Что такое cosϕ (косинус фи)

Ввиду того, что большой объем фактически паразитных реактивных токов нагружает сети поставщика электроэнергии, последние стимулируют потребителей снижать реактивную мощность.

Для числового выражения соотношения активной и реактивной мощностей применяется специальный коэффициент – косинус фи.

Вычисляется он по формуле.

Где полная мощность – это сумма активной и реактивной.

Чем ближе показатель к единице, тем меньше паразитной нагрузки на сеть.

Такой же коэффициент указывается на шильдиках электроинструмента, оснащённого двигателями. В этом случае cosϕ используется для оценки пиковой потребляемой мощности. Например, номинальная мощность прибора составляет 600 Вт, а cosϕ = 0,7 (средний показатель для подавляющего большинства электроинструмента), тогда пиковая мощность, необходимая для старта электродвигателя будет считаться как Pномин / cosϕ, = 600 Вт / 0,7 = 857 ВА (реактивная мощность выражается в вольт-амперах).

Применение компенсаторов реактивной мощности

Чтобы стимулировать потребителей эксплуатировать электросеть без реактивной нагрузки, поставщики электроэнергии вводят дополнительный оплачиваемый тариф на реактивную мощность, но оплату взимают только если среднемесячное потребление превысит определённый коэффициент, например, при соотношении полной и активной мощностей составит свыше 0,9, счёт на оплату реактивной мощности не выставляется.

Для того, чтобы снизить расходы, предприятия ставят специальное оборудование – компенсаторы. Они могут быть двух видов (в соответствии с принципом работы):

  • Ёмкостные;
  • Индуктивные.

Монтаж и эксплуатация счетчиков — Принцип действия и устройство

Страница 2 из 7

  1. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И УСТРОЙСТВО

ИНДУКЦИОННЫХ СЧЕТЧИКОВ Рис. 1. Часть диска индукционного двухпоточного прибора. Для измерения расхода электроэнергии в цепях переменного тока промышленной частоты применяются счетчики индукционного типа. Принцип действия этих счетчиков основан на взаимодействии магнитных потоков с индуктированными токами в подвижной части прибора. Подвижная часть выполнена в виде алюминиевого диска, укрепленного на оси. Если алюминиевый диск находится между двумя полюсами электромагнитов Л и В, по катушкам которых протекает переменный ток, то магнитные потоки Фд и Фв пронизывают этот диск и индуктируют в нем токи 1А и /в (рис. 1). Ток 1А, взаимодействуя с магнитным потоком Фв, создает некоторое усилие. Второе усилие получается от взаимодействия тока 1В с магнитным потоком ФА. Образующийся в результате вращающий момент пропорционален величинам этих двух потоков и зависит от угла сдвига между ними. На рис. 2 показаны устройство и схема включения однофазного индукционного счетчика. Счетчик состоит из двух электромагнитов 5 и 8, алюминиевого диска 1, укрепленного на оси 2, подпятника 3 и подшипника 4, которые служат опорами оси, постоянного тормозного магнита 7 и счетного механизма, связанного с осью зубчатой передачей (на рисунке не показан). Обмотка электромагнита 5 включена в цепь параллельно, и его сердечник пронизывает магнитный поток Фи, пропорциональный напряжению сети U. Обмотка электромагнита 8 включена последовательно с нагрузкой, и его сердечник пронизывает магнитный поток СР*, пропорциональный току нагрузки I. Оба магнитных по тока индуктируют в алюминиевом диске вихревые токи, которые, взаимодействуя с магнитными потоками, создают вращающий момент М, пропорциональный произведению этих потоков. Для того чтобы счетчик измерял расход активной энергии, необходимо выполнить условие пропорциональности вращающего момента активной мощности, т. е. М = K1IU cos ф = к1Р, где К1 — коэффициент пропорциональности; ф — угол сдвига между током и напряжением. Рис. 2. Схема устройства идукционного счетчика. Пропорциональность вращающего момента току нагрузки и напряжению сети обеспечивается, как было сказано выше. Пропорциональность вращающего момента cos ф обеспечивается созданием определенного угла сдвига между магнитными потоками. Для этой цели магнитный поток параллельного электромагнита расщепляется на два: рабочий и вспомогательный. Рабочий поток пересекает диск и замыкается. через противополюс, расположенный под диском. Вспомогательный поток замыкается через средний и боковые стержни электромагнита, не пересекая диска. Для дополнительной подгонки угла сдвига служит регулятор 6. Он состоит из нескольких витков медной проволоки, намотанных на магнитопровод электромагнита 8 и замкнутых на петлю из никелиновой проволоки. Петля снабжена винтовым зажимом, перемещением которого и производится регулировка. Под действием вращающего момента диск счетчика придет во вращение. При этом возникает тормозной момент, действующий на диск счетчика. Этот момент создается взаимодействием потока Фт тормозного магнита с вихревыми токами, индуктированными в диске его полем. Так как поток тормозного магнита неизменен, то этот момент пропорционален только частоте вращения диска. Кроме того, два тормозных момента создаются потоками параллельного и последовательного электромагнитов. Для того чтобы результирующий тормозной момент, равный сумме трех указанных, как можно меньше зависел от потока Фг-, тормозной момент постоянного магнита выбирается значительно большим тормозного момента последовательного электромагнита. При этом можно с достаточной точностью считать, что результирующий тормозной момент пропорционален только частоте вращения диска п, т. е. Мт = к2п, где к2— коэффициент пропорциональности. При установившейся частоте вращения диска М=МТ, а следовательно, кР = КчП, откудап, т. е. угловая скорость диска пропорциональна мощности Р цепи, а частота вращения диска пропорциональна израсходованной энергии. Следовательно, числом оборотов диска счетчика можно измерять израсходованную энергию. Комплекс деталей, состоящий из магнитопроводов и обмоток параллельной и последовательной цепи, называют вращающим элементом счетчика. Счетный механизм представляет собой счетчик оборотов. Получивший преимущественное применение для электрических счетчиков роликовый счетный механизм (рис. 3) состоит в основном из зубчатой передачи, нескольких роликов с нанесенными на них цифрами от О до 9 и прикрывающего передачу и ролики алюминиевого щитка с вырезанными в нем окошками для отсчета измеряемой величины. Вращение подвижной части счетчика через систему шестерен передается счетному механизму. Полному обороту первого ролика соответствует поворот следующего за ним (справа налево) ролика только на одну десятую часть оборота. Третий ролик уже сделает одну десятую часть оборота при полном обороте второго и т. д. Чаще всего в роликовых счетных механизмах имеется пять роликов. В зависимости от числа шестерен и их передаточных чисел единице, зарегистрированной счетным механизмом энергии, будет соответствовать определенная частота вращения подвижной части счетчика. Частота вращения подвижной части, которая вызывает изменение счетного механизма на единицу измеряемой величины, называется передаточным числом счетчика. Передаточное число обычно указывается на щитке счетчика. Например: 1 квт-ч — 450 об. диска. Число часов работы счетчика при нормальной нагрузке, необходимое для полной смены всех цифр, называется емкостью счетного механизма. Рис. 3. Роликовый счетный механизм. Для учета электроэнергии в трехфазных трехпроводных цепях (без нулевого провода) применяются двухэлементные счетчики. Трехфазный двухэлементный счетчик состоит как бы из двух помещенных в один корпус однофазных счетчиков, вращающие элементы которых воздействуют на одну общую подвижную часть, соединенную со счетным механизмом (рис. 4). При этом вращающие моменты, созданные каждым элементом, складываются. Счетчик включен по схеме двух ваттметров (схема Арона). Результирующий вращающий момент пропорционален активной мощности трехфазной цепи. Для учета электроэнергии в четырехпроводных цепях (с нулевым проводом) применяются трехэлементные счетчики. Такие счетчики имеют три элемента, воздействующие либо на три диска (например, в счетчике СА4-ТЧ), либо на два диска (например, в счетчике СА4-И672М). Рис. 5. Схема счетчика реактивной энергии СРЗ-И44. Счетчики реактивной энергии по принципу действия и конструкции сходны со счетчиками активной энергии. Рис. 4. Схема устройства трехфазного двухэлементного двухдискового счетчика. Отличие их состоит в том, что суммарный вращающий момент пропорционален синусу угла между током и напряжением. На рис. 5 приведена схема счетчика типа СРЗ, предназначенного для учета реактивной энергии в трехпроводной сети. Как видно из схемы, на параллельные обмотки подаются напряжения «чужих» фаз. В цепь параллельных обмоток включены добавочные сопротивления. Угол сдвига между рабочими магнитными потоками параллельной и последовательной цепей составляет 60°. В эксплуатационном отношении счетчики со сдвигом в 60° удобны тем, что схема их включения не. отличается от схемы включения счетчика активной энергии. В счетчиках реактивной энергии типа СР4-ИТР параллельные обмотки включены так же, как и в счетчике типа СРЗ, но без добавочных сопротивлений (сдвиг 90°). Каждый из последовательных электромагнитов имеет по две обмотки; основную и дополнительную. Дополнительная обмотка намотана в направлении, противоположном основной (рис. 6). Счетчики этого типа применяются как в трехпроводных, так и в четырехпроводных цепях трехфазного тока. Существуют также трехэлементные счетчики реактивной энергии (СР4-И676) со сдвигом фаз потоков в 90°. Рис. 6. Схема счетчика реактивной энергии СР4-ИТР. Эти счетчики являются наиболее рекомендуемыми для учета реактивной энергии в четырехпроводных цепях. По способу включения в сеть счетчики разделяют на счетчики прямого включения (прямоточные), которые включаются без измерительных трансформаторов, и счетчики, включаемые через измерительные трансформаторы. Последние в свою очередь можно разделить на включаемые через измерительные трансформаторы с определенными коэффициентами трансформации и универсальные, т. е. включаемые через любые измерительные трансформаторы. Об определении расхода электроэнергии по показаниям счетчиков различных типов будет сказано ниже. На щитках некоторых счетчиков имеется надпись «со стопором» или «обратный ход застопорен». Диск таких счетчиков может вращаться только в направлении, указанном стрелкой. Допустимая погрешность счетчика определяет его класс точности. Для расчетного учета электроэнергии класс точности счетчиков прямого включения (без измерительных трансформаторов) должен быть для активной энергии не ниже 2,5, а для реактивной энергии не ниже 3. Для счетчиков, включенных через измерительные трансформаторы, класс точности должен быть для активной энергии не ниже 2,0, а для реактивной энергии—не ниже 3. Для присоединений большой мощности (10 Мет и выше) рекомендуется применять счетчики класса точности 1 и выше. Укажем на расшифровку букв в обозначении типа счетчика: С — счетчик; А — активной энергии; Р — реактивной энергии; 3 или 4 — для трехпроводной или четырехпроводной сети; У—универсальный; И — индукционной измерительной системы; П — прямоточный; М — модернизированный. Пример: СА4У-И672М 5а 380в — счетчик активной энергии для включения в четырехпроводную сеть с линейным напряжением 380 в через любые трансформаторы тока.

Читайте так же:
Если нет счетчиков с 1 января 2016 года

Компенсация реактивной мощности. Основные компоненты. Рекомендации к проектированию УКРМ.

compens-1200x630.jpg

Компенсация реактивной мощности. Основные компоненты. Рекомендации к проектированию УКРМ.

Компенсация реактивной мощности , в настоящее время, является немаловажным фактором позволяющим решить вопрос энергосбережения практически на любом предприятии.

Наиболее действенным и эффективным способом снижения потребляемой из сети реактивной мощности является применение автоматизированных установок компенсации реактивной мощности (далее УКРМ).

Использование конденсаторных установок для компенсации реактивной мощности позволяет:

  • разгрузить питающие линии электропередачи, трансформаторы и распределительные устройства;
  • снизить расходы на оплату электроэнергии за активную мощность путем снижения тепловых потерь в линии и распределительных устройствах, а также свести фактически к нулю расходы на оплату электроэнергии за реактивную мощность (в РБ и РФ на сегодняшний день оплата не взимается, но все может быстро измениться);
  • при использовании определенного типа установок (ФКУ) снизить уровень высших гармоник;
  • снизить несимметрию фаз (справедливо для 1-фазной сети или отдельного регулирования по каждой фазе);
  • сделать распределительные сети более надежными и экономичными.

reaktivnoy_moschnosti_1.jpg

1. Конденсаторы силовые низковольтные

Основной элемент УКРМ, предназначены для индивидуальной, групповой и центральной коррекции коэффициента мощности.

Главные преимущества на примере серии CSAD ZEZ SILKO :

  • не содержат PCB или ПХБ (полихлорированные бифенилы). Полихлорированные бифенилы относятся к группе стойких органических загрязнителей (СОЗ), мониторинг которых в воздухе, воде и почве является обязательным в развитых индустриальных странах вследствие их высокой опасности для окружающей среды и здоровья населения;
  • изготавливаются c использованием технологии MKP. Это означает использование металлизированной полипропиленовой пленки со свойствами самовосстановления и чрезвычайно низкими потерями диэлектрика;
  • защищены встроенным разъединителем по давлению, который обеспечивает безопасное отключение конденсатора от сети в случае аварийной перегрузки или в конце срока службы;
  • оснащен встроенными разрядными резисторами для безопасности обслуживающего персонала.
Читайте так же:
Счетчики частиц met one

reaktivnoy_moschnosti_2.jpg

Основные серии конденсаторов ZEZ SILCO:

  • N (NORMAL) — нормальный режим;
  • HD (HEAVY DUTY) – тяжелый режим;
  • UHD (ULTRA HEAVY DUTY) – сверхтяжелый режим.

reaktivnoy_moschnosti_3.jpg

Соответствуют стандартам IEC EN 60831-1/2, VDE 0560-46/47, ГОСТ 1282-88.

Расширенная техническая информация по ссылке .

2. Дроссели защитные (реакторы)

Дополнительный элемент УКРМ, предназначены для защиты конденсаторов.

Часто применение силовых электронных устройств с нелинейными нагрузками ведёт к гармоническим искажениям в электрических системах. Эта несинусоидальная нагрузка вызывает увеличение эффективного тока силового конденсатора и других компонентов системы, а также возможность емкостного резонанса с другими индуктивными нагрузками. В результате это может привести к проблемам и даже отказам оборудования.

Решением является применение расстроенных (фильтрующих) реакторов или дросселей защитных, которые создают последовательную резонансную цепь с силовыми конденсаторами. Эта расстроенная система защищает оборудование от эффекта резонанса, а также действует как фильтр высших гармоник. Обычно рекомендуется применять расстроенные реакторы (дроссели) при уровне искажений по напряжению THD-U более 3%.

Главные преимущества на примере серии TKC1, TKA1 ZEZ SILKO:

  • низкие потери за счет особенностей конструкции и высококачественных материалов;
  • намотка из медной TKC или алюминиевой ленты TKA;
  • +/- 5% погрешность индуктивности;
  • коэффициенты расстройки: 5,67%, 7%, 14%;
  • встроенный температурный датчик: TKC-90℃ и TKA-130℃;
  • пропитка – эпоксидная смола (полиэстер) для хорошей изоляции, низкого шума работы и долговечности;
  • рабочая температура окружающей среды не более 40℃.

reaktivnoy_moschnosti_4.jpg

Соответствуют стандартам IEC EN 60076-6, IEC EN 61558-2-20.

Расширенная техническая информация по ссылке .

3. Контакторы для коммутации конденсаторов

Конденсаторные контакторы предназначены для коммутации конденсаторов в конденсаторных установках без дросселей и с дросселями.

Современные конденсаторные контакторы на примере серии CNNK_N RADE KONCAR и серия DILK EATON :

  • снабжены дополнительной контактной группой, установленной параллельно основной. При подаче напряжения на катушку управления обе группы контактов приводятся в действие одновременно, но из-за меньшего расстояния лимитируемого упором, вспомогательные контакты замыкаются на несколько миллисекунд раньше основных. Такая конструкция позволяет ограничить пусковые токи, предотвращая сваривание контактов в момент коммутации и тем самым продлевает срок службы контакторов, а также позволяет улучшить качество электроэнергии, сглаживая провалы напряжения во время коммутации, что в свою очередь продлевает срок службы самих конденсаторов;
  • обладают электрической долговечностью;
  • работа с уменьшенной потерей энергии при включении;
  • удобство подбора, номинал контактора соответствует номиналу конденсатора в kVAr по AC6-b для 400-440VAC;
  • наличие встроенного вспомогательного контакта, а также возможности установки дополнительных, при необходимости;
  • обладают компактными габаритами и выполнены в современном дизайне.

reaktivnoy_moschnosti_rk.jpg alt=»reaktivnoy_moschnosti_eaton.jpg» width=»410″ height=»410″ />

Rade Koncar Eaton

Производители контакторов рекомендуют выбирать контактор как минимум на номинал выше для установок КРМ с сетевым THDU — более 2%, без дросселированной защиты конденсаторов, а также в случае возможной эксплуатации при температуре выше 55℃.

Соответствуют стандартам IEC 60947-1, IEC 60947-4-1.

Расширенная техническая информация по ссылкам: Rade Koncar , Eaton

4. Регуляторы реактивной мощности

Автоматическая компенсация реактивной мощности осуществляется за счет специального регулятора, который измеряет реактивную мощность и согласно внутреннему алгоритму управляет включением и отключением ступеней конденсаторов с целью поддержания требуемого значения cos φ.

Современные регуляторы реактивной мощности помимо ступенчатой коррекции cos φ способны осуществлять защиту компонентов УКРМ, а также позволяют осуществлять мониторинг ступеней в течении срока эксплуатации.

Дополнительные функциональные возможности регуляторов на примере серий BLR-CX, CX eco, CX plus от немецкого производителя Beluk :

  • контроль температуры, доступно подключить вентилятор к устройству и использовать термодатчик (выносной или встроенный) для организации терморегуляции, а также аварийного отключения установки КРМ (BLR-CX, CX eco, CX plus);
  • контроль Umax и Umin сети (BLR-CX, CX eco, CX plus);
  • контроль THDU, измерение 3-19 гармоники (BLR-CX, CX eco, CX plus);
  • контроль THDI, измерение 3-19 гармоники (CX eco, CX plus);
  • возможность работы с ТН в системах среднего и высокого напряжения, коэффициент трансформации, регулируемый в диапазоне 1 – 350 (BLR-CX, CX eco, CX plus);
  • мониторинг ступеней, информация о числе коммутаций, текущей мощности ступени и проценте первоначальной мощности, очень важно для расстроенных контуров при дроссельной защите (BLR-CX, CX eco, CX plus);
  • наличие аварийного контакта, TTL интерфейса (BLR-CX, CX plus);
  • RS-485, протокол Modbus (CX plus);
  • несколько алгоритмов регулирования, автоматическое определение размера шага (BLR-CX, CX plus);
  • один алгоритм BEST-FIT, автоматическое определение размера шага (CX eco);
  • память аварий (позволяет хранить последние 10 событий) и память Umax, THDUmax, что очень важно при разборе рекламаций ;
  • цифровой вход, возможности отключить аварию и выбирать между cos φ1 и cos φ2 (CX plus);
  • релейные выходы 6 или 12 ступеней и отдельный выход для вентилятора, который можно использовать как ступень 7-я и 13-я (CX eco, CX plus);
  • встроенный температурный датчик (CX eco, CX plus);
  • опциональный выносной температурный датчик (BLR-CX);
  • установка пароля на меню настроек 200_800 (CX eco, CX plus).

reaktivnoy_moschnosti_beluk.jpg

Расширенная техническая информация по ссылке .

Рекомендации к проектированию УКРМ.

Перед проектирование УКРМ в электрических сетях действующих объектов должны проводиться измерения и анализ гармонического состава кривой напряжения. На основании данных THDU, а также номера «проблемной» гармоники (гармоник) возможно осуществить компетентный подбор серии конденсаторов по режиму работы, определить номиналы контакторов, обеспечивающих надежную коммутацию на весь ожидаемы срок службы конденсаторов, а также судить о необходимости применения защитных дросселей для защиты конденсаторов с требуемым для этого коэффициентом расстройки.

Читайте так же:
Не удается получить данные счетчиков производительности 2012

При проектировании электрических сетей с УКРМ для вновь вводимых объектов в первую очередь следует опираться на опыт проектирования схожих объектов. Также существует методика по выбору комплектующих для УКРМ исходя из коэффициента гармоник (SH/ST), который отражает относительную величину оборудования с нелинейными характеристиками на участке компенсации.

SH (кВА) – взвешенная сумма мощностей генераторов гармоник, присутствующих во вторичной обмотке трансформатора.

ST (кВА) – номинальная мощность понижающего трансформатора ВН/НН.

(SH/ST) ≤ 15% — применение конденсаторов серии N;

(SH/ST) ≤ 25% — применение конденсаторов серии HD;

(SH/ST) ≤ 30% — применение конденсаторов серии UHD;

(SH/ST) ≤ 35% — применение конденсаторов серии N c дросселем;

(SH/ST) ≤ 50% — применение конденсаторов серии HD c дросселем;

(SH/ST) ≤ 55% — применение конденсаторов серии UHD c дросселем;

Данная методика имеет свои недостатки такие как:

  • отсутствие информации по номерам гармоник и величине THDU в них для подбора защитного дросселя с нужным коэффициентом расстройки;
  • относительная величина (SH/ST) не на 100% отражает реальную THDU сети.

В случаях отсутствия опыта проектирования для вновь вводимых объектов я бы рекомендовал закладывать по умолчанию в проект дроссели для защиты конденсаторов.

Как универсальное решение можно закладывать дроссель с частотой расстройки 14% (134Гц) с защитой от 3-й гармоники и гармоник более высокого порядка, но это будет экономически необоснованно при отсутствии проблем в 3-й гармонике.

Проблемы в 3-й гармонике (нулевой последовательности) встречается гораздо реже чем в 5 и 7 гармониках т. к. характерны для потребителей с большой однофазной нагрузкой, а стоимость дроссель с частотой расстройки 7% (189Гц) с защитой от 5-й гармоники и гармоник более высокого порядка значительно дешевле чем дросселя 14% (134Гц) и дросселя 5,67% (210Гц) с фильтрацией 5-й гармоники.

Для существующих объектов, где возможно провести анализ сети при подборе комплектующих для УКРМ на напряжение сети 400VAC допускается руководствоваться негласным правилом, основанным на данных полученных от производителей комплектующих, информации изложенной в статье «К вопросу о проектировании компенсации реактивной мощности в электрических сетях промышленных предприятий» за авторством к. т. н. А. И. Жуковского , а также собственного мнения автора статьи.

table_new2.jpg

В заключении хочется озвучить основную проблему в организации закупок. Очень часто на конкурсной основе сборщики УКРМ получают техническое задание, где указаны мощность установки, напряжение сети и шаг ступени. В рамках конкурса, где единственным критерием оценки предложения является ЦЕНА, то многим участникам конкурса приходится рисковать, предлагая максимально бюджетную сборку в надежде не получить рекламацию в гарантийный период.

Часто риск оказывается не оправданным. УКРМ выходит из строя раньше гарантийного срока, а взорвавшийся конденсатор способен причинить дополнительные материальные затраты, повредив соседние элементы установки. Встроенный разъединитель по давлению у конденсатора — это не 100% гарантия защиты корпуса конденсатора от разрыва.

Компания ZEZ SILKO рекомендует при проектировании оболочек для УКРМ учитывать конструктивно возможность взрыва конденсаторов.

Также не нужно забывать и Заказчика, который рассчитывал получить положительный эффект от ее работы за расчетный срок службы установки в среднем от 15 до 20 лет.

В такой ситуации на стадии конкурса, если не представляется возможным получить или самостоятельно произвести анализ сети, рекомендуется сборщику воспользоваться рекомендациями, изложенными в данной статье для подбора комплектующих УКРМ.

Потребителей в современном мире с THDU не более 2% практически не осталось и даже они в ближайшее время норовят провести модернизацию, что неизбежно приведет к повышению оборудования с нелинейными характеристиками.

Уточнить цены, наличие, получить квалифицированную консультацию можно по телефонам ☎️ +375 17 247-19-99 , +375 44 567-19-99 , либо у своего менеджера.

Счетчик электроэнергии на Arduino своими руками

В сегодняшней статье мы поговорим о том, как сделать простой счетчик электроэнергии с поддержкой Wi-Fi своими руками.

Шаг 1: Необходимые детали и инструменты
  • Wemos D1 mini pro;
  • Датчик тока ACS712;
  • OLED дисплей;
  • 5В блок питания;
  • Монтажная плата 4 х 6 см;
  • Провода;
  • Гнезда под «гребенку»;
  • Перемычки;
  • Винтовые клеммы;
  • Стойки;
  • Вилка+розетка
  • Самозажимные клеммы;
  • Тумблер.
  • Паяльник;
  • Клеевой пистолет;
  • Кусачки / стриппер.
Шаг 2: Как это работает?

Питание поступает от сети переменного тока и проходит через предохранитель, для предотвращения повреждения печатной платы во время короткого замыкания.

Провода переменного тока расходятся в два направления:

  • К нагрузке через датчик тока (ACS712);
  • 230V AC / 5V DC к блоку питания.

Блок питания 5 В обеспечивает питание микроконтроллера (Arduino / Wemos), датчика тока (ACS712) и OLED-дисплея.

Величина тока, определяется датчиком тока (ACS712). Считанное значение подается на аналоговый вывод (A0) платы Arduino / Wemos. Как только аналоговый сигнал заходит в Arduino, расчет мощности выполняется по алгоритму приложения Arduino.

Расчетное значение отображаются на 0,96-дюймовом дисплее OLED.

Встроенный WiFi-чип Wemos подключен к домашнему маршрутизатору и связан с приложением Blynk. Таким образом, можно контролировать параметры, а также калибровать и изменять различные настройки со своего смартфона через OTA.

Шаг 3: Матчасть

В цепях переменного тока ток изменяются синусоидально со временем.

Активная мощность (P): мощность, используемая устройством для производства полезной работы. Она выражается в кВт.

  • Активная мощность = напряжение (V) * ток (I) * cosΦ

Реактивная мощность (Q): мощность, которая не была передана в нагрузку, а привела к потерям на нагрев и излучение. Не приносит никакой полезной работы. Она выражается в кВАр.

  • Реактивная мощность = напряжение (V) * ток (I) * sinΦ

Полная мощность (S): определяется, как произведение действующего значение напряжения на действующее значение тока. Также может быть определена, как сумма активной и реактивной мощности. Выражается в кВА

  • Полная мощность = напряжение (V) * ток (I)

Отношения между активной, реактивной и полной мощностью:

  • Активная мощность = полная мощность * cosΦ
  • Реактивная мощность = полная мощность * sinΦ
  • (кВА) ² = (кВт) ² + (кВАр) ²

Коэффициент мощности (пф): отношение активной мощности к полной мощности в цепи.

  • Коэффициент мощности = активная мощность / полная мощность

Из вышесказанного ясно, что мы можем измерить любую мощность, а также коэффициент мощности, измеряя напряжение и ток.

Шаг 4: Датчик тока

Величина переменного тока измеряется с помощью трансформатора тока, но для этого проекта был выбран ACS712 — датчик тока с эффектом Холла, который измеряет ток при наведении. Обнаруженное магнитное поле вокруг провода, дает эквивалентное аналоговое выходное напряжение. Затем напряжения обрабатывается микроконтроллером для измерения тока, протекающего через нагрузку.

Шаг 5: Измерение тока с помощью ACS712

Выходной сигнал датчика тока ACS712 представляет собой волну. Нам необходимо рассчитать среднеквадратичное значение тока, это можно сделать следующим образом.

  • Измеряем напряжения Vpp (полную амплитуду);
  • Делим напряжение Vpp на два, чтобы получить амплитудное напряжение Vp;
  • Умножаем полученное значение на 0,707, получив действующее напряжение (Vrms)

Затем умножим на чувствительность датчика тока (ACS712), чтобы получить действующее значение тока.

  • Vp = Vpp / 2
  • Vrms = Vp x 0,707
  • Irms = Vrms x Чувствительность
Читайте так же:
Как производится подключение счетчика

Чувствительность модуля ACS712:

  • 5A составляет 185 мВ / A;
  • модуля 20A — 100 мВ / A;
  • модуля 30A — 66 мВ / A.

Подключение датчика (ACS712 Arduino / Wemos)

  • VCC = 5 В
  • OUT = A0
  • GND = GND
Шаг 6: Расчет мощности

Причина не использовать датчик напряжения связана с ограниченным количеством аналоговых выводов Wemos (только один). Хотя дополнительный датчик можно подключить с помощью АЦП, такого как ADS1115.

Коэффициент мощности нагрузки можно изменить во время программирования или из приложения для смартфона.

  • Активная мощность (Вт) = Vrms x Irms x Pf
  • Vrms = 230 В (известно)
  • Pf = 0,85 (известно)
  • Irms = чтение с текущего датчика (неизвестно)
Шаг 7: Приложение Blynk

Так как на плате Wemos есть встроенный чип WiFi. Преимущества использования платы Wemos: калибровка датчика и изменение значения параметров со смартфона через OTA без физического повторного программирования микроконтроллера.

Blynk — это приложение, которое обеспечивает полный контроль над Arduino, ESP8266, Rasberry, Intel Edison и многими другими аппаратными средствами. Приложение совместимо как с Android, так и с iPhone. В Blynk все работает на «Energy». Когда вы создаете новую учетную запись, вы получаете 2000 фунтов стерлингов, чтобы начать эксперимент; Каждый виджет нуждается в энергии для работы. Для этого проекта вам нужно 2400 фунтов стерлингов, поэтому вы должны приобрести дополнительную энергию 400 фунтов стерлингов (стоимость менее 1 доллара США)

  • Датчик — 2 х 200 = 400;
  • Отображение маркировки — 2 x 400 = 800;
  • Ползунки — 4 х 200 = 800;
  • Меню — 1x 400 = 400.

Общая энергия, необходимая для этого проекта = 400 + 800 + 800 + 400 = 2400

Выполним следующие шаги:

Загружаем приложение Blynk
  • Для Android
  • Для iPhone
Авторизация

Чтобы подключить приложение Blynk к оборудованию, нужно авторизироваться.

  • Создаем новую учетную запись в приложении Blynk.
  • Нажмём значок QR в верхней строке меню. Создадим клон этого проекта, отсканировав QR-код, показанный выше. Как только он будет успешно обнаружен, весь проект будет немедленно загружен на телефоне.
  • После создания проекта будет выслано письмо на электронную почту.
  • Проверим свою электронную почту и пройдём авторизацию.
Подготовка Arduino IDE для Wemos Board

Чтобы загрузить код Arduino на Wemos, вы должны следовать этим инструкциям

Устанавливаем библиотеки

Импортируем библиотеку в Arduino IDE

Загрузим библиотеки для дисплея OLED:

Эскиз Arduino

После установки вышеуказанных библиотек вставим код Arduino, приведенный ниже.

Введем код авторизации с шага 1, ssid и пароль вашего роутера.

Шаг 8: Подготовка монтажной платы

Чтобы сделать поделку аккуратной и красивой, соберем схему на макетной плате 4×6 см.

  • Плата Wemos (2 x 8-контактный гнездовой разъем);
  • Плата питания 5 В постоянного тока (3-контактный гнездовой разъем);
  • Модуль датчика тока (3-контактный гнездовой разъем);
  • OLED-дисплей (4-контактный гнездовой разъем).

Припаиваем 2-контактную винтовую клемму для подачи питания переменного тока на блок питания.

  • Vcc—-> 5V;
  • Gnd —-> GND;
  • Vout—->A0.
  • Vcc—-> 5V
  • Gnd—-> GND
  • SCL—-> D1
  • SDA—->D2

Модуль питания:

  • Провода переменного тока (2 контакта) модуля питания подключен к винтовой клемме.
  • Выход V1 подключен к Wemos 5V, а вывод GND подключен к выводу Wemos GND.
Шаг 9: 3D-печатный корпус

Чтобы придать самоделке привлекательный вид, специально был спроектирован корпус (Autodesk Fusion 360). Он состоит из двух частей: основы и крышки. Шаблон.

Нижняя часть проектировалась под плату (4 х 6 см), датчик тока и держатель предохранителей.

Крышка предназначена для установки розетки переменного тока и OLED-дисплея.

Шаг 10: Схема подключения переменного тока

Шнур питания переменного тока имеет 3 провода: фазный (красный), нейтральный (черный) и заземляющий (зеленый).

Красный провод от шнура питания подключен к одной клемме предохранителя. Другая клемма предохранителя подключена к подпружиненным 2-контактному разъему. Черный провод напрямую подключен к подпружиненному разъему.

Затем красный провод подключаем к клемме «L» разъема переменного тока, а зеленый провод (заземление) подключается к центральной клемме (обозначается буквой G).

Клемма нейтрали подключена к одной клемме датчика тока ACS712. Другая клемма ACS712 подключена обратно к подпружиненному разъему.

После завершения всех внешних подключений тщательно осмотрим плату и очистим ее от остатков паяльного флюса.

Примечание. Не прикасайтесь к элементам схемы, пока они находится под напряжением. Любое случайное прикосновение может привести к негативным последствиям для здоровья и жизни человека. Соблюдайте меры безопасности во время работы.

Шаг 11: Устанавливаем компоненты

Монтируем компоненты (розетку, тумблер и OLED-дисплей) в слоты верхней крышки, как показано на рисунке. Затем крепим все винтами. Нижняя часть имеет 4 стойки для крепления основной платы.

Установим держатель предохранителя и датчика тока в гнездо в нижней части корпуса. Затем укладываем все провода.

Электронные счетчики как подключить ноль

Прежде чем заняться счётчиком учтите, что если вам потребовалась замена, либо установка электросчётчика на новом месте, его подключение рекомендуем произвести только после того, как вы согласуете этот вопрос в местном отделении вашей энергосберегающей компании. Сразу после того, как установка (либо перенос) вашего электросчётчика будет одобрен, вы можете приступать к его подключению, либо же пригласить специалиста-электрика для этих работ.

Когда будете устанавливать новый счётчик, крайне важно выбрать для него правильное место. Счётчик должен быть достаточно легкодоступным для осмотра и снятия показаний. Помещение, в котором будет находиться электросчётчик, обязательно должно быть сухое, а круглогодичная температура не должно быть ниже 0°С. Крепить прибор можно на металлических, пластмассовых, а также деревянных щитках. Довольно часто они ставятся на специальных панелях или щитах, либо в нише стен, которые имеют жёсткую конструкцию.

Устанавливать счётчик нужно так, чтобы в случае аварийной ситуации была возможность экстренного и своевременного его отключения, а также легко было произвести замену либо ремонт. Высота, на которой должен устанавливаться счётчик, должна быть 1,5 — 1,7 м.

Перед тем, как пустить в эксплуатацию прибор, он должен подвергнуться обязательной опломбировке и проверки со стороны «Энергонадзора». Как правило, для подключения счётчика нужно использовать медный провод сечением минимум 2,5 мм2 , либо провод из алюминия сечением не меньше 4 мм2.

Одновременно с заменой электросчётчика лучше произвести замену автоматических выключателей, которые используются для распределения питающих линий электросети. Исходя из нагрузочных линий питания, к которым они включены, производится выбор автоматов.

Начать подключение счётчика надо с установки на специальном квартирном щите, где его следует тщательно закрепить при помощи винтового крепления. Но очень важно, чтобы счётчик не отклонялся от вертикального положения больше чем на 1°. Далее нужно бросить перемычку на входной контакт автоматического выключателя, где запитывается ваша электроплита. В случае, если платы нет, стоит подключить перемычку к ближайшему из установленных на этом щите распределительных автоматов. От выходного контакта до входных клемм стоит вести фазу проводом красного либо белого цвета.

Читайте так же:
Как заменить сгоревший счетчик

Но не забывайте, что проводить монтаж проводов устройства электроустановок можно только в строго горизонтальном либо вертикальном направлении. Так получается, что один конец крепиться на контакте счётчика, а другой крепиться на клемме автоматического выключателя (ближайшего). Входные контакты соединяются П – образными перемычками из проводов того же цвета и тщательно затягиваются.

Провод голубой изоляции применяется для разводки «земляной» жилы. После чего нужно отыскать нулевой выходной контакт и проложить от него провод в голубой изоляции до нулевой шины. Далее нужно тщательно закрепить провод с обоих концов.

Однофазный электронный счётчик

На однофазном электронном счётчике электроэнергии имеются четыре клеммы. Через эти клеммы осуществляется подача электроэнергии в дом и связь общей электросетью. Для замены прибора обесточьте квартиру и снимите старый счетчик. Закрепите в подготовленное место новый прибор. К клемме №1 присоедините фазный провод (чаще всего он красного цвета, однако если есть сомнения, проверьте его индикаторной отверткой – индикатор должен загореться на фазном проводе). К клемме №2 подключите фазный провод от сети помещения, первая цепь готова. Аналогично подключаем к клеммам №3,4 нулевой провод от общей и квартирной сети.

Трёхфазный электронный счётчик

Трехфазный счетчик имеет 8 клемм. К клеммам №№1,3,5,7 присоединяем провода одного цвета из внешней сети, а к следующим клеммам, т.е. к №№2,4,6,8 провода одного цвета из домашней сети. Таким образом, получится, что если к контакту №1 подсоединен красный провод (фаза) из внешней цепи, то к контакту №2 нужно будет подключить фазный провод из домашних коммуникаций.

Принципиальная схема подключения однофазного электрического счетчика в стандартных электрощитах:

Фаза «А» обозначена желтым цветом, фаза «В» — зеленым, фаза «С» — красным, нулевой провод «N» — синим цветом, заземляющий проводник «PЕ» — желто-зеленым.

Вместо пакетного выключателя может быть установлен двухполюсный автомат. Схема подключения индукционного счетчика не отличается от электронного.

Схема подключения трехфазного счетчика прямого включения в четырехпроводной сети напряжением 380 вольт :

Фаза «А» обозначена желтым цветом, фаза «В» — зеленым, фаза «С» — красным, нулевой провод «N» — синим цветом, заземляющий проводник «PЕ» — желто-зеленым.

Обязательно соблюдение прямого порядка чередования фаз напряжений на колодке зажимов счетчика. Определяется фазоуказателем или прибором ВАФ. Прямой порядок чередования фаз напряжений — АВС, ВСА, САВ (по часовой стрелке). Обратный порядок чередования фаз напряжений — АСВ, СВА, ВАС, создает дополнительную погрешность и вызывает самоход индукционного счетчика активной энергии. Счетчик реактивной энергии при обратном порядке чередования фаз напряжений и нагрузки вращается в обратную сторону.

Корпус электрощита обязательно надо заземлить, если он изготовлен из стали. Для этого используем заземляющий проводник, подключённый к контуру заземления и который присоединён концом к контактной пластине «нулевой» шине. Если же вы используете щит из пластмасса, то провод следует подключить к его контактной пластине напрямую.

Способ 3 «Ноль» Техфазный и однофазный учет.

Описание: Как известно энергия учитываемая счетчиком определяется по формуле интеграл по времени U*I*COS ƒ . В этом способе изменяем величину U напряжение на обмотке или датчике счетчика. Для этого необходимо отключить нулевой провод от счетчика. Это достигается переламыванием жилы провода, не снимая изоляции. Для того чтобы предотвратить контакт концов жилы можно растянуть изоляцию и через шприц залить в место разрыва клей, герметик. По перемычке красного цвета нормальный ноль подключается к квартире. Так иногда делают электрики при поломке пакетного переключателя, на учет это не влияет. затем в нулевой провод идущий от счетчика к нулевой колодке надо врезать сопротивление 3. 15 кОм (зависит от желания, на сколько «снизить» учет и от сопротивления обмотки напряжения счетчика. Мощность сопротивления достаточна 1..3 Вт , надежный контакт тоже не требуется. Врезку можно сделать разрезав провод прикрутить сопротивление, все согнуть и хорошо замотать изолентой, чтобы было похоже на обычную скрутку, также хорошо убрать ее с глаз. Изменяя величину сопротивления можно менять погрешность счетчика от 0 до -100%. Погрешность счетчика в 99.9% при проверках не проверяется. Двух полюсный индикатор будет показывать что ноль есть. Данный способ пригоден абсолютно к любым однофазным счетчикам. Но конечно нужен доступ к проводам да и определенные навыки надо иметь. В общем минусов, хватает. Синим цветом указанны изменения. Данный способ оставляет огромное место для творчества.

Для 3Ф. счетчиков:

Способ основан на следующем принципе :

Обмотки напряжения в трехфазном счетчике активной энергии ( в электронных конструкция другая но принцип тот же ) включены в звезду, если отключить нейтраль от центра звезды в центре все равно будет результирующий ноль, а если в ее центральную точку подать одну из фаз (на рис. 2 Фазу С) то разница напряжений на концах катушки этой фазы будет равна нулю , а т.к. энергия учитываемая счетчиком равна интегралу по времени произведения величин тока и напряжения ( напряжение = 0) и энергия в этой фазе будет = 0 . Ну а ток же, можно пропускать через измерительный элемент этой фазы любой величины счетчик не будет его учитывать.

Переламываем жилу и далее следим чтоб она не соединилась ( изоляция остается целой) провода идущего от нулевой клеммы к счетчику или изолируем в болтовом соединение как на рис 4. Устанавливаем в щит однополюсный автомат Q желательно на ток не более 1 А и подключаем его как показано на рис. 2. Провод от счетчика до автомата Q лучше как-то спрятать или замаскировать . От автомата Q отводится провод к которому подключается обычная розетка (желательно подальше от щита) .

Теперь если автомат Q выключен или включен, но в розетку не чего не включено, счетчик будет работать как раньше, (нормально).

Если же включить автомат Q , а потом включить в ту розетку, какой ни будь электроприбор, к примеру, приемник, лампу накаливания или просто перемычку (далее прибор) (прибор работать не будут) счетчик перестанет учитывать любую нагрузку в фазе, к которой подключена эта розетка в нашем случае фаза С. Теперь вы можете на эту фазу (у нас автомат Q 2) навесить всю однофазную нагрузку дома базы … Трехфазная нагрузка же будет учитываться счетчиком, как и раньше, полностью т.к. напряжение на других лучах звезды (не в сети) повысится на корень из трех. В случае проверки даже если вы не выключите автомат Q или прибор из розетки работник Энергсбыта перед проверкой выключит автомат Q .Так как этот способ практически не кому не известен даже в Энергосбыте,в случае появления аномалий ни кто не чего не поймет .Ну а если прибор выключен то и придраться к схеме не возможно .

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector