MASURAREA ENERGIEI ELECTRICE ACTIVE IN CIRCUITE DE CURENT ALTERNATIV. VERIFICAREA CONTOARELOR DE ENERGIE ELECTRICA

1. Chestiuni de studiat

1.1. Constructia contoarelor de inductie, monofazate si

trifazate pentru energie electrica

1.2. Contorul de inductie monofazat

1.2.1.Conectare in circuit

1.2.2.Verificare metrologica:

- mersul in gol, sensibilitatea ;

-exactitatea contorului, curbei de erori [%]= f(I/I_n)

1.3. Instalatia de verificare automata condusa de calculator

1.4. Contorul de inductie trifazat

1.4.1. Conectare in circuit

1.4.2. Verificare metrologica

2.Mod de experimentare

2.1. Se va studia constructia contorului monofazat de inductie, punand in evidenta modul de obtinere al cuplurilor: activ, rezistent, de autofranare de curent si de tensiune. Se vor explica posibilitatile de obtinere a unghiului intern . Se va studia constructia contoarelor trifazate pentru energie activa tip CA32 si CA43.

2.2.1. Pentru contorul monofazat de inductie se va realiza montajul din fig.1, unde:

- ATR - autotransformator ; T - transformator coborator de tensiune 120V/10V;

- Rh - reostat de 1; 10 A; C - contor monofazat cu capacitate mare de masurare;

- W - wattmetru electrodinamic monofazat; A - ampermetru electrodinamic;

- V- voltmetru electrodinamic sau feromagnetic; DF - decalor de faza ( motor asincron cu rotor blocat)

Fig.1. Schema de montaj pentru verificarea metrologica a contorului monofazat de inductie.

2.2.2. Verificarile contorului se fac dupa aplicarea solicitarilor electrice nominale cel putin jumatate de ora, timp suficient pentru obtinerea stabilitatii termice in functionare.

Verificarea la mersul in gol se face in felul urmator: se alimenteaza bobina de tensiune a contorului, intai la tensiunea 0,8 U_n, apoi la tensiunea 1,1 U_n , lasandu-se bobina de curent neparcursa de curent. In aceasta situatie, discul contorului poate sa se miste usor, dar in nici un caz nu trebuie sa faca o rotatie completa.

Sensibilitatea contorului se va verifica astfel : la U_n, f_n, cos = 1 si un curent egal cu 0,5% I_n, discul contorului va trebui sa porneasca singur si sa efectueze cel putin o rotatie completa.

Verificarea clasei de exactitate a contorului se realizeaza prin metoda wattmetru-cronometru (putere-timp). Metoda consta in reglarea unei puteri cunoscute in circuit (masurata cu un wattmetru) si masurarea timpului (cu un cronometru) in care se fac un anumit numar de rotatii ale discului mobil.

Eroarea relativa a contorului este definita de relatia :

   

unde : W_m - energia inregistrata de contorul de verificat; W - energia adevarata.

Energia electrica masurata de contor poate fi scrisa sub forma :

in care :

- n este numarul de rotatii efectuate de discul contorului in intervalul de timp t ;

- C_c este constanta contorului (rot/kWh).

Energia electrica adevarata se determina cu relatia :

in care: P - puterea electrica activa la care se face verificarea; t - timpul in care se efectueaza cele n rotatii.

Eroarea relativa a contorului are expresia:

timpul teoretic in care s-au efectuat rotatiile fiind:

   

Modul de lucru este urmatorul:

- se alimenteaza contorul la tensiunea nominala, cos = 1, frecventa nominala si curenti de valori: (5, 10, 20, 50, 75, 100, 200, 300, 400)% din curentul nominal si se determina erorile pentru fiecare valoare a curentului ;

- se alimenteaza contorul la tensiunea nominala, cos = 0,5 ind, frecventa nominala si curenti de valori: (10, 20, 50, 75, 100, 200, 300, 400)% din curentul nominal si se determina erorile pentru fiecare valoare a curentului.

Limitele erorilor relative trebuie sa corespunda celor indicate in anexa.

Observatie. Se recomanda a se incepe verificarea contorului la valoarea curentului nominal, careia ii corespunde puterea nominala . Se calculeaza numarul de rotatii ale discului pentru 1 minut:

   

Se alege n intreg si se calculeaza timpul teoretic T corespunzator.

Datele si rezultatele se trec in tabelul 1.

Tabel 1.

Se vor reprezenta grafic curbele erorilor functie de curent: =f(I/In)

Fig.2. Schema de principiu a instalatiei de verificare automata.

2.3. Instalatia automata de verificare condusa de calculator are o interfata formata dintr-un traductor de putere activa monofazata cu iesire in semnal unificat si un convertor tensiune-frecventa; interfata este cuplata la portul paralel al unui calculator personal (fig.2).

Frecventa trenului de impulsuri de la iesirea convertorului tensiune-frecventa este proportionala cu puterea activa :

Eroarea contorului rezulta :

Deoarece produsul dintre frecventa de la iesirea convertorului tensiune-frecventa si timpul in care se face masurarea este chiar numarul de impulsuri N preluat de calculator, relatia cu care se poate determina eroarea contorului este :

   

Fig.3. Instalatie pentru verificarea automata a contorului.

Schema de montaj este prezentata in fig.3, unde: TP - traductor monofazat de putere activa ; U/f - convertor tensiune-frecventa.

Verificarea automata a contorului:

- se introduc in calculator (la cererea afisata pe ecran), datele nominale ale contorului de verificat;

- se alimenteaza schema de masura si, in momentul in care se incepe numararea rotatiilor pe care le efectua discul contorului, se porneste programul de numarare a impulsurilor;

- se fac masurari pentru parametrii specificati la punctul

- programul va efectua prelucrarea datelor pentru cele doua seturi de masuratori, afisand erorile, precum si curba de erori.

2.4. Se va utiliza statia de verificat contoare pentru verificarea unui contor trifazat de tip CA32 , cu doua sisteme, pentru retele fara conductor neutru.

Statia permite alimentarea separata a circuitelor contorului, existand un circuit trifazat pentru tensiuni si un circuit trifazat pentru curenti. Generatoarele trifazate pentru cele doua sisteme trifazate sunt actionate de un motor de c.c. cu excitatie separata, putandu-se modifica frecventa formelor de unda. Pozitia statorului unuia din generatoare se poate modifica, asigurand posibilitatea varierii fazei intre sistemul trifazat de curenti si sistemul trifazat de tensiuni. Modul de lucru se va explica in laborator.

Metoda de verificare este tot putere-timp, iar schema montajului este prezentata in fig.4. Determinarea erorilor aparatului se realizeaza pentru aceleasi solicitari (curenti, tensiuni, defazaj) ca si la contorul monofazat. Se vor regla, la fiecare masurare, curenti echilibrati si tensiuni simetrice.

Puterea la care se face masurarea se determina ca suma a puterilor indicate de cele doua wattmetre:

unde:   

In functie de constantele wattmetrelor se vor determina deviatiile. Datele se trec in tabelul 2.

Tabel 2

Fig.4. Schema de verificare a contorului trifazat CA32.

ANEXA

Limitele erorilor relative ale contoarelor de energie