電能測量

電氣產品根據其用途消耗（產生）執行有用功所消耗的有功能量。在恆定電壓、電流和功率因數下，消耗（產生）的能量由 Wp = UItcosφ = Pt 的比率決定

其中 P = UIcosφ — 乘積的有功功率； t 是工作的持續時間。

能量的 SI 單位是焦耳 (J)。實際上，瓦特 NS 小時 (tu NS h) 仍使用非系統測量單位。這些單位之間的關係如下：1 Wh = 3.6 kJ 或 1 W s = 1 J。

在間歇電流電路中，消耗或產生的能量通過感應或靜電計以電子方式測量。

從結構上看，感應計數器是一個微型電動機，轉子每轉一圈對應一定的電能。計數器讀數與發動機轉數之間的比率稱為傳動比，並在儀表板上顯示：1 kW NS h = 磁盤的 N 轉。齒輪比決定計數器常數C=1/N，kW NS h/rev； ° С=1000-3600 / N W NS s / rev.

在 SI 中，計數器常數以焦耳表示，因為轉數是無量綱的量。為單相以及三線和四線三相網絡生產有功電能表。

米。 1... 將測量設備連接到單相網絡的方案：a — 直接，b — 一系列測量互感器

單相電錶（圖1，a）電能有兩個繞組：電流和電壓，可以按照類似於單相電錶開關方案的方案接入網絡。為消除打開儀表時的錯誤，從而消除能量測量中的錯誤，建議在所有情況下都使用覆蓋其輸出的蓋子上指示的儀表開關電路。

應該注意的是，當儀表的一個線圈中的電流方向發生變化時，圓盤開始向另一個方向旋轉。因此，器件的電流線圈和電壓線圈必須導通，使接收器耗電時，計數器按箭頭指示的方向轉動。

電流輸出，由字母 G 表示，始終連接到電源側，電流電路的第二個輸出，由字母 I 表示。此外，電壓線圈的輸出，與輸出 G 的單極性電流線圈，也連接到電源的一側。

當通過測量互感器打開測量儀器時，電流互感器必須同時考慮電流互感器和電壓互感器繞組的極性（圖 1，b）。

製造的儀表既可用於任何電流互感器和電壓互感器——通用的，在其符號名稱中添加字母 U，也可用於其銘牌上標明額定變壓比的變壓器。

示例 1. 參數 Up = 100 V 和 I = 5 A 的萬能表與初級電流為 400 A 次級電流為 5 A 的電流互感器和初級電壓為 3000 V 的電壓互感器一起使用次級電壓為 100 V。

確定電路常數，儀表讀數必須乘以該常數才能找到消耗的能量。

電路常數為電流互感器變比乘以電壓互感器變比：D = kti NS ktu= (400 NS 3000)/(5 NS 100) =2400。

與瓦特表一樣，測量設備可以與不同的測量轉換器一起使用，但在這種情況下有必要重新計算讀數。

示例 2. 設計用於變比 kti1 = 400/5 的電流互感器和變比 ktu1 = 6000/100 的電壓互感器的測量設備與具有此類變比的其他變壓器一起用於能量測量方案： kti2 = 100/ 5 和 ktu2 = 35000/100。確定計數器讀數必須乘以的電路常數。

電路常數 D = (kti2 NS ktu2) / (kti1 NS ktu1) = (100 NS 35,000) /(400 NS 6000) = 35/24 = 1.4583。

為測量三線網絡中的能量而設計的三相電錶在結構上是兩個組合的單相電錶（圖 2，a，b）。它們有兩個電流線圈和兩個電壓線圈。通常，此類計數器稱為二元計數器。

上面所說的關於需要觀察設備繞組的極性以及在單相電錶的開關電路中與其一起使用的測量變壓器的繞組的所有內容都完全適用於開關方案，三相電錶。

為了區分三相電錶中的元件，輸出端額外標有數字，同時表示連接到輸出端的供電網絡相序。因此，對於標有數字 1、2、3 的結論，將 L1 (A) 相連接到端子 4、5 — L2 (B) 相和端子 7、8、9 — L3 (C) 相。

變壓器中儀表讀數的定義在示例 1 和 2 中進行了討論，並且完全適用於三相儀表。請注意，作為乘數位於測量設備面板上變換係數前面的數字 3 僅說明需要使用三個變壓器，因此在確定恆定電路時不考慮該數字。

示例 3... 確定與電流和電壓互感器 3 NS 800 A / 5 和 3 x 15000 V / 100 一起使用的通用三相電錶的電路常數（記錄的形式與控制面板上的記錄完全相同）。

確定電路常數：D = kti NS ktu = (800 x 1500)/(5-100) =24000

米。 2、三相電錶接入三線製方案：a-直接測量有功（P11裝置）和無功（P12裝置）電能，b——通過電流互感器測量有功電能

據了解，當改變 功率因數 在不同的電流下，I可以得到與有功功率φ相同的UIcos值，因此，電流的有功分量Ia = Icosφ。

增加功率因數會導致給定有功功率的電流 I 減少，從而提高傳輸線和其他設備的利用率。隨著有功功率恆定時功率因數的降低，需要增加產品消耗的電流I，從而導致輸電線路和其他設備的損耗增加。

因此，具有低功率因數的產品會從源頭消耗額外的能量。 ΔWp 需要彌補與增加的電流值相對應的損失。這種額外的能量與產品的無功功率成正比，並且假設電流、電壓和功率因數的值隨時間恆定，可以通過比率 ΔWp = kWq = kUIsinφ 找到，其中 Wq = UIsinφ —無功功率（傳統概念）。

即使電壓、電流和功率因數隨時間發生變化，電氣產品的無功能量與電站額外產生的能量之間的比例也會保持不變。在實踐中，無功電能由系統外部的一個單元（var NS h 及其衍生物——kvar NS h、Mvar NS h 等）使用特殊計數器測量，這些計數器在結構上與有功電能表完全相似，僅在開關上有所不同繞組電路（見圖 2，a，設備 P12）。

確定電錶測量的無功電能所涉及的所有計算與上述有功電能表的計算類似。

需要注意的是，電壓繞組（見圖1、2）消耗的能量不計入電錶，所有費用由電力生產者承擔，而設備電流迴路消耗的能量從儀表中考慮，即這種情況下的成本歸因於消費者。

除了能量之外，還可以使用功率計來確定其他一些負載特性。例如，根據無功和有功電能表的讀數，可以確定加權平均 tgφ 負載的值：一段時間，Wq — 相同，但在同一時間段內被無功電能表考慮在內。知道 tgφ，從三角表中求 cosφ。

如果兩個計數器具有相同的齒輪比和電路常數 D，則可以找到給定時刻的 tgφ 負載。為此，對於相同的時間間隔t=(30-60)s，同時讀取無功電能表的轉數nq和有功電能表的轉數np。則 tgφ = nq / np。

對於足夠恆定的負載，可以根據有功電能表的讀數確定其有功功率。

示例 4… 齒輪比為 1 kW x h = 2500 rpm 的有功電能表包含在變壓器的次級繞組中。儀表繞組通過 kti = 100/5 的電流互感器和 ktu = 400/100 的電壓互感器連接。在 50 秒內，圓盤轉了 15 圈。確定有功功率。

恆定電路 D = (400 NS 100)/(5 x 100) =80。考慮到齒輪比，計數器常數 C = 3600 / N = 3600/2500 = 1.44 kW NS s / rev。考慮到常數方案 C '= CD = 1.44 NS 80= 115.2 kW NS s / rev。

因此，n圈的磁盤對應的功耗Wp = C'n = 115.2 [15 = 1728 kW NS 與。因此，負載功率P = Wp / t = 17.28 / 50 = 34.56 kW。