ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СЧЕТЧИКА АКТИВНОЙ ЭНЕРГИИ

Часть I

Поверка электронного статического счетчика активной энергии

Продолжительность лабораторной работы – 4 часа, самостоятельной работы – 2 часа.

Цель работы

- изучить назначение и основные технические характеристики счетчика;

- усвоить принцип действия и методику поверки однофазного микропроцессорного многотарифного счетчика электрической энергии;

- приобрести навыки работы с электронным ( статическим ) счетчиком, цифровым или электродинамическим ваттметром, узкопрофильными амперметром, вольтметром и миллиамперметром;

- научиться определять класс точности, действительную и номинальную постоянные счетчика.

Программа работы

1 Ознакомиться с лабораторной установкой стенда № 7.

2 Ознакомиться с назначением и основными техническими характеристиками поверяемого счетчика, определить генераторные и нагрузочные
зажимы (клеммы) счетчика и ваттметра.

3 Собрать схему поверки счетчика (рисунок 7.1). Приборы и элементы схемы, обведенные пунктирной линией, находятся внутри унифицированного стального корпуса, а клеммы (точки 1, 2*, 3, 4) размещены на лицевой панели установки.

Рисунок 7.1

4 Рассчитать постоянную номинальную С_н, используя паспортные данные ( передаточное число ) счетчика ЦЭ 6827М.

5 Включить схему и, изменяя ток нагрузки при номинальном напряжении, выполнить 10-15 замеров израсходованной электроэнергии, а результаты испытаний записать в таблицу 7.1. Вычислить израсходованную электроэнергию (W) за время проведения экспериментальных испытаний.

6 По результатам обработки экспериментальных данных определить относительную погрешность g счетчика при различных значениях тока нагрузки (при cos =1) и установить его класс точности.

7 Испытать счетчик на отсутствие самохода.

8 Определить порог чувствительности П счетчика.

9 Построить нагрузочную кривую счетчика g = f(I/I_ном), используя результаты испытаний п.5 программы работы (таблица 7.1 п.п. 3 и 9).

10 Сделать письменный вывод о качестве счетчика на основе результатов испытаний.

Таблица 7.1 – Результаты испытаний электронного счетчика

№ замера	U	I	P	N	T	С_н	С_д.	g	Класс точности по ГОСТ 8.401	Примечание
В	А	Вт	имп	с	Вт∙ с/и	Вт∙ с/и	%

		0, 8								Например: W_н = 7, 92 кВт× ч W_к = 8, 17 кВт× ч I_min = 25 mA I_ном =5 А U_ном = 220 В I_max = 50 A
		1, 0
		1, 25
		1, 50
		1, 75
		2, 0
		3, 0
		3, 25
		3, 50
		3, 75								╔ ╗ ╚ ╝ – класс защиты II в изолирующем корпусе ГОСТ 25372-82
		4, 0
		4, 25
		4, 50
		4, 75
		5, 0

Приборы, используемые при выполнении лабораторной работы

1 Лабораторный автотрансформатор.

2 Вольтметр Э391 (250 В).

3 Амперметр Э538 (5 А).

4 Миллиамперметр Э391 (50 мА).

5 Счетчик активной энергии ЦЭ6827М.

6 Нагрузочный реостат R₁ (180 Ом, 5 А).

7 Нагрузочный реостат R₃ (2300 Ом, 0, 25 А).

8 Секундомер механический.

9 Ваттметр электродинамический Д50166.

Пояснения к работе

Для учёта электрической энергии применяют специальные интегрирующие ( суммирующие ) приборы, называемые счетчиками /1/.

Поверяемый статический счетчик ватт-часов активной энергии типа ЦЭ 6827М является счетчиком непосредственного включения и предназначен для многотарифного учета активной энергии в однофазных цепях переменного тока. Счетчик представляет собой автоматическое цифровое множительное устройство (АЦУ) с преобразованием напряжения, пропорционального мощности, в частоту следования импульсов, суммирование
которых в цифровом устройстве дает количество потребляемой энергии. В этом электронном счетчике собраны все достоинства приборов данного назначения.

В поверяемом счетчике электрическая энергия учитывается по тарифу Т2. На дисплее счетчика через каждые 8 с. высвечиваются тарифы Т1 и Т2 в реальный момент времени (час., мин., с.). Счетчик может использоваться в качестве датчика приращения энергии для автоматизированных систем контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ).

Определение погрешностей статического счетчика следует проводить одним из следующих методов:

– Ваттметра и секундомера , при котором сравнивают показания счетчика с действительным значением энергии, определенным по показаниям образцовых приборов;

– Образцового счетчика , при котором сравнивают показания поверяемого счетчика с показаниями образцового счетчика;

В данной лабораторной работе опыты по определению основной относительной погрешности и установлению (присвоению) класса точности счетчикапроводятся по методу ваттметра и секундомера, при номинальном напряжении 220 В для 10-15 значений тока нагрузки от минимального до номинального.

При изменении тока от 0, 8 до 2, 5 А, т.е. до 50 % нагрузки, определяется время по секундомеру для 50 импульсов счетчика, а при нагрузках свыше 50 % (т.е. 2, 75-5 А) – время в секундах за 100 импульсов. Одновременно фиксируется потребляемая нагрузкой мощность по показаниям электродинамического ваттметра. Результаты лабораторных испытаний заносятся в таблицу 7.1, в графы 1–6, 11, а графы 8–10 заполняются во время самостоятельной домашней работы. Время испытаний и соответствующее количество импульсов можно сократить, но при этом уменьшается точность результатов измерений.

Величина, обратная передаточному числу, т.е. энергия, регистрируемая счетчиком за 1 импульс, называется номинальной постоянной счетчика С _н. Постоянная счетчика выражается в ватт-секундах на импульс (Вт·с/имп). Таким образом, регистрируемая счетчиком энергия равна

W_P= С_нN,

где N – число импульсов счетчика за отрезок времени t.

Действительная энергия, израсходованная за этот отрезок времени,

W_д = С_дN,

где C_д = РT/N (Вт·с/имп) – действительная постоянная счетчика, определяемая по данным опыта;

Р – показания ваттметра, Вт;

T – время измерений, с.

Разность между энергией, зарегистрированной счетчиком, и действительным значением энергии, израсходованной в цепи, называется абсолютной погрешностью счетчика, т.е. DW = W_p– W_д. Относительная погрешность счетчика g равна:

т.е. погрешность счетчика равна погрешности его постоянной.

Класс точности счетчика – это его наибольшая допустимая относительная погрешность, выраженная в процентах для всех значений тока в диапазоне от 0, 1 номинального до максимального тока при коэффициенте мощности, равном 1. Класс точности определяется в нормальных условиях, установленных стандартом. В соответствии с ГОСТ 30207-94 статические (электронные) счетчики активной энергии должны изготавливаться классов точности 0, 5; 1, 0; 2, 0.

Определение самохода счетчика .Самоход счетчика приводит к завышенным показаниям, так как выходные импульсы могут иметь место даже если нагрузка в какие-то периоды времени отключена. В лабораторной работе для выяснения самохода счетчика необходимо в схеме рисунка 7.1 ключом S разорвать токовую цепь (установить S в среднее положение), и постепенно увеличивать напряжение от 80 до 115 % U_ном. Минимальная продолжительность испытаний в минутах должна составлять 60000/A, где A – число импульсов, создаваемых выходным устройством счетчика на каждый киловатт-час
(передаточное число). Во время выполнения п.7 программы работы счетчик не должен выдать более одного импульса. Если счетчик сделает более одного импульса, то самоход есть.

Определение порога чувствительности счетчика . Для выполнения п. 8 программы работы в схеме (см. рисунок 7.1) необходимо выключить напряжение и отключить реостат R₁ и ваттметр. Тумблер S включить на (=), утопив (–), при этом автоматически подключается узкопрофильный миллиамперметр типа Э 391, фиксирующий минимальный ток, регулируемый высокоомным реостатом R₂, максимальное сопротивление которого 18 кОм,
и ползунковым реостатом R₃, максимальное сопротивление которого равно 2, 3 кОм. При определении минимального (порогового) тока напряжение должно быть равно номинальному, т.е. U = 220 В. Постепенно, без усилий
к движку, уменьшая сопротивление реостатов R₃ и R₂, следует зафиксировать тот минимальный ток I_min, при котором счетчик должен включаться и
продолжать устойчиво регистрировать показания.

Значение зафиксированного минимального (порогового) тока I_min записать в таблицу 7.1, в графу 11.

Порог чувствительности П счетчика определяют как:

П = (I_мин/I_ном)100 %.

Электронные счетчики строятся на основе измерения мгновенных значений тока и напряжения цепи с последующим определением мгновенного значения мощности и интегрированием его в соответствии с зависимостью

где р – мгновенное значение мощности цепи.

Статические (электронные) счетчики выпускаются как однофазные типа ЦЭ 6272М, ЦЭ 675Б, ЦЭ 6807, так и трехфазные типа Ф 68700, ЦЭ 6903В, а также импортные цифровые счетчики электрической энергии серии PF – M.

Структурная схема электронного однофазного счетчика электрической энергии типа ЦЭ 6827М приведена на рисунке 7.2, где ТТ – трансформатор тока; ШИМ – широтно-импульсный модулятор; К – ключ; АИМ – амплитудно-импульсный модулятор; УУ – устройство усреднения; ПНЧ – преобразователь напряжения в частоту; СИ – счетчик импульсов; ПР – процессор; И – интерфейс; ИТ – индикаторное табло ( дисплей ).

Рисунок 7.2

В поверяемом счетчике типа ЦЭ 6827М перемножение тока и напряжения производится с помощью схемы ШИМ – АИМ с последующим преобразованием напряжения, пропорционального мощности, в частоту. Далее
с помощью процессора PIC 34С 04 производится подсчет импульсов ПНЧ,
их интегрирование и индикация на индикаторном табло дисплея. Показания дисплея счетчика автоматически изменяются каждые 8 с. Информация счетчика доступна для просмотра и коррекции. Счетчик имеет световой индикатор функционирования, питаемый литиевым элементом SL–350P, срок эксплуатации которого – 8 лет.

Трехфазные электронные счетчики электрической энергии строятся по тому же принципу, что и однофазные. Разница заключается в том, что перемножение сигналов, пропорциональных току и напряжению каждой фазы производится в трех отдельных каналах обработки сигналов с последующим их суммированием и преобразованием результирующего сигнала в частоту.

Контрольные вопросы

1 Объясните назначение и основные технические характеристики счетчика ЦЭ 6827М.

2 Как определить действительную и номинальную постоянную счетчика?

3 Как определить порог чувствительности счетчика?

4 Какими методами можно поверить счетчик электроэнергии? Каким методом поверен счетчик в данной лабораторной работе?

5 Что такое самоход счетчика и как его определяют?

6 Запишите и объясните формулу относительной погрешности g счетчика.

7 Приведите структурную схему электронного однофазного счетчика электрической энергии и объясните ее.

8 Назовите достоинства статического (электронного) счетчика по сравнению с индукционным.

Литература

[1, С. 144-146, 166-170; 4, С. 91-96]

Часть II

⇐ Предыдущая 2 3 4 5 6 789 10 11 Следующая ⇒