Измерение основных электрических величин

1. Измерение электрического тока

Электрический ток измеряется амперметром.

Если измеряемый ток не превышает пределов измерения данного амперметра, то его можно измерить включением амперметра непосредственно в цепь (рис. 1).

Для измерения больших токов используются шунты на постоянном токе (рис. 2) и трансформаторы тока на переменном токе (рис. 3).

Рис. 1. Схема включения амперметра непосредственно в цепь

Рис. 2. Схема включения амперметра с шунтом

Рис. 3. Схема включения амперметра с помощью трансформаторов тока: Л₁, Л₂ — зажимы первичной обмотки трансформатора тока; И₁, И₂ — зажимы вторичной обмотки трансформатора

2. Измерение электрического напряжения

Электрическое напряжение измеряется вольтметром.

Если измеряемое напряжение не превышает пределов измерения данного вольтметра, то оно может быть измерено путем непосредственного включения вольтметра в сеть (рис. 4).

Для расширения пределов измерения применяют добавочное сопротивление при измерении постоянного напряжения и трансформаторы напряжения (можно использовать и добавочное сопротивление) при измерении переменного напряжения (рис. 5 и 46).

Необходимо иметь в виду, что должно быть использовано то добавочное сопротивление, которое предназначено для данного вольтметра.

Рис. 4. Схема включения вольтметра непосредственно в цепь

Рис. 5. Схема включения вольтметра с добавочным сопротивлением

Рис. 6. Схема включения вольтметра с помощью трансформатора напряжения: А, Х — зажимы первичной обмотки трансформатора напряжения; а, х — зажимы вторичной обмотки трансформатора напряжения; ПР — плавкие предохранители

3. Измерение электрической мощности

Электрическая мощность измеряется ваттметром — прибором, имеющим две обмотки: токовую и напряжения (рис. 7).

Шкала ваттметра проградуирована в ваттах или киловаттах.

Расширение пределов измерения на постоянном токе по напряжению производится с помощью добавочных сопротивлений — шунтов. При измерениях на переменном токе расширение пределов производится с помощью трансформаторов тока и напряжения (рис. 8). При этом необходимо соблюдать правильность включения генераторных клемм (*) ваттметра.

Измерение мощности в трехфазных трехпроводных сетях производится с помощью двух однофазных ваттметров, включенных в две фазы по схеме (рис. 9). В трехфазных четырехпроводных сетях измерение активной мощности производится с помощью трех однофазных ваттметров (рис. 10) или одним трехэлементным ваттметром.

Расширение пределов измерения производится с помощью трансформаторов тока и напряжения. В этих же сетях для измерения мощности применяется трехфазный ваттметр (рис. 11).

Рис. 7. Схема включения однофазного ваттметра: 1 — последовательная (токовая) катушка; 2 — параллельная (напряжения) катушка; r_g — добавочное сопротивление

Рис. 8. Схема включения ваттметра с помощью трансформаторов тока и напряжения

Рис. 9. Схема измерения активной мощности в трехфазной трехпроводной сети двумя ваттметрами: Р_общ = Р₁ + Р₂

Рис. 10. Схема измерения активной мощности в трехфазной четырехпроводной сети тремя ваттметрами: Р_общ = Р₁ + Р₂ + Р₃

Рис. 11. Схема включения трехфазного ферродинамического ваттметра

4. Измерение электроэнергии

Выбор приборов. Учет электроэнергии в сетях переменного тока производится с помощью счетчика индукционной системы. Индукционные счетчики выпускаются в однофазном и трехфазном исполнении, причем последние бывают двух модификаций — для трехи четырехпроводной сети.

Измерение расхода активной и реактивной энергии в трехфазной сети может в принципе производиться счетчиками одного и того же типа при включении их по соответствующим схемам.

Чтобы исключить возможность неправильного подключения счетчика и обеспечить правильный учет расхода активной и реактивной энергии, промышленностью выпускаются специальные счетчики активной и реактивной энергии.

Для измерения в трехфазных сетях активной энергии применяются счетчики типов СА3, СА4, СА4У; реактивной энергии — СР3, СР4, СР4У. Цифра 3 в обозначении типа счетчика указывает, что он предназначен для трехпроводной сети, 4 — для четырехпроводной.

Счетчики типов СА4У, СР4У — универсальные, выполняются для включения только с измерительными трансформаторами. Концы обмоток тока и напряжения этих счетчиков выведены на отдельные изолированные друг от друга зажимы. Благодаря этому имеется возможность включать токовые цепи счетчиков активной и реактивной энергии на общие трансформаторы тока.

Остальные типы трехфазных счетчиков Ч трансформаторного и непосредственного (прямого) включения.

Для учета энергии в цепях однофазного тока используются счетчики типа СО. Счетчики активной энергии выпускаются классов точности 1,0; 2,0; 2,5; счетчики реактивной энергии — классов точности 2,0; 2,5; 4,0.

Погрешности измерений электроэнергии, требования к измерительным трансформаторам. При непосредственном включении счетчика в сеть погрешность измерения расхода электроэнергии определяется классом точности самого счетчика. Включение счетчика через измерительные трансформаторы вносит дополнительную погрешность, и точность измерений уменьшается.

Для учета электроэнергии применяются трансформаторы тока класса 0,2; 0,5; 1. Обеспечить необходимую точность измерений можно при условии, что сопротивление токовых катушек всех счетчиков и соединительных проводов, включенных во вторичную цепь, не превышает допустимую номинальную нагрузку трансформаторов тока.

Для ориентировочных расчетов следует принимать сопротивление токовой катушки счетчика равным 0,05 Ом, а сопротивление соединительных проводов — 0,2 Ом.

Рассчитанные из этих соображений наименьшие допустимые сечения соединительных проводов указанных цепей приведены в таблице.

Таблица 4.1. Наименьшие допустимые сечения проводов от трансформаторов тока к счетчикам

Трансформаторы напряжения, работающие в цепях учета электроэнергии, должны быть класса 0,5. Для питания счетчиков применяются трехфазные и однофазные трансформаторы напряжения. Последние включаются в звезду или по схеме открытого треугольника. Для защиты трансформаторов напряжения предохранители устанавливаются в цепь первичной высоковольтной обмотки; в цепь вторичной обмотки, питающей счетчики, ставить предохранители запрещается. Вторичные обмотки и корпус трансформаторов напряжения заземляются, также заземляются вторичные обмотки трансформаторов тока (одноименные зажимы). Класс точности счетчиков и измерительных трансформаторов, предназначенных для целей коммерческого и технического (контрольного) учета, должен быть

не ниже указанного в таблице.

Таблица 4.2. Выбор классов точности счетчиков и измерительных трансформаторов

Схемы включения счетчиков. С целью исключения ошибок учета, связанных с необходимостью пересчета показаний счетчика и введением коэффициентов, обусловленных схемой включения, рекомендуется использовать счетчики в строгом соответствии с назначением и подключать их по схемам, предусмотренным для данного типа счетчика и изображенным на крышке, закрывающей выводные зажимы прибора

Поскольку в основу схем включения счетчиков положены соответствующие схемы измерения мощности, счетчики будут обеспечивать точный учет расхода электроэнергии только для тех условий (равномерная или неравномерная нагрузка), в которых аналогичная схема подключения ваттметров обеспечивает необходимую точность.

Ниже в качестве примеров приведены несколько типов схем включения счетчиков. При подключении счетчика через трансформаторы тока следует помнить, что к генератору (сторона питания) первичная обмотка подключается зажимом Л1, а вторичная обмотка зажимом И1 включается на генераторный вход счетчика.

Рис. 12. Схема включения однофазного счетчика

Рис. 13. Схема прямого включения трехфазного счетчика активной энергии

Рис. 14. Схема включения трехфазного счетчика реактивной энергии

Рис. 15. Схема включения трехфазного счетчика активной энергии через трансформаторы тока

Рис. 16. Схема совместного включения универсальных счетчиков активной и реактивной энергии