Устройство и принцип действия счетчиков для измерения реактивной энергии

Реактивная мощность определяется выражением

Q=UIsinψ

Хотя эта мощность не характеризует передаваемой энергии за единицу времени, измерение реактивной мощности и энергии на практике необходимо, так как наличие реактивной энергии в линиях электропередачи в них вызывает увеличение тока, следовательно, увеличение потерь и падения напряжения.

На практике большое значение имеет измерение реактивной мощности и энергии в цепях трехфазного тока.

Рисунок 2.2.6. Принципиальная схема и векторная диаграмма дифференциального счетчикареактивной электрической энергии

Из нескольких разновидностей счетчиков реактивной энергии в настоящее время большее распространение получили счетчики с дополнительной последовательной обмоткой (дифференциальные), принципиальная схема которых показана на рисунке 2.2.6.,а, а векторная диаграмма — на рисунке 2.2.6., б.

Такой счетчик, как и трехфазный счетчик активной энергии, является двухэлементным двухдисковым, с нормально вып. обмотками напряжения и дополнительной 3последовательной обмоткой. Эта обмотка с удвоенным (по сравнению с основными токовыми обмотками) числом витков разделена на две равные части, помещенные на токовых магнитопроводах однофазных элементов. Обе половины последовательной обмотки включены встречно основным токовым обмоткам, и общий магнитный поток Ф, такого магнитопровода определяется геометрической разностью намагничивающих сил всех токовых обмоток.

Рисунок 2.2.7. Устройство и схема включения трехфазного счетчика электрической энергии.

Следовательно, результирующий вращающий момент, действующий на общую подвижную часть, можно рассматривать как сумму следующих вращающих моментов:

где М_А и М_С — вращающие моменты, создаваемые основными токовыми обмотками, включенными в фазы А и С, и соответствующими обмотками напряжения;

М_а и М_с — вращающие моменты, создаваемые половинками дополнительной токовой обмотки и соответствующими обмотками напряжения.

Вращающий момент индукционного прибора пропорционален произведению напряжения на ток и косинус угла между ними.

Полагая линейные напряжения симметричными, т.е.

UAB =UВС = UCA =

Можно выразить результирующий вращающий момент, действующий на общую подвижную часть, как сумму отдельных моментов:

Из этого выражения видно, что при симметричности линейных напряжений такой счетчик будет давать показания, пропорциональные реактивной энергии при любой нагрузке (равномерной или неравномерной) фаз.

В соответствии с ГОСТ 6570—96 счетчики реактивной энергии разделяют на классы точности —2,0 и 3,0, определяемые по допустимой относительной погрешности.

Трехфазные счетчики реактивной энергии могут изготовлятся из таких же элементов, что и активные, но включенных по специальным схемам.

Одним из типов таких счетчиков является двухэлементный счетчик с 60-ти градусным сдвигом. Угол между напряжением U и рабочим потоком Фу равен 60° + α1. Изменение величины угла β достигается включением в параллельную цепь каждого элемента добавочного активного сопротивления rд. Если элементы счетчика включить так, как это указано на схеме рисунка 2.2.8., то получим:

где Мвр — вращающий момент счетчика;

Мвр1— вращающий момент 1 элемента;

Мвр2 — вращающий момент 2 элемента.

получим:

Из последнего выражения видно, что вращающий момент такого счетчика прямо пропорционален реактивной мощности.

Рисунок 2.2.8. Схема счетчика реактивной энергии.

Эти счетчики пригодны для измерения реактивной мощности в трехфазных трехпроводных сетях при полной симметрии и при простой асимметрии. Промышленность выпускает счетчики такого типа например, СРЗ-ИТР.