Как рассчитать электроэнергию с трансформаторами тока оставить комментарий

Понятие о коэффициенте трансформации

Для произведения рационального контроля электроэнергии на крупных объектах используется специальное оборудование, снижающее мощность на выходах электросчетчика. Данные устройства не соединены напрямую с электросетью здания, что обозначает невозможность прямого включения высоковольтного напряжения к общей электросети. Отсюда следует, чтобы минимизировать возникновение неисправностей надо уменьшать мощность с помощью трансформаторного оборудования. В таком случае электросчетчики зафиксируют нагрузку, сниженную в десятки раз. Полученные таким образом результаты и будут КТ, а, чтобы определить настоящий расход электричества, следует умножить показания электросчетчика на используемый расчетный коэффициент.

Виды электросчетчиков

Каждый хозяин, прежде чем совершить покупку оборудования для контроля расхода электроэнергии, должен понимать, что работа такого устройства будет зависеть от принципа действия. Именно принцип действия счетчиков электроэнергии разделяет их на два основных вида: электронные и индукционные. Электронные электрические счетчики всегда основываются на том, что проводят прямое измерение силы тока и напряжения на силовой линии, проходящей через систему. Шкала такого типа оборудования представляет собой электронный тип циферблата, а также имеет уникальную возможность сохранять значения потребленной электроэнергии во встроенной памяти.

В данном типе счетчика электроэнергии отсутствует механика, а сам ток будет проходить через микросхемы и полупроводники напрямую. К преимуществам данного типа оборудования относят его небольшой размер и вес, удобство в подключении, благодаря разнообразию производимых моделей. Электронные счетчики электроэнергии могут производиться специально для ведения одно- или двухтарифного учета. Их можно устанавливать в специальную автоматизированную систему для коммерческого учета потребляемого электричества.

Несмотря на то, что у данных приборов более широкий ассортимент функционала, чем у другого типа, его интерфейс достаточно простой и понятный. Благодаря цифровым значениям на шкале хозяева получают возможность точно считывать необходимую информацию с электронного счетчика. Данный вид считывающего оборудования имеет меньший гарантийный срок, поскольку он не так надежен как индукционный тип.

Индукционные электрические счетчики являются на текущий момент самыми распространенными. Они представляют собой механическую конструкцию, в которой установлено две специальные катушки – для тока и напряжения. Когда работает этот счетчик, то образовывается магнитное поле, которое и приводит эти катушки в движение. Диски, в свою очередь, начинают двигать шкалу со значениями на циферблате, что в результате выводит объем потребляемой электроэнергии.

Скорость работы системы будет напрямую зависеть от уровня напряжения в электрической сети. Чем больше будет значение мощности, чем выше будет и скорость оборота диска. При подсчете индукционный вид счетчиков энергоснабжения имеет погрешности при подсчете. Для того чтобы повысить класс точности показаний, потребуется дорогостоящая трата. Средний срок службы для такого оборудования обычно составляет около 15 лет.

Во время приобретения можно ознакомиться с техническим паспортом определенной модели электрического счетчика, чтобы узнать обо всех характеристиках и параметрах оборудования, которыми оно обладает. Это позволит подобрать оптимальный образец для вашего дома. Коэффициент трансформации электрического считывающего устройства напрямую не относится к самой конструкции, а является промежуточным показателем, которые преимущественно зависит от трансформатора.

grabber

6)
USB-оптопорт (VR-005, VR-005.1, VR-005.2)
Подходит для электросчетчиков Меркурий-201.8TLO, 203.2T, 204, 206, 208, 231(ш), 233, 234, 236, 238 содержащих оптопорт. Для подключения не требуется вскрытие клеммной коробки.

VR-005
Подробней

3000 руб.

VR-005.1
Подробней

4000 руб.
(обновленная версия)
VR-005.2
Подробней

4000 руб.
(обновленная версия)

Доставка (добавляется к стоимости товара):

1) Почта России 300 рублей (3-5 рабочих дней, выдается трекномер).
2) Самовывоз Н.Новгород

Как можно оплатить:

1) Оплата по счету. Обычно удобна предприятиям, работающим по безналу. Цена отправки включается в стоимость товара. Нужны реквизиты для выставления счета, адрес доставки, ФИО и тел. контактного лица. Запрос направляйте на электронную почту [email protected] (+79092833416)

2) Онлайн оплата картой любого банка (для физлиц).Выбирайте товар в магазине, оплачивайте картой. Мы на следующий день высылаем товар по указанным почтовым реквизитам.

Согласно «Номенклатуре продукции, в отношении которой законодательными актами Российской Федерации предусмотрена обязательная сертификация», введенной в действие Постановлением Госстандарта России от 30.07.2002 №64 (в редакции от 30.04.2009) и «Номенклатуре продукции подлежащей декларированию соответствия», введенной в действие Постановлением Госстандарта России от 30.07.2002 №4 (в редакции от 30.04.2009) продукция:
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ АНАЛОГО-ЦИФРОВЫЕ И ЦИФРОАНАЛОГОВЫЕ ПРОЧИЕ, код ОКП 40 5470:

— Преобразователь интерфейсов USB-RS485/CAN (модель VR-002)
— Преобразователь интерфейсов USB-IRDA (модель VR-001)
— Преобразователь интерфейсов USB-оптопорт (модель VR-005)

не подлежат обязательной сертификации и не подлежат декларированию соответствия.

Принцип работы измерительных трансформаторов

Внутренне устройство и метод работы трансформаторов тока базируется на простых принципах, схема несложная. Первичная обмотка катушки подключается последовательно, чтобы протекал фазовый нагрузочный ток. После возникает индукция электромагнитного поля, которая переходит на обмотку вторичной катушки. В последнюю врезают трехфазные трансформаторы.

Для уменьшения используется коэффициент трансформации, благодаря которому во второстепенную обмотку поступает меньшее количество электроэнергии. Так обеспечивается нормальная работа счетчика, а показатели на выходе необходимо умножать на число коэффициента, чтобы получилось истинное значение израсходованного напряжения.

Таким образом, трансформаторный механизм преобразует высокое напряжение на входе в приемлемое для счетчика. Оборудование работает при частоте в 50Гц и токе 5А. например, если устройство имеет предельный показатель нагрузки в 100А, данные на выходе умножаются на 20 (100 разделить на 5).

Благодаря переходникам обеспечивается защита счетчиков от перепадов напряжения, коротких замыканий, перегрузок. Более того, если сгорит трансформатор, его легче заменить, чем электротехнический счетчик.

При подключении стоит учитывать и некоторые недостатки. Наиболее распространенный вариант – не учитывается стартовое значение тока прибора учета. В таком случае счетчик просто не сможет начать работу.

Несоблюдение полярности при подключении – еще одна часто допускаемая ошибка. На входе катушки первичной обмотки находится две клеммы – одна для фазы L1, другая для нагрузки L2. Измерительная обмотка для катушки также оснащена двумя клеммами (И1 и И2). Кабель требуется подключать на соответствующие контакты, предварительно рассчитав предельную нагрузку.

Основной параметр трансформатора

Основной характеристикой любого трансформатора является коэффициент трансформации. Он определяется как отношение количества витков первичной обмотки к числу витков во вторичной обмотке. Кроме того, эта величина может быть рассчитана путем деления соответствующих показателей ЭДС в обмотках.

Формула

При наличии идеальных условий, когда отсутствуют электрические потери, решение вопроса, как определить коэффициент, осуществляется с помощью соотношения напряжений на зажимах каждой из обмоток. Если в трансформаторе имеется больше двух обмоток, данная величина рассчитывается поочередно для каждой обмотки.

В понижающих трансформаторах коэффициент трансформации будет выше единицы, в повышающих устройствах этот показатель составляет от 0 до 1. Фактически этот показатель определяет во сколько раз трансформатор напряжения понижает подаваемое напряжение. С его помощью можно определить правильность числа витков. Данный коэффициент определяется на всех имеющихся фазах и на каждом ответвлении сети. Полученные данные используются для расчетов, позволяют выявить обрывы проводов в обмотках и определить полярность каждой из них.

Определить реальный коэффициент трансформации тока трансформатора можно с использованием двух вольтметров. В трансформаторах с тремя обмотками измерения выполняются как минимум для двух пар обмоток с наименьшим током короткого замыкания. Если некоторые элементы трансформатора и ответвления закрыты кожухом, то определение коэффициента становится возможным только для зажимов обмоток, выведенных наружу.

В однофазных трансформаторах для расчета рабочего коэффициента трансформации используется специальная формула, в которой напряжение, подведенное к первичной цепи, делится на одновременно измеряемое напряжение во вторичной цепи. Для этого нужно заранее знать, в чем измеряется каждый показатель.

Запрещается подключение к обмоткам напряжения существенно выше или ниже номинального значения, указанного в паспорте трансформатора. Это приведет к росту погрешностей измерений вследствие потерь тока, потребляемого измерительным прибором, к которому подключается трехфазный трансформатор. Кроме того, на точность измерений влияет ток холостого хода. Для большинства устройств разработана специальная таблица, где указаны довольно точные данные, которые можно использовать при расчетах.

Измерения должны проводиться вольтметрами с классом точности 0,2-0,5. Более простое и быстрое определение коэффициента возможно с помощью специальных универсальных приборов, позволяющих обойтись без использования посторонних источников переменного напряжения.

Разновидности приборов учета электроэнергии

Счетчики являются многофункциональными устройствами для учета потребления, а также сохранения информации по потреблению электрической энергии. На сегодняшний день эксплуатируются три варианта приборов-счётчиков, предназначенных для учета расходуемой электрической энергии. К ним относятся индукционные, электронные и гибридные модели. Последний вариант наименее распространённый.

Механические или индукционные приборы учёта

Приборы такого типа состоят из двух катушек.

Первая катушка на напряжение ограничивает параметры переменного тока, преграждая помехи и образуя, в соответствии с напряжением, особый магнитный поток.

Вторая катушка на ток образует поток переменного типа.

К преимуществам механических моделей относятся высокая надежность и конструкционная простота, длительный эксплуатационный срок, независимости от перепадов напряжения и доступная стоимость. При выборе индукционных приборов нужно учитывать достаточно крупные габариты устройства.

Несмотря на широкое распространение, такое оборудование относится к устройствам малого класса точности и отличается повышенной энергоемкостью, а погрешности получаемых данных особенно хорошо заметны в условиях невысокой нагрузки на сеть.

Электронные приборы учёта

Модельный ряд электронных приборов отличается достаточно высокой стоимостью, которая вполне оправдана достойным качеством устройства, включая более высокий класс точности и способность функционировать в многотарифном режиме.

Принцип действия базируется на способе преобразования входных аналоговых сигналов в специальный цифровой код, расшифровываемый при помощи микроконтроллера.

Однофазный многофункциональный электронный счётчик электрической энергии DDS28U

Расшифрованные данные поступают на дисплей или так называемый оптический порт. Помимо высокой точности и многотарифной системы использования, к преимуществам можно отнести возможность ведения энергоучёта в двух направлениях, сохранение данных, возможность получения показаний в дистанционном режиме, а также долговечность и компактные размеры.

При выборе нужно учитывать основные недостатки таких моделей, которые представлены высокой чувствительностью к перепадам напряжения и отсутствием ремонтопригодности.

Гибридные приборы учёта

На сегодняшний день гибридные приборы учёта используются потребителями крайне редко. Такой промежуточный вариант счётчика электрической энергии имеет цифровой интерфейс, а измерительная часть устройства может быть представлена индукционным или электронным типом. Характерным является наличие механического вычислительного устройства.

Электронные или индукционные

Специалисты в области электротехники отмечают, что на сегодняшний день потребители отдают предпочтение электронным видам считывающих устройств, поскольку у них класс точности ниже, чем у индукционных устройств. Коэффициент трансформации счетчика влияет на точность конечных показаний. В среднем у индукционных образцов класс точности равен 2.5, тогда как у электронных – 2.0. Это означает, что погрешность показаний в результате работы электрического считывающего устройства электронного типа составляет до 2%, а у индукционного – 2,5%.

Именно по этой причине на данный момент чаще устанавливается электронное оборудование, так как оно позволяет больше сэкономить, получая показании точней. Специалисты настоятельно не рекомендуют устанавливать оборудование с завышенным значением коэффициента трансформации. В современной электротехнике принято использовать трансформаторы со статичным КТ, который гарантированно не будет изменяться при эксплуатации.

К таким электрическим счетчикам можно отнести Меркурий-230. Меркурий-230 производится на территории России и считается одним из лучших образцов для коммерческого и частного использования. Меркурий-230 может изготавливаться для одно- и друхтарифного плана. Обычно модель Меркурий-230 поддерживает трехфазную электрическую сеть. В среднем для Меркуия-230 гарантийный срок составляет 25 лет, что является оптимальным выбором при учете качества и цены. Меркурий-230 полностью соответствует ГОСТ стандартам.

Меркурий-230 имеет хороший класс точности и стабильно работает при значительных изменениях температуры в окружающей среде в течение всего срока эксплуатации устройства. Меркурий-230 позволяет обеспечить точное измерение текущих параметров электрической сети – частоту, коэффициент мощности, текущее значение фазного тока, напряжение.

Тарификатор Меркурия-230 позволяет одновременно учитывать показания по 4 тарифам в 16 временных зонах суток, а также для четырех типов дня. Меркурий-230 может учитывать активную электроэнергию прямого направления и полной ее мощности по фазам, сумме значений фаз с определением направления вектора полной мощности.

Начнем с классификации

Как и любой электроприбор, подобрать трансформатор можно по параметрам и установочным характеристикам:

• Назначение: измерительный, управляющие и лабораторные. Нас интересует, как подключить измерительный вариант.
• Номинальное напряжение первичной обмотки, один из основных параметров: до 1000 В или свыше 1000 В.
• Конструкция первичной обмотки. Одновитковые, многовитковые, стержневые, шинные, катушечные. От конструкции первички зависит способ монтажа.
• Способ установки: трансформаторы могут встраиваться в электроустановку, накладываться на силовые шины, монтироваться в распределительные шкафы или трансформаторные подстанции. Кроме того, существуют переносные приборы для организации контроля или временного учета электроэнергии.
• Тип монтажа: в зависимости от выбранного способа установки и подключения, монтаж может быть проходным или опорным. На иллюстрации проходной тип монтажа.
• Количество ступеней трансформации. При работе с высоким напряжением, может потребоваться каскадное снижение выходных параметров. При этом можно выбирать, куда подключать измерительные (управляющие) приборы: на один или несколько каскадов трансформации.
• Тип изоляции между обмотками и сердечником. Как и в обычных трансформаторах: сухая (керамика, бакелит, некоторые виды пластмасс) или мокрая (классическая бумажно-маслянная). Современные компактные трансформаторы заливаются компаундом. Параметр учитывается при выборе температурного режима эксплуатации: высокий нагрев или наружная установка при минусовых температурах.

Разновидности приборов учета электроэнергии

Все существующие сегодня счетчики, разделяют по принципу их действия, бывают трехфазные и однофазные. К сети их подключают не напрямую, между ними, в цепи, в большинстве случаев, присутствует трансформатор. Но возможно и прямое включение. Для сетей с напряжением до 380В, применяют приборы учета электроэнергии от 5 до 20А. Мы уже знаем, что коэффициент трансформации, это разница между напряжением на входе в трансформатор, и напряжением на его выходе.

На электросчётчик попадает чистая электроэнергия, имеющая постоянное значение. Сегодня прибегают к использованию двух основных разновидностей приборов учета. До середины девяностых годов прошлого века, монтировали в основном счетчики индукционного типа. Они продолжают работать и сегодня, но постепенно идет замена их на электронные счетчики (это утверждение касается и общедомового счетчика).

Счетчик индукционного типа имеет устаревшую конструкцию. В основе его работы, взаимодействие магнитных полей, продуцируемых в индуктивных катушках и диске, который в процессе вращения считывает расход электричества. Недостаток этих приборов состоит в том, что они не в состоянии обеспечить многотарифный учет. К тому же, нет возможности удаленной передачи данных.

В основе работы электронных счетчиков, лежат микросхемы, они напрямую преобразуют считываемые сигналы. В этих устройствах нет вращающихся частей, что значительно повышает их надежность и долговечность службы. Проще говоря, коэффициент трансформации счетчика, оказывает прямое влияние на точность выдаваемых им данных.

Раньше, показатели точности составляли 2.5, но приборы учета, используемые сегодня, имеют класс точности, на уровне 2.0. Такие высокие данные точности, имеет именно оборудование электронного типа. Сегодня повсеместно устанавливают только электронные счетчики, которые уверенно вытесняют индукционные.

Главное преимущество, технологически продвинутого оборудования, состоит в том, что они являются многотарифными. Такое обстоятельство позволяет не только учитывать суточный уровень потребления электроэнергии, но также и в соответствии с порой года. Смена тарифов контролируется автоматикой и производится автономно, не требуя вмешательства человека.

По типу изоляции

Трансформатор электротока может быть:

• с эпоксидной смолой или специальным лаком;
• в пластиковом корпусе;
• с твердой изоляцией из фарфора, бакелита. твердого пластика;
• с вязким составом (маслом);
• наполненные газом;
• с масляно-бумажной изоляцией.

Какие параметры учитывать

Для расчета показаний электросчетчика с трансформаторами тока важен коэффициент трансформации. Он может быть одноступенчатый или каскадный (многоступенчатый). Последний вид ТТ отличается наличием нескольких вторичных обмоток и большим количеством витков в первичной обмотке.

Нежелательно покупать ТТ со слишком высоким уровнем трансформации. При подобном выборе придется устанавливать счетчик на приемный вход. Более популярны преобразователи с одним коэффициентом, не меняющие показание во время эксплуатации. При их использовании проблема, как считаются показания счетчика электроэнергии, подключенного через трансформаторы тока, решается проще.

Расчет электроэнергии по счетчику с трансформаторами тока можно провести только в том случае, если известен коэффициент трансформации. Он должен быть указан в техдокументации, с которой продавался ТТ, и на корпусе. При подозрениях на неточности в отображаемых цифрах коэффициент можно посчитать самостоятельно.

Чтобы рассчитать коэффициент, необходимо подключить преобразователь к электротоку, создающему короткое замыкание во вторичной обмотке, и измерить, сколько ампер в ней.

Коэффициент трансформации – соотношение значений поданного электротока и проходящего во вторичной обмотке.

Например, если короткое замыкание вызвали 150 А, на вторичной обмотке 5 А, действительный коэффициент 30. Это более точное значение, чем номинальное, которое определяется по номинальному электротоку первичной и вторичной обмотки. Результат расчета показаний электросчетчика с трансформаторами тока более точный.

Разные виды трансформаторов и их коэффициенты

Хотя конструктивно преобразователи мало чем отличаются друг от друга, назначение их достаточно обширно. Существуют следующие виды трансформаторов, кроме рассмотренных:

• силовой;
• автотрансформатор;
• импульсный;
• сварочный;
• разделительный;
• согласующий;
• пик-трансформатор;
• сдвоенный дроссель;
• трансфлюксор;
• вращающийся;
• воздушный и масляный;
• трехфазный.

Особенностью автотрансформатора является отсутствие гальванической развязки, первичная и вторичная обмотка выполнены одним проводом, причем вторичная является частью первичной. Импульсный масштабирует короткие импульсные сигналы прямоугольной формы. Сварочный работает в режиме короткого замыкания. Разделительные используются там, где нужна особая безопасность по электротехнике: влажные помещения, помещения с большим количеством изделий из металла и подобное. Их k в основном равен 1.

Пик-трансформатор преобразует синусоидальное напряжение в импульсное. Сдвоенный дроссель – это две сдвоенные катушки, но по своим конструктивным особенностям относится к трансформаторам. Трансфлюксор содержит сердечник из магнитопровода, обладающего большой величиной остаточной намагниченности, что позволяет использовать его в качестве памяти. Вращающийся передает сигналы на вращающиеся объекты.

Воздушные и масляные трансформаторы отличаются способом охлаждения. Масляные применяются для масштабирования большой мощности. Трехфазные используются в трехфазной цепи.

Более подробную информацию можно узнать о коэффициенте трансформации трансформатора тока в таблице.

Номинальная вторичная нагрузка, В	3	5	10	15	20	30	40	50	60	75	100
Коэффициент, n	Номинальная предельная кратность
3000/5	37	31	25	20	17	13	11	9	8	6	5
4000/5	38	32	26	22	20	15	13	11	10	8	6
5000/5	38	29	25	22	20	16	14	12	11	10	8
6000/5	39	28	25	22	20	16	15	13	12	10	8
8000/5	38	21	20	19	18	14	14	13	12	11	9
10000/5	37	16	15	15	14	12	12	12	11	10	9
12000/5	39	20	19	18	18	12	15	14	13	12	11
14000/5	38	15	15	14	14	12	13	12	12	11	10
16000/5	36	15	14	13	13	12	10	10	10	9	9
18000/5	41	16	16	15	15	12	14	14	13	12	12

Почти у всех перечисленных приборов есть сердечник для передачи магнитного потока. Поток появляется благодаря движению электронов в каждом из витков обмотки, и силы токов не должны быть равны нулю. Коэффициент трансформации тока зависит и от вида сердечника:

Коэффициентом трансформации трансформаторов называется отношение напряжения обмотки высшего напряжения (ВН) к напряжению обмотки низшего напряжения (НН) при холостом ходе:

Где: Кл- коэффициент трансформации линейных напряжений;

U1 — линейное напряжение обмотки ВН;

U2 — линейное напряжение обмотки НН.

При определении коэффициента трансформации однородных трансформаторов или фазного коэффициента трансформации трехфазных

трансформаторов отношение напряжения можно приравнять к отношению чисел витков обмотки

где: Кф — фазный коэффициент трансформации;

U1ф,U2ф — фазные напряжения обмоток ВН и НН соответственно;

WI,W2 — число витков обмоток ВН и НН соответственно.

При измерении линейного коэффициента трансформации трехфазного трансформатора равенство отношения высшего и низшего линейных напряжения обмоток и соответственно числа витков ВН и НН сохраняется лишь при одинаковых группах соединения этих обмоток.

Если первичная и вторичная обмотки соединены по одинаковой схеме, например, обе в звезду, обе в треугольник и так далее, фазный и линейный коэффициенты трансформации равны друг другу. При различных схемах соединений обмоток, например, одной в звезду, а другой в треугольник, линейньй и фазный коэффициенты трансформации неодинаковы (они в данном случае отличаются друг от друга в 3 раз).

Определение коэффициента трансформации производится на всех ответвлениях обмоток и для вех фаз. Эти измерения, кроме проверки самого коэффициента трансформации дают возможность проверить также правильность установки переключателя напряжения на соответствующих ступенях, а также целостность обмоток.

Для определения коэффициента трансформации применяют метод двух вольтметров (рис.2)

Рис.2 Определение коэффициента трансформации.

Со стороны высокого напряжения (ВН) подводится трехфазовое напряжение 220 В и измеряется напряжение на вторичной обмотке.

Внимание! Напряжение подводится только к обмоткам ВН (А, В, С). Результаты измерений заносятся в таблицу 2

Пределы измерения вольтметров: PV1-250 В,PV2-15В

Пределы измерения вольтметров: PV1-250 В,PV2-15В

Результаты измерений заносятся в таблицу 2. Пределы измерения вольтметров: PV1-250 В,PV2-15В.

Примечание: В данной работе трансформатор имеет одно положение переключателя.

Коэффициент трансформации отдельных фаз, замеренных на одних и тех же ответвлениях не должен отличаться друг от друга более чем на 2%.