CATEGORII DOCUMENTE |
Aeronautica | Comunicatii | Electronica electricitate | Merceologie | Tehnica mecanica |
Masurarea energiei electrice
1. Energia electrica reprezinta insumarea in timp a puterii si este masurata cu ajutorul unor aparate cu indicare numerica numite contoare.Intrucat energia electrica reprezinta integrala puterii ( active sau reactive ) in timp , rezulta ca orice contor trebuie sa contina in mod obligatoriu:
Unul sau mai multe dispozitive wattmetrice de masurare a puterii active
Un dispozitiv integrator, cu rol de a insuma in timp puterea masurata;
Un dispozitiv (mecanism) indicator
Dupa principiul constructive ,contoarele de energie pot fi :
contoare electrodinamice utilizate in curent continuu
contoare cu inductie utilizate in curent alternativ
In functie de marimea masurata deosebim:
contoare de energie activa
contoare de energie reactiva
Contorul electric fiind un aparat integrator , indicatia se obtine cu ajutorul unui mecanism de inregistrare, actionat prin surub-melc de catre axul discului de aluminiu.Energia consumata este afisata direct in unitatile de energie (frecvent in KWH).
Pentru masurarea energiei active in curent alternative monofazat se folosesc contoare cu inductie monofazate , iar pentru masurarea energiei active in circuite trifazate se utilizeaza contoare trifazate ( in general cu trei dispozitive de masurat). Contoarele cu inductie se construiesc cu valori nominale pana la 650 V si 100 A, pentru legare directa in circuit si de asemenea cu valori de 100V si 5A pentru conectare prin intermendiul transformatoarelor de masura de tensiuni si curenti mari
Pentru masurarea energiei electrice intr-un sistem trifazat se utilizeaza contoare trifazate cu un element de rotatie , cu doua elemente de rotatie sau contoate trifazate cu trei elemente de rotatie.
In cazul tensiunilor si curentilor consumatorilor mai mari decat valorile nominale, contoarele se conecteaza la secundarele transformatoarelor de masura.
1.2 Tipuri de contoare
Contorul cu inductie monofazat
Principiul de functionare a contorului electric monofazat se bazeaza pe interactiunea dintre doua sau mau multe fluxuri .Contorul monofazat se compune dintr-o bobina cu Ni spire strabatuta de Ii=I ce reprezinta curentul de circuit.Bobina de curent creeaza un flux i, iar bibina de tensiune cu Nu spire strabatuta de curentul Iu, creeaza la randul sau fluxul u.Curentul Iu este practic decalat cu 90s in urma tensiunii u. Intre cei doi curenti vom avea decalajul φ=π/2-φ unde φ reprezinta decalajul intre tensiunea U si curentul I al receptorului . Fluxurile 1 si 2 sunt proportionale si in faza cu, curentii care le produc strabat discut metallic si determina cuplul activ M=KiIiIusinψ unde Ii=I; Iu=U/WL; ψ= π/2-φ
Cuplul rezistent se produce la rotirea discului de aluminiu intre poli unui magnet permanent ; miscarea de rotatie a discului este uniforma cand cele doua cupluri sunt egale M=Mr
Integrand pe un interval de timp de la zero la t' se va determina energia consumata in acel interval: Nt=KcWa
Contoarele trifazate pentru circuite cu trei conductoate au doua sisteme motoare (electromagnet-disc) pe ax comun, iar cele pentru circuite cu patru conductoare ( cu trei faze si nul ) au trei sisteme motoare pe ax comun.
Contoarele sunt inchise intr-o cutie de tabla de forma paralelipipedica . Cutia de borne poate fi separate sau in corp comun cu contorul.Carcasa contorului si cutia de borne se sigileaza.
Pe partea frontala a aparatului se gaseste placa indicatoare , pe care trebuie sa fie inscrise : unitatile de masura,marca fabricii, denumirea aparatului , tipul, clasa de precizie, anul fabricatiei, numarul de fabricatie, frecventa, tensiunea,curentul in bobinaj sau raportul dintre curentul maxim al circuitului si al bobinajului, precum si constanta aparatului adica numarul de ture ale discului pentru unitatea de masura.
Kwh
a
Kwh
b
Cadranul contorului activ:
a-de la sutimi de kwh pana la mii de kwh
b-de la kwh la zeci de mii kwh
Notatii pe placa unui contor
Tarifarea diferentiala a energiei constituie o parghie importanta privind cointeresarea consumatorilor in utilizarea rationala a energiei electrice.
Datorita consumurilor de varf in anumite perioade in timpul celor 24 de ore apare necesitatea masurarii diferentiale a energiei si anume inregistrarea consumului de energie cu un tarif mai ridicat pentru perioada de varf de sarcina .
Dintre contoarele cu tarife speciale amintim:
Cele tre tarife sunt:
Contoare cu plata anticipata care au un singur mecanism integrator si un mecanism auxiliar , ce conecteaza consumatorii la retea numai la introducerea in contor a unei monezi, moment in care se pune in functiune si contorul pentru inregistrarea energiei consumate .
Prin evidentierea energiei electrice se intelege determinarea la termene bine stabilite a valorii marimilor electrice care se iau in consideratie la fixarea taxelor pentru energia absorbita de diferiti consumatori de la reteaua distributoare .
Prin decontarea energiei electrice se intelege calculul si incasarea taxei pentru energia electrica livrata consumatorilor
Caracteristicile electrice
GENERALITATI :Contoarele electrice monofazate tip nCM4 sunt contoare de
inductie destinate masurarii energiei electrice in retele monofazate cu 2
sau 3 fire. CARACTERISTICI
TEHNICE: Caracteristici
climatice
Contorul electric monofazat
Contoarele electrice monofazate corespund cerintelor tehnice prevazute in
standardele SR EN 60521, CEI IEC 62053-11. Contorul are certificat de
aprobare de model elaborat de PTB
Valori nominale
- Tensiune de
referinta*,
- Curent de baza*, Ib: 2,5; 5; 10;
15; 20; 25 A
- Curent maxim: 120, 200, 300,
400 %Ib
- Frecventa de referinta, fr: 50, 60 Hz
- Cuplu nominal: min. 4,5 10E-4 Nm
- Viteza nominala rotor: min. 13,2; max. 35,2 rot/min.
* Alte valori la cerere
- Domeniul de
temperatura operational: (-4070)C
- Temperatura de depozitare si transport: (-5080) C
- Umiditate relativa la 20C: max.
95%
Valori nominale Valoare T-2CA32 T-2CR32 Tensiune
de referinta*, 3x100, 3x100, Curent
de baza, Ib [A] Curent
maxim, [%Ib] Frecventa
de referinta, fr [Hz] Cuplu
nominal, [10E-4 Nm] min. 9 NOTA: Curent nominal
(secundar), In: 1, 5 A Valoare T-2CA43 T-2CA43P T-2CR43 Tensiune
de referinta*, 3x230/400, 3x230/400 3x230/400 Curent
de baza, Ib [A] Curent
maxim**, Imax [%Ib] Frecventa
de referinta, fr [Hz] Cuplu
nominal, [10E-4 Nm] min. 9 NOTA:
Curent nominal (secundar), In: 1, 5 A
Contoare
pentru retele cu 3 fire
3x400
3x400
Contoare pentru retele cu 4 fire
3x120/208
* Curentul maxim, Imax pentru Ib = 60 A este 125 A
Scheme de montaj ale contoarelor de energie activa
a) contor monofazat in circuit de faza si nul
b) contor trifazat in circuit cu trei faze si nul Contoarele cu inductie ca de altfel toate aparatele cu
inductie se folosesc numai in curent alternativ
Energia reactiva In circuitele monofazate in care circula de obicei puteri reactive reduse, nu se practica masurarea energiei reactiva.
In circuitele trifazate, energia reactiva se masoara cu contoare de inductie pentru energie reactiva.
Contoarele de energie reactiva , difera de contoarele de energie active prin schema de montaj, precum si orin indicatiile de pe cadran si placa indicatoare, principiul de functionare fiind acelasi.
Acestea se monteaza pe partea de joasa tensiune a posturilor de transformare sau la consumatori de forta motoare , impreuna cu contoarele de energie activa.
III II I
Montajul contorului trifazat de energie reactiva prin intermediul transformatoarelor de curent.
Masurarea energiei electrice in circuite de curent continuu
Energia electrica in circuitele de curent continuu se masoara cu ajutorul contorului de tip electrodinamic.Bobina de curent a contorului este conectata in serie cu receptorul (R) de curent continuu, iar cea de tensiune in paralel.Cele doua bobine pot fi conectate dupa montajul amonte sau aval.
Bobina de curent a contorului este conectata in serie cu receptorul (R) de curent continuu ( bornele 1-3 )
Bobina de tensiune a contorului este conectata in paralel cu receptorul (R) de curent continuu (bornele 2-5 )
Conditii de exploatare a aparatelor pentru masurarea energiei electrice:
Pentru mentinerea preciziei de masurare a contoarelor cit si pentru a le ferii de deteriorari , instalarea, exploatarea si pastrarea lor trebuie sa se faca in anumite conditii.
Limitele de temperatura admise in exploatare sunt intre 15 si 40 C.
In apropierea lor nu trebuie sa existe corpuri magnetice.
Pentru instalarea lor se vor alege locuri lipsite de trepidatii si la adapost de eventualele deteriorari mecanice.
De obicei contoarele electrice se instaleaza in incaperi inchise.Daca totusi e necesara instalarea lor in aer liber, cum este cazul la posturile de transformare pe stalpi, instalatii de santier, contoarele se vor inchide in cutii de lemn sau de preferinta metalice.
In acest caz , pentru incalzire pet imp de iarna se prevede in interiorul cutiei o lampa cu incandescenta de 15 sau 25 W.
Cutiile se inchid cu lacat.Aparatele de masurat sunt sigilate pe cutia bornelor de catre persoanele insarcinate cu montarea si demontarea contoarelor.
Pentru garantarea preciziei indicatiilor sau inregistrarilor contoarele trebuie verificate periodic.
Verificarea se face cu un etalon, la tensiunile prevazute de Directia de Metrologie , la cererea unitatii distribuitoare de energie electrica sau a consumatorului.
1.4 Verificarea metrological a contoarelor
- 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.
. 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 Un, apoi la tensiunea 1,1 Un , 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 Un, fn, cos = 1 si un curent egal cu 0,5% In, 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 : Wm - 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 ;
- Cc este
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
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.
Nr. crt. |
I/In |
I |
P |
cos |
n |
T |
t | |||||||
A |
div. |
W/div |
W |
rot. |
s |
s | ||||||||
Se vor reprezenta grafic curbele erorilor functie de curent: =f(I/In)
Fig.2. Schema de principiu a instalatiei de verificare automata.
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.
. 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
I1 |
I2 |
I3 |
U12 |
U23 |
U31 |
cos |
A |
A |
A |
V |
V |
V | |
P1 |
P2 |
P |
n |
T |
t | |||
div |
W |
div |
W |
W |
rot |
s |
s | |
Fig.4. Schema de verificare a contorului trifazat CA32.
ANEXA
Limitele erorilor relative ale contoarelor de energie
Valoarea curentului, in procente, din valoarea curentului de baza |
Factorul de putere |
Limitele erorilor relative (%) clasa 0,5 clasa 1 clasa 2 |
||
(1 la 5)% | ||||
de la 10% pana la curentul maxim |
la 10% |
0,5 inductiv 0,8 capacitiv | |||
de la 20% pana la curentul maxim |
0,5 inductiv 0,8 capacitiv |
Energia electrica reprezinta capacitatea de actiune a unui sistem fizico-chimic. Energia electrica prezinta o serie de avantaje in comparatie cu alte forme de energie, si anume:
-producerea energiei electrice in centrale electrice are loc in conditii economice avantajoase;
Importanta energiei electrice. Viata moderna nu poate fi conceputa fara energie electrica. Astfel, cea mai mare parte a descoperirilor din ultimul secol nu ar fi fost realizate daca nu ar fi existat energia electrica
. Aceasta e folosita pretutindeni. Presupunand ca, brusc, am fi lipsiti de energie, iata ce s-ar intampla :
-lipsa luminii electrice
-caderea sistemelor informatice
-probleme imense cu transporturile (tramvaie, trenuri, avioane, masini cu sistem de aprindere etc.) ; cele care vor ramane, vor putea fi folosite doar in timpul zilei la capacitate maxima (lipsa luminii pentru faruri)
-un gol imens in domeniul comunicarii (telefoane de orice fel, aparate radio, TV, internet)
Si toate acestea doar la o privire fugara asupra importantei energiei.
Cap II Producerea energiei alternative
Modalitati de producere a energiei electrice
Exista numeroase modalitati de producere a energiei. Dintre acestea le amintesc pe cele alternative Energia solara - intens mediatizata ca o sursa de energie nepoluanta si gratuita, aceasta e departe de a furniza suficienta putere electrica
Energia eoliana - principalele caracteristici:
energie putina, nu e
Energia mareelor
Energia geotermala
Cele mai raspandite cai de producere a energiei electrice sunt prin intermediul hirdrocentralelor, termocentralelor si a atomocentralelor.
Cateva date statistice legate de productia de energie electrica
PRODUCTIA DE ENERGIE ELECTRICA PE TIPURI, SI PE TARI IN ANUL 1993
-milioane kWh-
|
Total |
Termo |
Hirdo |
Nucleara |
| ||||
| ||||
Belgia | ||||
Franta | ||||
| ||||
Norvegia | ||||
Polonia | ||||
| ||||
Fed. Rusa |
Asa
cum se observa din tabel, unele tari se bazeaza aproape exclusiv pe una din
cele trei variante. Astfel, in Franta, 73.2% din productia de energie e
realizata cu ajutorul atomocentralelor. In Polonia, 97.3% e realizata termic
(in termocentrale). In Norvegia, din total, 99.64% e din hidrocentrale. Romania
are 76.98% e obtinuta din termocentrale, restul in hidrocentrale (in anul
1994). Centrala atomica de
California conduce intreaga lume prin metodele alternative de producere a energiei prin sursele sale nepoluante: vant, soare si surse geotermale. In 1992, California detinea mai mult de jumatate din energia geotermala obtinuta, peste 80% din energia eoliana si 99% din capacitatea energiei solare obtinute la nivel global. Si totusi, acestea trei impreuna reprezinta mai putin de 6% din energia totala generata de California.
Potential, SUA ar putea indruma lumea in dezvoltarea unor surse noi de energie. Industria de aparare a SUA produce cele mai profesionale produse de inginerie, metale si calculatoare. Aceste cunostinte sunt necesare pentru a beneficia pe deplin de noile surse energetice din lume.
Cap III Protectia contra accidentelor prin electrocutare
Accidente prin electrocutare
Accidentele prin electrocutare sunt deosebit de periculoase intrucat de cele mai multe ori existenta tensiunii poate fi semnalata numai prin atingere, neputind fi perceputa de alte simturi ale omului .
In afara de atingerile directe , care reprezinta contactul direct al oamenilor cu parti care in mod normal se gasesc sub tensiune se mai cunosc si atingerile indirecte. Acestea sunt cauzate de defecte de izolatie ce transmit un potential electric carcaselor aparatelor alactrice sau altor parti bune conductoare de electricitate care in conditii normale nu trebuie sa se gaseasca sub tensiune . Accidentele prin atingere indirecta sunt mai frecvente decat cele prin atingere directa , deoarece in primul caz omul nu se asteapta la aparitia tensiunii in parti considerate izolate din punct de vedere electric , dar ale caror izolatii se strapung in mod accidental .
Protectia prin legarea la pamant
Legarea la pamant este operatia prin care in mod voit se leaga la pamant parti metalice ale instalatiilor electrice care in mod normal nu se afla sub tensiune , dar care in mod accidental pot ajunge sub tensiune si cu care pot venii in contact oamenii.
Prin legarea la pamant a carcaselor metalice ale receptoarelor , se realizeaza o legatura electrica a acestora cu pamantul, cu o rezistenta electrica Rp mult mai mica decat rezistenta corpului omenesc Rh. Astfel prin atingerea de catre om a carcasei, curentul ia doua cai : prin instalatia de legare la pamant si prin corp.
Rezistenta Rh fiind mai mica decat Rp , curentul Ih care trece prin corp , va avea valoare mai mare decat curentul Ip care strabate instalatia de legare la pamant.Rezistenta Rp a instalatiei de legare la pamant trebuie sa fie atat de mica incat curentul Ih care trece prin corp sa fie sub valoare periculoasa.
Izolarea suplimentara de protectie
Izolarea suplimentara de protectie se aplica in plus fata de izolatia de lucru a instalatiei elecrice.Ea poate fi realizata prin izolarea omului fata de pamant sau elemente bune conducatoare de electricitate aflate in contact cu pamantul.( podele, paravane izolante )
Protectia prin inaccesibilitate
Protectia prin inaccesibilitate consta in amplasarea partilor metalice care pot ajunge accidental sub tensiune , la inaltimi sau distante inaccesibile oamenilor .
Aceasta protectie se mai poate realiza si prin ingrajduirea partilor metalice ce pot ajunge sub tensiune .
Cap IV Norme de protectie a muncii pentru instalatiile electrice
Toate instalatiile electrice trebuie astfel proiectate , construite, montate, exploatate, intretinute si reparate incat sa previna accidentele tehnice sau umane , ca urmare a accesului persoanelor neavizate in instalatii .
Instalatiile de tip interior sau cele exterioare trebuie ingradite, incuiate si prevazute cu indicatoare de securitate si avertizare.Accesul , montajul si reparatiile in instalatiile electrice se va face de catre personalul autorizat in instalatii electrice.Autorizarea se evidentiaza prin talonul de autorizare ce se elibereaza individual.Acest document trebuie sa se afle in permanenta asupra personalului autorizat in timpul programului de lucru .
Mijloacele de protecte utilizate in instalatiile electrice:
Cuprind aparatele , instrumentele, dispozitivele mobile si echipamentele care servesc pentru protejarea personalului impotriva electrocutarii si a efectelor actiunii arcului electric.
Mijloacele de protectie , utilizate in intslatiile electrice, se impart in urmatoarele categorii:
a) Mijloace de protectie electroizolante constind din :
- prajini electroizolante
- indicatoare de tensiune
- indicatoare de corespondenta a fazelor
- placi electroizolante
- teci electroizolante
- manusi electroizolante
b) Mijloace de protectie pentru delimitarea materiala a zonelor de lucru constind din :
- bariere rigide si extensibile
- benzi pentru imprejmuire
- indicatoare de securitate
c) Mijloace de protectie contra efectelor actiunii arcului electric constind din :
- ochelari sau viziere de protectie
Norme de protectie a muncii specifice la executarea de verificari si reparatii in laborator a aparatelor electrice.
Locurile de munca din cadrul laboratoarelor de verificare si reparatii a aparatelor electrice vor trebuii sa corespunda urmatoarelor conditii:
pardoseli pe care se afla instalatii de reglaj si verificare sa fie sub conducatoare de electricitate
panourile metalice ale instalatiilor de reglaj si verificare se vor lega la nul si la pamant
Lucrarile de verificare si reparatii in laborator a aparatelor electrice se executa in baza de dispozitii verbale potrivit sarcinilor de serviciu .
Cordoanele folosite pentru racordarea aparatelor vor fi din conductoare de cupru flexibile , izolate prevazute la capete cu banana , papuci sau cleme , avand partile de apucare izolate curespunzator .
Punerea sub tensiune a instalatiilor de reglaj si verificare se va face dupa terminarea montajului si avertizarea personalului . Este interzisa interventia personalului la aparatele de verificat, la partile aflate sub tensiune , atata timp cat instalatia respetiva nu s-a deconectat de la retea .
Politica de confidentialitate | Termeni si conditii de utilizare |
Vizualizari: 5472
Importanta:
Termeni si conditii de utilizare | Contact
© SCRIGROUP 2024 . All rights reserved