Лабораторные работы по дисциплине «Электротехника и электроника»

Лабораторная работа № 7 
Измерение мощности однофазной цепи, изучение 
однофазного счетчика электрической энергии. 
Цель
 
работы
:
1. Ознакомиться с принципом работы и характеристиками однофазных 
счетчиков. 
2. Изучить схемы поверки однофазного счетчика. 
3. Произвести поверку работы счетного механизма. 
4. Найти действительную постоянную счетчика и его погрешности при 
различных нагрузках. 
5. Определить чувствительность и отсутствие самохода у счетчика. 
ОСНОВНЫЕ
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ
ПОЛОЖЕНИЯ
Вопросы рационального экономного расходования электроэнергии 
приобретают все более важное значение. Важнейшим условием решения 
этих вопросов является организация доступной и качественной системы 
учета потребляемой электрической энергии. Целью учета является: 
1) расчет за электроэнергию с энергоснабжающей организацией; 
2) контроль расхода активной электроэнергии в отдельных цехах, на 
энергоемких агрегатах, технологических линиях и других объектах; 
3) определение количества реактивной мощности, полученной 
потребителем от электроснабжающей организации или переданной ей в 
случаях, когда по этим данным производят расчеты или контроль за 
соблюдением заданного режима работы компенсирующих устройств 
предприятия; 
4) составление электробалансов по предприятию в целом, а также по 
наиболее энергоемким агрегатам, цехам и группам потребителей, что 
дает возможность на их основе производить анализ эффективности 
использования электроэнергии в производственных процессах, 
выявлять непроизводительные расходы и потери электроэнергии, 
разрабатывать и осуществлять мероприятия по их снижению и 
устранению; 
5) расчет с потребителями (субабонентами), получающими электроэнергию 
через подстанции предприятия. 
Для измерения активной электрической энергии, расходуемой в цепях 
однофазного тока, применяются электрические счетчики индукционной 
системы. Индукционный измерительный механизм состоит из одного или 
нескольких неподвижных электромагнитов и подвижной части, выполненной 
обычно в виде алюминиевого диска. Переменные магнитные потоки, 

направленные перпендикулярно плоскости диска, пронизывая последний, 
индуцируют в нем вихревые токи. Взаимодействие потоков с токами в диске 
вызывает перемещение подвижной части. На рисунке 1 схематично показано 
устройство однофазного индукционного счетчика. Диск Д, являющийся 
подвижным элементом счетчика, находится в воздушном зазоре магнитной 
системы, состоящей из ферромагнитных сердечников, собранных из 
электротехнической стали толщиной 0,35 мм, и двух самостоятельных 
неподвижных обмоток I и II. Одна из обмоток (I), выполненная тонкой 
изолированной проволокой и имеющая большое число витков (6000 
10000), а, следовательно, и значительную индуктивность, подключается к 
напряжению U в сеть, а другая (II), с малым числом витков (2 15 2 1) 
толстой изолированной проволоки, включается последовательно с 
электроприемниками. Через червячную передачу и систему зубчатых колес 
ось диска связана со счетым устройством роликового типа, при помощи 
которого осуществляется подсчет числа оборотов диска. 
 
При протекании переменного тока по обмоткам создаются магнитные 
потоки, один из которых пропорционален величине подведенного 
напряжения U, а второй - току нагрузки I. Эти потоки, сдвинутые между 
собой по фазе и не совпадающие пространственно, создают общее бегущее 
магнитное поле, возбуждающее в подвижном алюминиевом диске 
соответствующие э.д.с. и вихревые токи. Вихревые токи взаимодействуют с 
бегущим магнитным полем и вовлекают диск во вращение. Среднее значение 

возникающего вращающего момента определяется соотношением: 
Mвр = k1·U·I·cosϕ (1) 
где k1 – коэффициент, зависящий от конструктивных особенностей 
счетчика; 
U – напряжение, подведенное к его параллельной обмотке; 
I – ток, протекающий по последовательной обмотке счетчика;
cosϕ – коэффициент мощности электроприемников. 
Взаимодействие магнитного поля специального постоянного 
подковообразного магнита M, между полюсами которого вращается диск, и 
индуцированных в нем вихревых токов создает тормозной момент Mт, 
пропорциональный скорости вращения диска, т.е. 
Mт = k2·n,
(2) где k2 – коэффициент пропорциональности; 
n – число оборотов диска счетчика за единицу времени. 
При равномерном вращении диска с достаточно большой скоростью 
чтобы можно было пренебречь трением, имеет место соотношение: 
Mв = Mт
(3) 
Выполнив подстановку, получим:
k1·U·I·cos

= k2·n (4) 
откуда 
k1·U·I·cos

= c0·n, (5) где c0 – 
соотношение постоянных коэффициентов k2 и k1. 
Из равенства (5) видно, что активная мощность 
P = U·I·cos

(6) 
пропорциональна скорости вращения n диска счетчика, т.е. 
P = c0·n,
(8) 
а расход электрической энергии W за время t, учитываемый счетным 
механизмом счетчика будет: 
 
где N – число оборотов диска счетчика за время t. 
В зависимости от передаточного числа зубчатых колес и червячной 

передачи, находящихся между счетными механизмами и осью диска 
счетчика, каждой единице зарегистрированной электрической энергии 
отвечает определенное число оборотов диска N', приводимое на щитке 
счетчика, которое называется передаточным числом счетного механизма, 
например, 1кВт
⋅
ч – 5000 оборотов диска. Величина c0, обратная 
передаточному числу счетного механизма счетчика, представляющая собой 
энергию, зарегистрированную счетным механизмом за один оборот счетчика, 
называется номинальной постоянной счетчика, которая при его испытании 
обычно выражается в Вт
⋅
с/обор. Если 1 кВт
⋅
ч соответствует N' оборотам 
диска, то номинальная постоянная счетчика, выраженная в Вт
⋅
с/обор может 
быть определена как 
Значения N' и C0 зависят только от конструкции счетного механизма и для 
данного счетчика остаются неизменными. Величина израсходованной 
электроэнергии за какое-то время определяется разностью отсчетов по 
счетному механизму, произведенных в конце и в начале рассматриваемого 
периода. 
 
называется действительной постоянной счетчика электрической 
энергии и представляет собой количество энергии, потребляемой 
электроприемниками за время одного полного оборота диска.
Действительная постоянная в отличие от номинальной зависит от тока 
нагрузки, а также от внешних условий (температуры, частоты и т.д.). 
Отклонение действительной постоянной C счетчика от его 
номинальной постоянной характеризует относительную погрешность 
счетчика: 
 
где: W0 – действительное значение величины электрической энергии, 
израсходованное за некоторый промежуток времени t, определяемое 
по показаниям образцовых приборов; 

W – значение величины электрической энергии, определяемое по 
показаниям поверяемого счетчика за тот же промежуток времени, 
подсчитанное по формуле: 
W = c·N, (13)
где N – целое число оборотов диска за то же время. 
Счетчики активной энергии выпускают классов точности 0,5; 1,0; 2,0; 
2,5; счетчики реактивной энергии – 1,5; 2 и 3. Технические характеристики 
однофазных счетчиков электрической энегрии представлены в табл. 1. 

жүктеу/скачать 1,72 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: