Измерение электрической энергии переменного тока

В цепях переменного тока для измерения активной энергии в основном используются однофазные и трехфазные счетчики индукционной системы. Для измерения активной энергии в однофазных и трехфазных цепях однофазные счетчики включают по схемам, аналогичным схемам включения ваттметров (см. разд. выше).

В трехпроводных трехфазных цепях для измерения активной энергии применяют двухэлементные счетчики объединяющие измерительные системы двух однофазных счетчиков.

Для измерения активной энергии в четырехпроводных цепях трехфазного тока применяют трехэлементные счетчики.

Реактивную энергию W_Р как при симметричной, так и при несимметричной нагрузке в трехфазной цепи измеряют трехфазными индукционными счетчиками реактивной энергии.

Счётчик электрической энергии ‒ это электроизмерительный прибор для учёта электроэнергии, получаемой потребителем от сети за определённый промежуток времени. По характеру выполняемого измерения счетчики электроэнергии (СЭ) относятся к интегрирующим измерительным приборам.

На рисунке показано устройство индукционного счетчика для измерения электроэнергии в цепях однофазного переменного тока. Основное отличие индукционного СЭ от показывающих приборов индукционной системы со стрелочным или световым указателем состоит в том, что его подвижная часть в виде алюминиевого диска 6 не связана пружиной и может свободно вращаться, причём каждому её обороту соответствует определённое значение измеряемой величины.

Индукционный счетчик имеет два электромагнита 1 и 2. Электромагнит 1 снабжен токовой катушкой с малым числом витком и проводом относительно большого сечения, а электромагнит 2 выполнен в виде магнитопровода 3 с многовитковой катушки напряжения. Токовая катушка включена в измерительную цепь последовательно, а катушка напряжения – параллельно. Протекающие по катушкам токи создают в электромагнитах переменные магнитные потоки Ф_u от протекающего тока в катушке напряжения и Ф_I – от тока в токовой катушке.

В результате взаимодействия потока Ф_u с вихревыми токами, индуктируемыми в диске 6 потоком Ф_I, возникает вращающий момент, пропорциональный мощности Р, потребляемая активной нагрузкой 7.

Количество оборотов n подвижной части (диска) за время t пропорционально электроэнергии W измеряемой счетчиком: n = K_C W = K _CP t, где К_С – конструктивная постоянная счетчика, Р – мощность нагрузки.

Результат измерения электроэнергии в киловатт-часахопределяют по показаниям счётного механизма 4, соединённого червячной передачей с осью диска.

Счетчики электроэнергии переменного тока применяют как квартирные счётчики электроэнергии и для учёта расхода электроэнергии в электроприводах, осветительных сетях, коммунальном хозяйстве и т. п. Погрешность измерения индукционных однофазных счетчиков составляет 1 – 2,5%.

В последнее время получили распространение однофазные и трехфазные электронные счетчики учета активной, реактивной и полной электроэнергии. Их основными достоинствами являются высокая точность, возможность телеметрической передачи показаний счетчика, учет электроэнергии по двухставочному тарифу (день/ночь).