Тема: Электроизмерительные приборы и измерения электрических величин. Тема: Электроизмерительные приборы и измерения электрических величин Измерение электрических величин при эксплуатации
Средство измерений - техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и (или) хранящее единицу физической величины, размер которой принимают неизменным (а пределах установленной погрешности) в течение известного интервала времени. Данное определение вскрывает суть средства измерений, заключающуюся в способности хранить (или воспроизводить) единицу физической величины, а также в неизменности размера хранимой единицы. Эти факторы и обусловливают возможность выполнения измерения.
По назначению средства измерений разделяют на меры, измерительные преобразователи, измерительные приборы, измерительные установки и измерительные системы.
Мера — средство измерений, предназначенное для воспроизведения и (или) хранения физической величины одного или нескольких заданных размеров, значения которых выражены в установленных единицах и известны с необходимой точностью.
Различают следующие разновидности мер:
● однозначная мера — мера воспроизводит физическую величину, одного размера;
● многозначная мера — мера воспроизводит физическую величину разных размеров;
● набор мер — комплект мер разного размера одной и той же физической величины;
● магазин мер ~ набор мер, конструктивно объединенных в единое устройство, в котором имеются приспособления для их соединения в различных комбинациях. Например, магазин электрических сопротивлений обеспечивает ряд дискретных значений сопротивлений.
Некоторые меры воспроизводят одновременно значения двух физических величин. Мера необходима при методе сравнения для выполнения сравнения с ней измеряемой величины и получения ее значения.
Измерительный преобразователь — техническое средство с нормированными метрологическими характеристиками, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований, индикации или передачи. Принцип его действия основан на различных физических явлениях. Измерительный преобразователь преобразует любые физические величины (электрические, неэлектрические, магнитные) в электрический сигнал.
По характеру преобразования различают аналоговые, аналого-цифровые преобразователи (АЦП), преобразующие непрерывную величину в числовой эквивалент, цифроаналоговые преобразователи (ЦАП), выполняющие обратное преобразование.
По месту в измерительной цепи преобразователи разделяют на первичный, на который непосредственно воздействует измеряемая физическая величина; промежуточный, включенный в измерительную цепь после первичного; преобразователи, предназначенные для масштабного преобразования, т.е. для изменения значения величины в некоторое число раз; передающие, обратные для включения в цепь обратной связи и др.
К измерительным преобразователям можно отнести преобразователи переменного напряжения в постоянное, измерительные трансформаторы напряжения и тока, делители тока, напряжения, усилители, компараторы, термопару и др. Измерительные преобразователи входят в состав какого-либо измерительного прибора, измерительной установки, измерительной системы или применяются вместе с каким-либо средством измерений.
Измерительный прибор (ИП) — средство измерений, предназначенное для получения значений измеряемой физической величины в установленном диапазоне. Приборы бывают показывающие и регистрирующие, цифровые и аналоговые.
Измерительная установка — совокупность функционально объединенных мер, измерительных преобразователей, измерительных приборов и других устройств. Предназначена для измерений одной или нескольких физических величин и расположена в одном месте, например, установка для измерения характеристик транзистора, установка для измерения мощности в трехфазных цепях и др,
Измерительная система — совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, ЭВМ и других технических средств, размещенных в разных точках контролируемого объекта с целью измерений одной или нескольких физических величин, свойственных этому объекту, и выработки сигналов в разных целях.
В зависимости от назначения измерительные системы разделяют на измерительные информационные, контролирующие, технической диагностики и др. Широкое распространение имеют микропроцессорные измерительные системы — управляющие вычислительные системы с микропроцессором (МП) в качестве узла обработки информации. В общем случае в состав МП входят: арифметическо-логическое устройство, блок внутренних регистров для временного хранения данных и команд, устройство управления, внутренние магистрали шин, шины ввода - вывода данных для подключения внешних устройств.
ЛЕКЦИЯ № 1
Тема: ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН
1. Общие сведения об электроизмерительных приборах
Электроизмерительные приборы предназначены для измерения различных величин и параметров электрической цепи: напряжения, силы тока, мощности, частоты, сопротивления, индуктивности, емкости и других.
На схемах электроизмерительные приборы изображаются условными графическими обозначениями в соответствии с ГОСТ 2.729-68. На рис.1.1 приведены общие обозначения показывающих и регистрирующих приборов.
Рис. 1.1 Условные графические обозначения электроизмерительных приборов.
Для указания назначения электроизмерительного прибора в его общее обозначение вписывают конкретизирующее условное обозначение, установленное в стандартах, или буквенное обозначение единиц измерения прибора согласно ГОСТ в соответствии с табл.1.1.
Таблица 1.1
Наименование единицы измерения | Наименование единицы измерения | Условное обозначение |
|
Миллиампер | |||
Микроампер | |||
Милливольт | |||
Киловатт | |||
Коэффициент мощности |
2. Электромеханические измерительные приборы
По принципу действия электромеханические приборы подразделяются на приборы магнитоэлектрической, электромагнитной, ферродинамической, индукционной, электростатической систем. Условные обозначения систем приведены в табл. 1.2. Наибольшее распространение получили приборы первых трех типов: магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические.
Таблица 1.2
Тип прибора | Условное обозначение | Род измеряемого тока | Достоинства | Недостатки |
|
электрический | Постоянный | Высокая точность, равномерность шкалы | Неустойчив к перегрузкам |
|
|
магнитный | Переменный постоянный | Простота устройства, к перегрузкам устойчив | Низкая точность, чувствителен к помехам |
|
|
динамический | Переменный постоянный | Высокая точность | Низкая чувствительность, чувствителен к помехам |
|
Индукционный | Переменный | Высокая надежность, к перегрузкам устойчив | Низкая точность |
3. Области применения электромеханических приборов
Магнитоэлектрические приборы: щитовые и лабораторные амперметры и вольтметры; нулевые индикаторы при измерениях в мостовых и компенсационных цепях.
В промышленных установках переменного тока низкой частоты большинство амперметров и вольтметров - приборы электромагнитной системы. Лабораторные приборы класса 0,5 и точнее могут изготовляться для измерения постоянного и переменного токов и напряжения.
Электродинамические механизмы используются в лабораторных и образцовых, приборах для измерения постоянных и переменных токов, напряжений и мощностей.
Индукционные приборы на базе индукционных механизмов используют главным образом в качестве одно - и трехфазных счетчиков энергии переменного тока. По точности счетчики подразделяются на классы 1,0; 2,0; 2,5. Счетчик СО (счетчик однофазный) используют для учета активной энергии (ватт-часов) в однофазных цепях. Для измерения активной энергии в трехфазных цепях применяют двухэлементные индуктивные счетчики, счетный механизм которых учитывает киловатт-часы. Для учета реактивной энергии служат специальные индуктивные счетчики, имеющие некоторые изменения в устройстве обмоток или в схеме включения.
Активные и реактивные счетчики устанавливают на всех предприятиях для расчета с энергоснабжающими организациями за используемую электроэнергию.
Принцип выбора измерительных приборов
1.Определяют расчетом цепи максимальные значения тока, напряжения и мощности в цепи. Часто значения измеряемых величин известны заранее, например, напряжение сети или аккумуляторной батареи .
2. В зависимости от рода измеряемой величины, постоянного или переменного тока, выбирают систему прибора. Для технических измерений постоянного и переменного тока выбирают соответственно магнитоэлектрическую и электромагнитную системы. При лабораторных и точных измерениях для определения постоянных токов и напряжений применяют магнитоэлектрическую систему, а для переменного тока и напряжения - электродинамическую систему.
3. Выбирают предел измерения прибора таким образом, чтобы
измеряемая величина находилась в последней, третьей части шкалы
прибора.
4. В зависимости от требуемой точности измерения выбирают класс
точности прибора.
4. Способы включения приборов в цепь
Амперметры включают в цепь последовательно с нагрузкой, вольтметры - параллельно, ваттметры и счетчики, как имеющие две обмотки (токовую и напряжения), включают последовательно – параллельно (Рис. 1.2.).
DIV_ADBLOCK111">
https://pandia.ru/text/78/613/images/image016_8.gif" width="393" height="313 src=">
Рис. 1.3. Способы расширения пределов измерения приборов.
Цена деления многопредельных амперметров, вольтметров, ваттметров определяется по формуле:
П" в старшем разряде) и изменить полярность входного сигнала при мигании знака "-" в старшем разряде.
Погрешность измерения мультиметра ВР-11 А.
Постоянное напряжение: ±(0,5% Ux +4 зн.).
Переменное напряжение: ±(0,5% Ux + 10 зн.),
где Ux - показание прибора;
зн. - единица младшего разряда.
Достоинства электронных приборов: высокое входное сопротивление, что позволяет проводить измерения без влияния на цепь; широкий диапазон измерений, высокая чувствительность, широкий частотный диапазон, высокая точность измерений.
6. Погрешности измерений и измерительных приборов
Качество средств и результатов измерений принято характеризовать указанием их погрешностей. Разновидностей погрешностей около 30. Определения им даны в литературе по измерениям. Следует иметь в виду, что погрешности средств измерений и погрешности результатов измерений - понятия не идентичные. Исторически часть наименований разновидности погрешностей закрепилась за погрешностями средств измерений, другая за погрешностями результатов измерений, а некоторые применяются по отношению и к тем, и к другим.
Способы представления погрешности следующие.
В зависимости от решаемых задач используются несколько способов представления погрешности, чаще всего используются абсолютная, относительная и приведенная.
Абсолютная погрешность – измеряется в тех же единицах что и измеряемая величина. Характеризует величину возможного отклонения истинного значения измеряемой величины от измеренного.
Относительная погрешность – отношение абсолютной погрешности к значению величины. Если мы хотим определить погрешность на всем интервале измерений, мы должны найти максимальное значение отношения на интервале. Измеряется в безразмерных единицах.
Класс точности – относительная погрешность, выраженная в процентах. Обычно значения класса точности выбираются из ряда: 0,1; 0,5: 1,0; 1,5; 2,0; 2,5 и т. д.
Понятия абсолютной и относительной погрешностей применяют и к измерениям, и к средствам измерения, а приведенная погрешность оценивает только точность средств измерения.
Абсолютная погрешность измерения - это разность между измеренным значением х и ее истинным значением хи:
Обычно истинное значение измеряемой величины неизвестно, и вместо него в (1.1) подставляют значение величины, измеряемой более точным прибором, т. е. имеющим меньшую погрешность, чем прибор, дающий значение х. Абсолютная погрешность выражается в единицах измеряемой величины. Формулой (1.1) пользуются при поверке измерительных приборов.
Относительная погрешность https://pandia.ru/text/78/613/images/image020_7.gif" width="99" height="45"> (1.2)
По относительной погрешности измерения проводят оценку точности измерения.
Приведенная погрешность измерительного прибора определяется как отношение абсолютной погрешности к нормирующему значению xn и выражается в процентах:
(1.3)
Нормирующее значение обычно принимают равным верхнему пределу рабочей части шкалы, у которой нулевая отметка находится на краю шкалы.
Приведенная погрешность определяет точность измерительного прибора, не зависит от измеряемой величины и имеет единственное значение для данного прибора. Из (1..gif" width="15" height="19 src="> тем больше, чем меньше измеряемая величина х по отношению к пределу измерения прибора хN.
Многие измерительные приборы различаются по классам точности. Класс точности прибора G - обобщенная характеристика, которая характеризует точность прибора, но не является непосредственной характеристикой точности измерения, выполняемого с помощью данного прибора.
Класс точности прибора численно равен наибольшей допустимой приведенной основной погрешности, вычисленной в процентах. Для амперметров и вольтметров установлены следующие классы точности: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0; 5,0. Эти числа наносятся на шкалу прибора. Например, класс 1 характеризует гарантированные границы погрешности в процентах (± 1%, например, от конечного значения 100 В, т. е. ±1В) в нормальных условиях эксплуатации.
По международной классификации приборы с классом точности 0,5 и точнее считаются точными или образцовыми, а приборы с классом точности 1,0 и грубее - рабочими. Все приборы подлежат периодической поверке на соответствие метрологических характеристик, в том числе и класса точности, их паспортным значениям. При этом образцовый прибор должен быть точнее поверяемого через класс, а именно: поверка прибора с классом точности 4,0 проводится прибором с классом точности 1,5, а поверка прибора с классом точности 1,0 проводится прибором с классом точности 0,2.
Поскольку на шкале прибора приводится и класс точности прибора G, и предел измерения XN, то абсолютная погрешность прибора определяется из формулы (1.3):
https://pandia.ru/text/78/613/images/image019_7.gif" width="15 height=19" height="19"> с классом точности прибора G выражается формулой:
откуда следует, что относительная погрешность измерения равна классу точности прибора только при измерении предельной величины на шкале, т. е. когда х = XN. С уменьшением измеряемой величины относительная погрешность возрастает. Во сколько раз XN > х, во столька раз > G. Поэтому рекомендуется выбирать пределы измерения показывающего прибора так, чтобы отсчитывать показания в пределах последней трети шкалы, ближе к ее концу.
7. Представление результата измерений при однократных измерениях
Результат измерения состоит из оценки измеряемой величины и погрешности измерения, характеризующей точность измерения. По ГОСТ 8.011-72 результат измерения представляют в форме:
где А - результат измерения;
Абсолютная погрешность прибора;
Р - вероятность, при статистической обработке данных.
При этом А и https://pandia.ru/text/78/613/images/image023_5.gif" width="15" height="17"> не должна иметь более двух значащих цифр.
Методы и средства измерений, испытаний и Контроля
Приобретение наследства
Для приобретения наследства наследник должен его принять. Принятие наследства может быть осуществлено несколькими способами. Во-первых, посредством подачи письменного заявления о принятии наследства нотариусу по месту открытия наследства либо заявления о выдаче свидетельства на право наследования.Во-вторых, наследник признается принявшим наследство, если он совершил действия, об этом свидетельствующие, в частности: вступил во владение или управление наследственным имуществом; принял меры по сохранению наследственного имущества; произвел за свой счет расходы на содержание этого имущества; оплатил за свой счет долги наследодателя или получил от его должников причитавшиеся ему денежные средства.
Наследство может быть принято в течение шести месяцев со дня открытия наследства. Наследство может быть принято и по истечении шестимесячного срока, если на это согласны все остальные наследники и они выразили свое согласие в письменной форме, заверив документ у нотариуса.Еще один случай удлинения срока - наследственная трансмиссия. Если наследник умер, не успев принять наследство, то право принятия наследства переходит наследнику этого наследника. Наследник может отказаться от всего или части наследства, он может указать лиц, в пользу которых отказывается от наследства, а может не указывать. Отказ может быть адресован только наследникам по закону, но любой очереди. ГК РФ устанавливает некоторые преимущественные права наследования для ряда наследников:наследник, который имел вместе с наследодателем в общей собственности недвижимую вещь, имеет преимущественное перед другими наследниками право на получение этой вещи в счет своей имущественной доли;наследник, который постоянно пользовался недвижимой вещью, имеет преимущественное право получить ее; наследник, совместно проживавший с наследодателем на день открытия наследства, имеет преимущественное право на получение в счет своей доли предметов обычной домашней обстановки. Наследник пая в любом потребительском кооперативе имеет право стать членом этого кооператива либо получить пай в денежной форме.
Лекция 1
основная
1. Марков, Н.Н. Конструкция, расчет и эксплуатация контрольно-измерительных инструментов и приборов: учеб. для техникумов / Н.Н. Марков, Г.М. Ганевский. - М.: Машиностроение, 1993. – 416 с.
2. Белкин, И.М. Средства линейно-угловых измерений / И.М. Белкин. – М.: Машиностроение, 1987. – 368 с.
дополнительная
3. Сорочкин, Б.М. Средства для линейных измерений / Б.М. Сорочкин, Ю.З. Тененбаум, А.П. Курочкин, Ю.Д. Виноградов. – Л.: Машиностроение. Ленигр. отд-ние, 1978. – 264 с.
4. Куликовский, К.Л. Методы и средства измерений: учеб. пособие для вузов / К.Л. Куликовский, В.Я. Купер. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 448 с.
5. Тартаковский, Д.Ф. Метрология, стандартизация и технические средства измерений: учеб. для вузов / Д.Ф. Тартаковский, А.С. Ястребов. – М.: Высш. шк., 2001. – 205 с.
Измерение, испытание и контроль являются составными частями обеспечения качества продукции.
Измерение - процесс сравнения физической величины с некоторым ее значением, принятым за единицу. Единицы физических величин устанавливаются соответствующими документами (ГОСТ Р).
Вместе с термином «измерение», а иногда вместо него используют термин «контроль», например, говорят «средства измерения и контроля».
Контроль - разновидность измерения, при которой в результате процесса сравнения (измерения) устанавливают соответствие объекта измерения (контроля) заданным предельным значениям физических величин.
Результаты контроля, выдаются не в виде значения физической величины, а в виде информация о годности или негодности контролируемого объекта или параметра.
По результатам контроля часто предпринимаются действия по управлению процессом производства, а также проводится разделение контролируемых объектов на размерные группы в пределах определенных значений или разделение контролируемых деталей на группы годности (годные и брак). Термин «контроль» чаще всего применяют при использовании калибров и автоматических средств измерения.
Очень часты случаи, когда измерение производят с целью контроля, находят значение измеряемого размера, затем сравнивают с допускаемыми наибольшими и наименьшими значениями и определяют годность или негодность детали.
Измерение электрических величин на промышленных предприятиях обеспечивает контроль технологических процессов (ТП), контроль за соблюдением установленного режима работы, контроль работы оборудования, контроль изоляции электрооборудования и электрических сетей, условия, позволяющие обслуживающему персоналу ориентироваться при аварийных режимах.
Средства измерений электрических величин должны удовлетворять требованиям по классу точности измерительных приборов (не ниже 2,5), пределам измерений приборов. Измерительные приборы должны быть установлены в пунктах, откуда осуществляется управление .
Измерение тока, напряжения и мощности производится в цепях всех напряжений, где оно необходимо для систематического контроля ТП или оборудования. На подстанциях допускается измерение напряжения только на стороне низшего напряжения, если установка трансформаторов напряжения на стороне ВН не требуется для других целей. Измерение напряжения должно производиться также в цепях силовых преобразователей, аккумуляторных батарей, зарядных и подзарядных устройств, в цепях дугогасящих реакторов. Измерение мощности производится в цепях генераторов активной и реактивной мощности, в цепях синхронных компенсаторов – реактивной мощности, у понижающих трансформаторов в зависимости от напряжения – активной и реактивной мощности.
Учет активной и реактивной мощности и энергии, а также контроль качества электроэнергии для расчетов между энергосберегающей организацией и потребителем производится, как правило, на границе балансовой принадлежности электросети. Учет электроэнергии осуществляется на основе измерений электрической энергии с помощью счетчиков, а также информационно-измерительных систем. Применение автоматизированных систем учета и контроля электроэнергии повышает эффективность учета. В электроустановках используют различные многофункциональные счетчики. Их можно использовать для ежедневной и ежемесячной фиксации потребления электроэнергии, фиксации потребления электроэнергии на первое число месяца, после перерыва питания, 30-минутного значения мощности, попыток несанкционированного доступа к памяти, изменения сезонного времени и др.
Учет активной электроэнергии должен обеспечивать возможность составления балансов электроэнергии для потребителей, контроль за соблюдением потребителями заданных режимов потребления и балансов электроэнергии, расчетов потребителей за электроэнергию по действующим тарифам (в том числе многоставочным и дифференцированным), возможность управления электропотреблением. Учет реактивной электроэнергии должен обеспечивать возможность определения количества реактивной электроэнергии, полученной потребителем от электроснабжающей организации или переданной ей, если по этим данным производятся расчеты или контроль соблюдения заданного режима работы компенсирующих устройств.
При определении количества электроэнергии учитываются только коэффициенты трансформации измерительных трансформаторов, Измеряемая электроэнергия равна разности показаний счетного механизма счетчика, умноженной на коэффициент трансформации, введение других поправочных коэффициентов не допускается.
По схеме подключения к электрической цепи счетчики делятся на устройства прямого включения и трансформаторные. Кроме того, счетчики бывают аналоговые и электронные. До настоящего времени широко распространены аналоговые индукционные счетчики типа САЗУ-670М, СР4У-И673 и другие для измерения активной и реактивной энергии. В то же время получили широкое распространение электронные счетчики . Измерение энергии электронными счетчиками основано на преобразовании аналоговых входных сигналов переменного тока и напряжения в счетный импульс или код. Структурная схема электронного счетчика на основе амплитудной и широтно-импульсной модуляции приведена на рис. 9.17.
Счетчики электронные многотарифные типа СЭА32 различного исполнения предназначены для измерения активной энергии в трехфазных сетях переменного тока частотой 50 Гц и используются в качестве датчика приращения энергии в АСУ контроля и учета электрической энергии (АСКУЭ) и телеизмерения мощности.
Счетчики типа СЭ3000 используются для измерения активной и реактивной энергии и мощности по трем фазам в трехфазных трех- и четырехпроводных цепях переменного тока и организации многотарифного учета (количество тарифов – 4) электроэнергии на промышленных предприятиях и объектах.
Рис. 9.17. Структурная схема электронного счетчика
Схемы прямого подключения трехфазных счетчиков в электроустановках напряжением 380/220 В в четырехпроводных сетях, рассчитанные на номинальные токи 5; 10; 20; 50 А, представлены на рис. 9.18, включение счетчика через измерительные трансформаторы на рис. 9.19. Схема включения выполнена десятипроводной.
Рис. 9.18. Схема включения прямоточного счетчика СЭТ4-1
Рис. 9.19. Схема включения трехэлементного счетчика типа СА4У-И672М в четырехпроводную сеть с раздельными цепями тока и напряжения
Подключение каждого из трех измерительных элементов счетчика требует обязательного соблюдения полярности подключения токовых цепей и соответствия их своему напряжению. Обратная полярность включения первичной обмотки TA или его вторичной обмотки вызывает отрицательный вращающий момент, действующий на диск счетчика. Схема обеспечивает нормируемую погрешность измерений. Подключение нулевого провода обязательно.
Схемы включения счетчика реактивной энергии типа СР4У-И673 и счетчика активной энергии не отличаются (рис. 9.20). Токовые цепи этих счетчиков соединяются последовательно, цепи напряжения – параллельно. Схемы внутренних соединений счетчиков реактивной энергии и активной различны. За счет схемы внутренних соединений катушек, рассчитанных на напряжение 380 В, выполняется дополнительный 90°-й фазовый сдвиг между магнитными потоками.
Трехфазные трансформаторные универсальные счетчики СЭТА и СЭТ4 предназначены для измерения активной и реактивной энергии в трехфазных трех- и четырехпроводных цепях переменного тока 380/220 В, 50(60) Гц и используются для нужд энергетики на напряжение 100/57,7 В, а счетчики СТ1, СЭТ3, «ТРИО», «СОЛО» – для учета потребления активной и реактивной энергии в быту и на производстве.
Рис. 9.20. Схема включения счетчиков для измерения активной
и реактивной энергии в сети напряжением 380/220 В
Счетчики ЦЭ6807 предназначены для измерения активной энергии в однофазных двухпроводных сетях переменного тока 220 В, 40(60) Гц, могут использоваться в качестве датчиков приращения потребления энергии для дистанционных информационно-измерительных систем учета и распределения АСУКУЭ, там же нашли применение и счетчики ЭСч ТМ201. Однофазные однотарифные счетчики ЦЭ6807П, СЕ101, СЕ200, а также многотарифные счетчики СЕ102, СЕ201 предназначены для учета электроэнергии в бытовом и мелкомоторном секторах электропотребления, имеют защиту от недоучета и хищений электроэнергии.
Трехфазные однотарифные счетчики ЦЭ6803В, ЦЭ6804, СЕ300, СЕ302 предназначены для учета электроэнергии в трехфазных цепях переменного тока в бытовом, мелкомоторном и промышленном секторах электропотребления, а многотарифные ЦЭ6822, СЕ301, ЦЭ6850М, СЕ303, СЕ304 – в промышленных секторах электропотребления.
Счетчики электроэнергии многофункциональные микропроцессорные типов ЦЭ6850, ЦЭ6822,и другие подобных модификаций предназначены для измерения активной и реактивной электроэнергии и мощности в зависимости от функционального назначения. Функциональный набор параметров может быть следующий :
· коммерческий учет межсистемных перетоков, выработки и потребления электроэнергии в энергосистемах, на сетевых и промышленных предприятиях;
· учет мощности в региональных, территориальных сетевых и промышленных предприятиях, на предприятиях малого и среднего бизнеса, в жилищно-коммунальной среде;
· учет электроэнергии в промышленном и бытовом секторе (жилых и общественных зданиях, коттеджах, дачах, гаражах) при снабжении потребителей от трехфазной сети, в промышленных помещениях при снабжении потребителей от однофазной сети;
· технический и коммерческий учет генерации и потребления активной и реактивной энергии;
· регистрация суточного графика получасовых мощностей (нагрузок) с глубиной хранения до 45 суток;
· измерение мгновенных значений первичных параметров сети ();
· измерение реактивной мощности в составе АСКУЭ.
Измерительные преобразователи служат для преобразования измеряемой электрической величины (ток, напряжение, мощность, частота) в унифицированный выходной сигнал постоянного тока или напряжения или в частоту. Измерительные преобразователи применяются в системах автоматического регулирования и управления объектов электроэнергетики в различных отраслях промышленности, а также для контроля текущего значения измеряемых величин.
В области электроизмерительной техники высшего класса сложности применяются измерительно-вычислительные комплексы (ИВК), информационные измерительные системы (ИИС), предназначенные для получения, преобразования, хранения и представления измерительной информации.
Измерительно-вычислительный комплекс измеряет постоянные напряжения и выполняет преобразование аналоговых сигналов в цифровой код и цифро-аналоговое преобразование сигналов, поступающих по входным каналам.
Многофункциональные ИИС типа К734 предназначены для сбора, преобразования, измерения, представления, регистрации и запоминания информации различных параметров электрических сигналов.
К современным многофункциональным преобразователям относятся преобразователи типа ПЦ 6806, предназначенные для измерения активной и реактивной энергии в прямом и обратном направлениях (потребленной и возвращенной), частоты, тока, напряжения, активной и реактивной мощностей по каждой фазе сети. Они применяются для коммерческого и технического учета электроэнергии в составе АСКУЭ. В зависимости от назначения выполняют функции телеуправления, телесигнализации, индикацию измеренных и вычисленных параметров на встроенном цифровом индикаторе, фиксацию максимальной мощности в каждой тарифной зоне, архивирование параметров и событий с отметками реального времени и др.
Вопросы для самоконтроля
1. Какие виды погрешностей имеют измерительные трансформаторы тока и от чего они зависят?
2. Назовите основные конструктивныеособенности применяемых трансформаторов тока.
3. Объясните принцип работы измерительного трансформатора постоянного тока.
4. Какие существуют типы трансформаторов напряжения икаковы их особенности при применении в измерительных схемах?
5. Назовите классы точности трансформаторов напряжения и тока.
6. Назовите типы счетчиков, применяемых для учета активной и реактивной энергии.
7. Какие типы счетчиков применяются в системах АСКУЭ?
8. Назовите типы многофункциональных преобразователей.
9. Нарисуйте векторные диаграммы трансформатора напряжения.
10. Нарисуйте векторные диаграммы трансформатора тока.
11. Какие виды погрешностей имеют трансформаторы напряжения?
1. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию промышленных предприятий и общественных зданий / под общ. ред. С.И. Гамазина, Б.И. Кудрина, С.А. Цырука. М.: Издат. дом МЭИ, 2010. 745 с.: ил.
2. Ополева Г.Н. Схемы и подстанции электроснабжения: справочник/ Г.Н. Ополева: М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2006. 480 с.
3. Кужеков С.Л. Практическое пособие по электрическим сетям и электрооборудованию / С.Л. Кужеков, С.В. Гончаров. 4-е изд., доп. и перераб. Ростов н/Д.: Феникс, 2010. 492 с.: ил.
4. Герасименко А.А. Передача и распределение электрической энергии / А.А. Герасименко, В.Т. Федин 2-е изд. Ростов н/Д. 2008. 715 с.
5. Герасименко А.А. Передача и распределение электрической энергии: учеб. пособие / А.А. Герасименко, В.Т. Федин. 3-е изд., перераб. М.: КНОРУС, 2012. 648 с.
6. Миронов Ю.М . Электрооборудование и электроснабжение электротермических, плазменных и лучевых установок: учеб. пособие для вузов. Ю.М. Миронов, А.Н. Миронова. М.: Энергоатомиздат, 1991. 376 с.: ил.
7. Справочник по проектированию электроснабжения / под ред. Ю.Г. Барыбина и др. М.: Энергоатомиздат, 1990. 576 с.
8. Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования / под ред. Ю.Г. Барыбина и др. М.: Энергоатомиздат, 1991. 464 с.: ил.
9. Васильев А.А . Электрическая часть станций и подстанций: учебник для вузов / А.А. Васильев, И.П. Крючков, Е.Ф. Наяшкова и др.; под ред. А.А. Васильева. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1990. 576 с.: ил.
10. Электрооборудование и электроснабжение электротермических установок: метод. указания к лаб. работам / сост. А.Н. Ми-ронова, Э.Л. Львова; Чуваш. ун-т. Чебоксары, 2011. 48 с.
11. Баптиданов Л.Н. Основное электрооборудование, схемы и конструкции распределительных устройств: учебник для энергетических техникумов / Л.Н. Баптиданов, В.И. Тарасов. Т.1. М.: Гос. Энергетич. изд-во, 1947. 399 с.
12. Электрооборудование электросварочных установок: метод. указания к лаб. работам / сост. Ю.П. Ананьин, Ю.М. Петросов. Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2013. 48 с.
13. Орлов Л.Л. Оптимизация структуры и технико-экономи-ческих характеристик цифровых подстанций / Релейная защита автоматизация, 02.06.2012. С. 66.
14. Дарьян Л.А. Цифровые измерительные трансформаторы. Новые подходы к разработке измерительного оборудования / Л.А. Дарьян, А.П. Петров, Н.Н. Дорофеев, А.В. Козлов. Релейная защита автоматизации, 04.12.2012. С.44.
15. Андреев В.А . Релейная защита и автоматика систем электроснабжения / В.А. Андреев. М.: Высш. шк., 2008. 640 с
16. Васильева В.Я . Эксплуатация электрооборудования электрических станций и подстанций: учеб. пособие / В.Я. Васильева, Г.А. Дробиков, В.А. Лагутин. Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2000. 864 с.
17. Миронова А.Н. Рациональная эксплуатация электротехнологических установок: учеб. пособие / А.Н. Миронова, И.А. Лавин. Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2008. 210 с.
18 . Правила устройства электроустановок. 7-е изд. СПб.: ДЕАН, 2004.
19. ГОСТ 7746-2001. Трансформаторы тока. Общие технические условия. М.: Изд-во стандартов, 2003.
20. ГОСТ 1983-2001. Трансформаторы напряжения. Общие технические условия. М.: Изд-во стандартов, 2003.
21. ГОСТ Р-52373-2005. Провода самонесущие изолированные и защищенные для воздушных линий электропередачи.
22. ТУ 16. К10-017-2003. Провода с защитной изоляцией для воздушных линий электропередачи напряжения 35 кВ / ОАО «Севкабель». 2003.
23. Кудрин Б.И. Электроснабжение промышленных предприятий: учебник для студентов высш. учеб. заведений / Б.И. Кудрин. 2-е изд. М.: Интермет Инжиниринг, 2006. 672 с. ил.
24. Кнорринг Г.М. Справочная книга для проектирования электрического освещения/ Г.М. Кнорринг, И.М. Фадин, В.Н. Си-доров. СПб.: Энергоатомиздат, 1992. 288 с.
25. Свенчанский А.Д. Электротехнологические промышленные установки: учебник для вузов / И.П. Евтюкова, Л.С. Кацевич, Н.М. Некрасова, А.Д. Свенчанский; под ред. А.Д. Свенчанского. М.: Энергоатомиздат, 1982. 399 с. ил.
26. Милютин В.С. Источники питания для сварки: учеб. пособие / В.С. Милютин, В.А.Коротков. Челябинск: Металлургия Урала, 1999. 368 с.
27. Верещаго Е.Н. Схемотехника инвертоных источников питания для дуговой сварки: учеб. пособие / Е.Н. Верещаго, В.Ф. Квасницкий, Л.И. Мирошниченко, И.В. Пентегов. Николаев: УГМТУ, 2000. 283 с.
28. Макарова И.В. Сварочный трансформатор или инвертор, что дороже? // И.В. Макаров. Ритм. 2009. №8 (46). Окт. С. 27.
29. Специализированные каталоги группы компаний «Вебер Комеханикс». 2007. №2.
30. Львова Э.Л. Оценка вероятностных характеристик высших гармоник тока группы дуговых электропечей / Э.Л. Львова. Автоматизированные электротехнологические установки и системы. Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 1989. С. 29-34.
31. Львова Э.Л. Анализ гармонического состава процесса плавления группы ДСП / Э.Л. Львова. Межреспубликанский науч.-техн. семинар литейщиков «Современные технологические процессы получения высококачественных отливок, повышения стойкости литейной оснастки и режущего инструмента». Чебоксары, 1987. С. 72.
32. Львова Э.Л. Определение реактивной мощности дуговых сталеплавильных печей / Э.Л. Львова, Н.Б. Иоша, Г.А. Немцев. Промышленная энергетика. 1991. №5. С. 39-42.
33. Львова Э.Л. Обоснование и разработка метода расчета мощности компенсирующих устройств при резкопеременной нагрузке / Э.Л. Львова, Г.А. Немцев, В.П. Шуцкий // Международный симпозиум «Горная техника на пороге 21 века». М., 1996. С. 469-480.
34. Львова Э.Л. Вопросы компенсации реактивной мощности в сетях с дуговыми печами. / Э.Л. Львова, А.Н. Миронова // 8-я Междунар. конф. по проблемам горной промышленности, строительства и энергетики. Тула: ТулГУ, 2012. С. 503 – 508.
35. Фишлер Я.Л. Преобразовательные трансформаторы / Я.Л. Фишлер, Р.Н. Урманов. М.: Энергия, 1974. 224 с.: ил.
36. Чунихин А.А . Аппараты высокого напряжения / А.А. Чунихин, М.А. Жаворонков. М.: Энергоатомиздат, 1985.
37. Свенчанский А.Д. Источники питания и высоковольтные выключатели электротермических установок / А.Д. Свенчанский, М.Д. Бершицкий // VIII Всесоюз. совещание по электротермии и электротермическому оборудованию (Чебоксары, 3-5 июля 1985): тез. докладов: М.: Информэлектро, 1985. С.147-148.
38. Электроборудование электротехнологических установок: метод. указания к курсовому проектированию / сост. А.Н. Миронова, Е.Ю.Смирнова; Чуваш. ун-т. Чебоксары, 2003. 64 с.
39. Вагин Г.Я. Электромагнитная совместимость дуговых печей и систем электроснабжения / Г.Я. Вагин, А.А. Севастьянов, С.Н. Юртаев // Тр. Нижегород. гос. техн. ун-та им. Р.Е. Алексеева. 2010. № 2 (81). С. 202 – 210.
40. Игнатов И.И. Математическое моделирование электрических режимов дуговой сталеплавильной печи / И.И. Игнатов, А.В. Хаинсон // Электричество. 1985. № 8.
41. Драгунов В.К. Современное развитие ЭЛС/ В.К. Драгунов, А.Л. Гончаров// Специализированный журнал. 2009. № 8 (46). С. 28-30.
42. Львова Э.Л. Эффективное применение компенсирующих устройств в условиях промышленных предприятий / Э.Л. Львова, А.Н. Миронова // Социально-экономическое развитие России: опыт, перспективы и инновации: сб. науч. тр. / под ред. профессора О.Г. Максимовой. Чебоксары: ЧИЭМ СПб ГПУ, 2009. С. 286-290, 305.
Методы измерения токов и напряжений зависят от величины и вида этих электрических величин.
Для определения малых постоянных токов можно использовать как прямые, так и косвенные измерения. В первом случае ток можно измерять зеркальными гальванометрами и стрелочными магнитоэлектрическими приборами. Наименьший ток, который можно измерить зеркальным гальванометром, равен приблизительно 10" п А, а стрелочный магнитоэлектрический прибор позволяет измерить величину 10 6 А.
Косвенно неизвестный ток определяют по падению напряжения на высокоомном резисторе или по заряду, накопленному конденсатором. В качестве приборов используются баллистические гальванометры с минимально измеряемым током 10‘ 12 А и электрометры с минимально измеряемым током 10 17 А.
Электрометрами называют приборы высокой чувствительности по напряжению с входным сопротивлением до 10 15 Ом. Механизм электрометра представляет собой разновидность механизма электростатического прибора, который имеет один подвижный и несколько неподвижных электродов, находящихся под разными потенциалами.
Квадрантный электрометр представлен на рис. 2.1.
Рис. 2.1.
Устройство имеет подвижную часть 1 с зеркалом 2, которая закреплена на подвесе 3 и расположена внутри четырех неподвижных электродов 4, называемых квадрантами. Измеряемое напряжение Их включается между подвижной частью и общей точкой, а на квадранты от вспомогательных источников подаются постоянные напряжения U, значения которых равны, но противоположны по знаку. Отклонение подвижной части в этом случае равно
где С - емкость между подвижным электродом и двумя соединенными между собой квадрантами, М- удельный противодействующий момент, зависящий от конструкции подвеса. Отклонение подвижной части, а следовательно, и чувствительность электрометра пропорциональны вспомогательному напряжению U, значение которого обычно выбирают в пределах до 200 В. Чувствительность квадрантных электрометров при вспомогательном напряжении 200 В достигает 10 4 мм/В.
К средним токам и напряжениям условно можно отнести токи в диапазоне от 10 мА до 100 А и напряжения от 10 мВ до
600 В. Для измерения средних постоянных токов можно использовать прямые и косвенные измерения. Для измерения напряжений используют только прямые измерения.
При прямых измерениях ток и напряжение можно измерять приборами магнитоэлектрической, электромагнитной, электродинамической и ферродинамической систем, а также электронными и цифровыми приборами Напряжение можно измерять приборами электростатической системы и потенциометрами постоянного тока.
Наиболее точные приборы магнитоэлектрической системы, предназначенные для измерения средних токов и напряжений, имеют класс точности 0,1.
В тех случаях, когда необходимо измерить напряжение или ток с высокой точностью, используют потенциометры постоянного тока, цифровые вольтметры и амперметры. Класс точности наиболее точных потенциометров 0,001, цифровых вольтметров - 0,002, а цифровых амперметров - 0,02. Измерение тока при помощи потенциометра проводят косвенным путем, при этом искомый ток определяют по падению напряжения на образцовом резисторе. Преимуществом потенциометров и цифровых приборов является малое потребление мощности.
Измерение больших токов и напряжений проводят с помощью аттенюаторов. Шунтирование магнитоэлектрических приборов дает возможность измерять постоянные токи до нескольких тысяч ампер. Обычно для измерения больших токов часто используют несколько шунтов, соединенных параллельно. Несколько одинаковых шунтов подключают в разрыв шины, а проводники от потенциальных зажимов всех шунтов подводят к одному и тому же прибору.
Электростатические вольтметры позволяют измерять напряжения до 300 кВ. Для определения более высоких значений напряжения используют измерительные трансформаторы.
Для оценки переменных токов и напряжений используют понятия действующего или среднеквадратического значения, амплитудного или максимального значения и средневыпрям- ленного значения.
Действующее, амплитудное и средневыпрямленное значения связаны между собой через коэффициент формы кривой и коэффициент амплитуды.
Коэффициент формы сигнала равен
где U a - действующее значение сигнала, U cp - средневыпрямленное значение сигнала.
Коэффициент амплитуды сигнала определяется как
где Uа - амплитудное значение сигнала.
Значения этих коэффициентов зависят от формы кривой напряжения или тока. Для синусоиды = 1,11 и к а = л/2 = 1,41. Отсюда, измерив одно из трех указанных выше значений измеряемой величины, можно определить остальные.
При несинусоидальном сигнале чем ближе он будет к прямоугольной форме, тем ближе к единице будут коэффициенты кф и к и. Для узкой и острой формы кривой измеряемой величины эти коэффициенты будут иметь большее значение.
Приборы электродинамической, ферродинамической, электромагнитной, электростатической и термоэлектрической систем реагируют на действующее значение измеряемой величины. Приборы выпрямительной системы реагируют на средневыпрямленное значение измеряемой величины. Приборы электронной системы, как аналоговые, так и цифровые, в зависимости от типа измерительного преобразователя переменного напряжения в постоянное, могут реагировать на действующее, средневыпрямленное или амплитудное значение измеряемой величины.
Вольтметры и амперметры всех систем обычно градуируют в действующих значениях при синусоидальной форме кривой тока. При несинусоидальной форме кривой у приборов, реагирующих на средневыпрямленное или амплитудное значение тока или напряжения, будет возникать дополнительная погрешность, так как коэффициенты кф и к а при несинусоидальной форме кривой отличаются от соответствующих значений для синусоиды.