Измерение основных электрических величин

Измерение основных электрических величин

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

Как работает шунт

Итак, имеем простой шунт. Кстати, на схемах он обозначается как резистор. И это неудивительно, потому что это и есть низкоомный резистор.

Условимся считать, что ток у нас постоянный и течет из пункта А в пункт Б. На своем пути он встречает шунт и почти беспрепятственно течет через него, так как сопротивление шунта очень маленькое. Не забываем, что электрический ток характеризуется такими параметрами, как Сила тока и Напряжение. Через шунт электрический ток протекает с какой-то силой ( I ), в зависимости от нагрузки цепи.

Помните Закон Ома для участка электрической цепи? Вот, собственно и он:

Сопротивление шунта у нас всегда постоянно и не меняется, попросту говоря «константа». Падение напряжение на шунте мы можем узнать, замерив вольтметром как на рисунке:

Значит, исходя из формулы

и делаем простой до ужаса вывод: показания на вольтметре будут тем больше, чем бОльшая сила тока будет протекать через шунт.

Так что же это значит? А это значит, что мы спокойно можем рассчитать силу тока, протекающую по проводу АБ ;-). Все гениальное — просто! И самое замечательное знаете что? Нам даже не надо использовать амперметр ;-).

Вот такой принцип действия шунта. И чаще всего этот принцип используется как раз для того, чтобы расширить пределы измерения измерительных приборов.

На лицевой стороне энергомера Соло 1s находится индикатор функционирования. Данный светодиодный индикатор засвечивается синхронно с импульсным сигналом на испытательном выходе. Бывают случаи, когда индикатор горит постоянно (или же наоборот, не светиться вовсе).

Такое состояние возникает в случае, когда напряжение в сети есть, но ток нагрузки отсутствует. Если электроэнергия потребляется, но лампочка не мигает, значит, электросчётчик неисправен или происходит попытка вмешательства в работу счётного механизма.

Подсоединение цифрового вольтамперметра

Существует интересный цифровой модуль для постоянного тока, совмещающий функции вольтметра и амперметра в одном устройстве. Вольтамперметрам под силу одновременно показывать и ток, и напряжение при правильном подсоединении.

Пример такого прибора – модель DSN—VS288, состоит из:

• самого измерительного устройства;
• 2-проводного кабеля (вход и выход амперметра);
• 3-проводного кабеля (питание прибора и измерение напряжения).

Измеряемый диапазон ампервольтметра:

• от 0 до 100 В по напряжению,
• от 0 до 10 А по току.

Так как питающее напряжение прибора – 3,5-30 В, схема его включения различается:

1. При необходимости подсоединить прибор в цепь, напряжение которой лежит в пределах между 3,5 и 30 В, общее питание одновременно используется и для прибора. Черный провод 2-проводного кабеля идет к «минусу», красный – к нагрузке и от другого вывода нагрузки к «плюсу». На 3-проводном кабеле: желтый и красный – соединяются вместе на «плюсе» источника, а черный – остается свободным;
2. Если напряжение ИП больше или меньше диапазона питания прибора, то вольтамперметр надо подсоединить к индивидуальному ИП. Двухпроводный кабель подключается аналогично, у трехпроводного –красный и черный – идут на «плюс» и «минус» своего ИП, а желтый – на «плюс» основного ИП.

Схемы присоединения DSN-VS288

Каждый тип амперметра подключается по одному принципу, но с обязательным учетом количественного значения измеряемого тока и выбором для этого соответствующих приборов и приспособлений.

Требования к подключению электросчетчиков

Существуют общие требования к установке и подключению к электроснабжению приборов учета, определяемые Правилами устройства электроустановок и нормативными документами организаций – поставщиков электроэнергии. Это особенно актуально при выполнении задачи, как подключить однофазный счетчик.

Все электросчетчики устанавливаются в щитки, панели вводно-распределительных устройств, и другие конструкции с жесткой основой, не подверженной вибрациям и другим механическим воздействиям. Таким образом, обеспечивается безопасная и удобная установка, обслуживание и замена приборов. Проводка легко подключается как на входе, так и на выходе при наличии свободного доступа к клеммам.

Как правило для приборов учета предусмотрены индивидуальные места установки в виде отдельных отсеков, дверцы которых запираются на замок. В дверцах должно быть специальное окошко, через которое просматривается табло с показаниями. Если в цепи используются трансформаторы тока, то лучше всего их монтировать поверх счетчиков. Между этими устройствами устанавливается специальная перегородка, выполняющая функцию изоляции.

Высота от пола до коробки с клеммами составляет в среднем от 0,7 до 1,0 м. Запрещается установка электросчётчика в местах с температурой, превышающей плюс 45 градусов. При наличии определенных технических характеристик, счетчики могут быть установлены в неотапливаемых помещениях или снаружи в специальных шкафах. Возле каждого прибора помещается надпись с информацией о типе подключения – прямом, полукосвенном и т.д.

Для трехфазных счетчиков в частных домах, квартирах и других подобных объектах используется прямая схема подключения счетчика. Такие же устройства, соединяемые с общедомовой нагрузкой, могут использоваться только вместе с трансформаторами тока.

Перед счетчиками, включенными напрямую в сеть, устанавливается защитный автомат не далее 10 метров длины проводки. С его помощью отключается напряжение при перегрузках, обеспечивается безопасность при выполнении электромонтажных работ. Другой автомат устанавливается за счетчиком на расстоянии до 3 метров, считая по длине провода. Он необходим в том случае, когда линии, отходящие от прибора учета не оборудованы собственной защитной аппаратурой.

Выбор схемы подключения двухтарифного и другого счетчика осуществляется в соответствии с его максимально допустимой способностью выдерживать перегрузки. В этом случае большое значение имеют сечения кабелей и проводов, подбираемых по специальным таблицах. Максимальный размер сечения жил ограничивается конструкцией и размерами клемм, установленных на счетчике. Если для подключения к клеммам используются многопроволочные проводники, их концы следует обязательно подвергнуть лужению. Каждый провод должен иметь запас примерно 12-14 см.

Каким же образом работает электросчетчик?

История гласит, что более века назад на свет появились индукционные или электромеханические счетчики, а спустя 85 лет после этого — статистические или электронные средства учета.

При этом и в тех и в других для определения потребляемой мощности используют приспособления, что измеряют сиюминутные величины тока и напряжения.

В электромеханических приборах их роль выполняют:

• — токовая катушка, что пропускает сквозь себя ток;
• — катушка напряжения, которая располагает разностью сетевых потенциалов.

На сегодняшний день статические счетчики имеют:

• — токовый шунт, который включен поочередно с током нагрузки;
• — резистивный делитель напряжения, который пропорционально выделяет часть входящего сигнала.

Стоит заметить, что новые статические устройства работают на основе технологии цифровых схем, её основой считается полупроводниковая база, которую еще называют элементом с твердой основой.

Полупроводниковая база обуславливает функционирование:

1. Преобразователя, который изменяет аналоговые величины в цифровые сигналы, пропорционально мощности, что он потребляет.
2. Микроконтроллера. Эта деталь обрабатывает полученный материал (сигналы) и выводит информацию на выходные устройства.

Ток и напряжение с шунта и делителя можно измерить с помощью специальных приборов, которые оцифровывают полученную информацию, а затем просчитывают все показатели с помощью заранее продуманного алгоритма. После мгновенного вычисления, все показатели фиксируются устройством, а потом отображаются на информационном табло для дальнейшего считывания информации.

Все конструкции счетчиков разработаны таким образом, что показатели тока и напряжения подводятся на информационное табло устройства с определенной полярностью. При изменении показателей векторов полярности, показатели, выведенные на информационное окно, будут не точными. Стоит заметить, что изменить полярность счетчика можно с помощью магнита. В этом случае при поверке счетчика можно легко заметить изменение показателей, а также в случае необходимости осуществить замену устройства.

Для того, чтобы измерить мощности нагрузок выпускаются счетчики двух видов:

1. — однофазные. Для их функционирования будет достаточно подключить нулевой и фазный провод и нагрузку потребления. Выведение показателей тока и напряжения в таком приборе осуществляется за счет соединений, что находятся внутри прибора;
2. — трехфазные. Устройство таких счетчиков немного иначе, они имеют отдельные клеммники тока и напряжения каждой из фаз, которые подключаются к определенному каналу обработки сигнала.

На сегодняшний день благодаря возможностям автоматизации цифровых схем и полупроводниковым технологиям множество производителей имеют возможность выпускать большой ассортимент статистических приборов.

Такие устройства могут отличаться:

• — конструкцией и формой корпуса;
• — компонентами, которые составляют полупроводниковую базу;
• — алгоритмом обработки сигналов;
• — техническими характеристиками устройства и т. д.

Статические приборы на сегодняшний день могут выполнять множество функций, например:

1. — автоматически и дистанционно снимать показатели счетчиков;
2. — защищать систему от кражи электричества;
3. — вести архивы потребления электроэнергии за определенный период, например, сутки, неделю, месяц или год;
4. — вести журнал, в котором через определенный период можно посмотреть или сравнить потребление электроэнергии;
5. — измерять параметры сети, например, мощность, напряжение и частота.

Стоит заметить, что современные статические приборы также просты в установки и дальнейшей эксплуатации.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Продолжение следует

Проблемы хищение электроэнергии наибольшие в Индии и Бразилии, но они также актуальны и для других стран. Например, в Канаде, согласно оценкам BC Hydro, потери составили около 3%, что составило примерно 850 ГВт-час. А этой энергии могло хватить для питания 77000 домов, и стоимость данной энергии составила порядка $ 100 млн.

По статистике самыми большими похитителями электроэнергии являются производители марихуаны. В попытке скрыться от правоохранительных органов они прокладывали длинные подземные кабельные линии, подключались напрямую к высоковольтным линиям и устанавливали силовые трансформаторы.

Указанные выше методы борьбы с хищением электроэнергии могут значительно сократить способы незаконного подключения к электросетям, однако игра в кошки – мышки продолжается.