Опыт 1. Поверка индукционного счётчика энергии

При поверке счётчика погрешность согласно ГОСТа определяется для различных режимов работы при выполнении следующих условий:

1) напряжение не должно отличаться от номинального более, чем
на ±1%;

2) частота тока не должна отличаться от номинальной более, чем
на 0,5%;

3) температура окружающего воздуха 20°± 3° С;

4) до определения погрешности счётчик должен находиться под напряжением не менее 60 мин., а в цепи тока – под каждой нагрузкой не менее 15 мин.;

5) напряжённость внешнего магнитного поля не должна превышать 80 А/м.

К методу испытаний предъявляются следующие требования:

1) предельная погрешность измерения истинного расхода энергии должна быть в три раза меньше допускаемой погрешности счётчика;

2) отклонение стрелки показывающих приборов, применяемых для определения относительной погрешности, должно быть не менее 1/3 шкалы;

3) при определении влияния напряжения мощность нагрузки должна меняться пропорционально напряжению при неизменном токе в последовательных обмотках;

4) время измерения определённого количества оборотов счётчика должно быть не менее 50 сек.

Согласно этим требованиям производится выбор метода и средств измерений, реализованных в схеме рис. 6.1.

По точности счётчики активной энергии делятся на классы 0,5; 1,0; 2,0; 2,5.

Для счётчиков класса 2,5 суммарная погрешность измерения мощности и времени не должна превышать 0,8%. Погрешность измерения секундомером времени протяжённостью порядка 50 – 60 с не превышает 0,2%, поэтому для измерения мощности используем ваттметр класса точности 0,5. В этом случае

δ_W = δ_P + δ_t ≤ 0,8%,

где δ_W, δ_P, δ_t – относительные погрешности измерения энергии, мощности и времени соответственно.

Для контроля величины напряжения можно использовать вольтметр электромагнитной или электродинамической системы класса точности 0,5 с пределом измерения U_m= 150В. При измерении этим прибором напряжения 127В (номинальное напряжение счётчика) максимально возможная погрешность будет равна

δ_U = = 0,6% <1%.

Класс точности амперметров не регламентируется ГОСТом, но в данной схеме используются амперметры класса точности 0,5 для того, чтобы можно было убедиться, что трансформатор тока высокого класса точности практически не вносит погрешности в измерение тока.

Порядок выполнения опыта

1 Рассчитать номинальную постоянную счётчика С₀.

2 Рассчитать и внести в табл.6.1 значения токов, напряжений и отсчётов по шкале ваттметра, которые необходимы для установки всех, указанных в таблице, значений мощности нагрузки. Количество оборотов диска счётчика n при нагрузке, равной 100% Р_Н, задаёт преподаватель. Остальные значения определяются в том же процентном отношении, что и соответствующая мощность нагрузки.

3 Произвести поверку счётчика, для чего:

3.1 Определить влияние изменения тока нагрузки при номинальном напряжении и соsφ=1, для этого:

3.1.1 Установить мощность нагрузки 100% Р_Н, для чего вначале ЛАТРом (рис.6.1) установить напряжение, равное номинальному напряжению поверяемого счётчика, а затем реостатами установить ток, соответствующий номинальной мощности счётчика. Точность установки мощности контролировать только по показанию ваттметра, при этом ток и

сosφ могут незначительно отличаться от требуемых значений.

3.1.2 Секундомером измерить время заданного числа оборотов n при данной нагрузке.

3.1.3 Рассчитать действительную постоянную С и определить относительную погрешность счётчика при этой нагрузке. Данные эксперимента и расчётов занести в табл.6.1.

Таблица 6.1

Харак-теристика нагрузки сosφ	Мощность нагрузки РН,%	Показания ваттметра Р	n, об.	t, с	I	U	C, Вт·с/об	δ, %
дел.	Вт	IН, %	А	UН, %	В
0.5
самоход

3.1.4 Повторить действия, указанные в п. 3.1.1– 3.1.3 для нагрузок 80, 50, 20 и 115% Р_Н.

Примечания:

1) При поверке счётчика под нагрузкой 115% PН амперметры будут перегружены, однако такая перегрузка для электромагнитных приборов допустима. 2) В процессе работы пределы измерения приборов изменять только после отключения схемы.

3.2 Определить влияние изменения напряжения питания при соsφ=1 и номинальном токе, для чего:

3.2.1 Установить мощность нагрузки, равную 110% P_Н. Для этого ЛАТРом установить напряжение 110% U_Н, а реостатами R₁ и R₂ – ток в токовой цепи счётчика, равный I_Н.

3.2.2 Повторить действия согласно п.3.1.2– 3.1.3.

3.2.3 Уменьшить напряжение на выходе ЛАТРа до 0, сопротивления реостатов увеличить до максимального значения.

3.3 Определить влияние изменения характера нагрузки, для чего:

3.3.1 Тумблером К включить дроссель в цепь нагрузки и при номинальном напряжении питания реостатами R₁ и R₂ установить , а активную мощность нагрузки, равную 50% P_Н (при показании фазометра соsφ = 0,5).

3.3.2 Повторить действия, описанные в п. 3.1.2–3.1.3, 3.2.3. Выключить ЛАТР из сети.

3.4 Проверить наличие самохода счётчика, для чего:

3.4.1 Разорвать цепь нагрузки, сняв, например, провод, соединяющий реостаты R₁ и R₂.

3.4.2 Включить ЛАТР в сеть и установить напряжение 110% U_Н.

3.4.3 В течении 1–2 минут проследить за движением диска счётчика. Если диск остановится, не сделав более одного оборота, самоход отсутствует.

3.4.4 Уменьшить ЛАТРом напряжение до 0 и выключить его из сети.

4 По результатам экспериментов сделать вывод о соответствии счётчика его классу точности. Для счётчиков активной энергии класса 2.5 относительные погрешности имеют следующие значения:

4.1 При соsφ=1 и токе I=0,1I_Н погрешность не должна превышать ±3,5% и при токе от 10 до 150% от номинального не должна превышать ±2,5%.

4.2 При соsφ=0,5 и токе от 20 до 150% от номинального погрешность не должна превышать ±4%.

4.3 Погрешности счётчиков при отклонении напряжения на ±10% от номинального не должны превышать ±1,5% при соsφ=1 и номинальном токе.

4.4 При отсутствии тока в токовой обмотке счётчика и при напряжении от 80 до 110% от номинального диск счётчика не должен делать более одного оборота.

5 По результатам эксперимента (табл. 6.1) построить зависимость погрешности счётчика от мощности нагрузки δ = f(P). В табл.6.2 внести основные характеристики используемых в схеме приборов и преобразователей.

Таблица 6.2

Наименование элемента схемы	Тип	Система	Класс точности	IН	UН	RН	Постоянная прибора

Содержание отчёта

В отчёте должны быть представлены: принципиальная электрическая схема поверки счётчика (рис. 6.1), табл. 6.1 и 6.2, кривая зависимости

погрешности счётчика от мощности δ = f(P).

Контрольные вопросы

1 Какие приборы необходимы для поверки счётчика, каково их назначение, как выбирается их класс точности и предел измерения по заданной величине предельной погрешности измерения?

2 Каково устройство и принцип действия индукционного счётчика активной энергии?

3 Какие моменты действуют на диск индукционного счётчика?

4 Как уменьшают влияние момента трения в счётчике?

5 Что собой представляет самоход счётчика, каковы причины его возникновения и как он устраняется?

6 Какова методика поверки счётчика активной энергии?

7 Каковы требования ГОСТа по поверке счётчиков энергии?

8 Устройство и принцип действия ваттметра электродинамической системы.

9 Трансформаторы тока и напряжения: назначение, коэффициенты трансформации, режимы работы.

Литература

1 Основы метрологии и электрические измерения / Под ред. Е.М. Душина. – Л.: Энергоатомиздат, 1987. – С. 103–108, 128–135, 144–146, 400–403.

2 Основы электроизмерительной техники / Под ред. М.И. Левина. –М.: Энергия, 1972. – С.110–112, 388–399.

3 Электрические измерения / Под ред. В.Н. Малиновского.– М.: Энергоатомиздат, 1983. – С. 110–112, 182–194.

Навчальне видання

 

Методичні вказівки до лабораторних робіт
«Основи метрології та вимірювальної техніки»

для студентів електротехнічних спеціальностей

денної та заочної форм навчання

 

Російською мовою

 

 

Укладачі: ДЯКІН Віктор Іванович,

БОНДАРЕНКО Валерій Іванович,

 

 

Відповідальний за випуск С.І. Кондрашов

 

Роботу до друку рекомендував О.Г. Глєбова

 

 

В авторський редакції

 

 

План 2007 р., п.

 

Підписано до друку. Формат 60´84 1/16. Папір офсет. Друк – ризографія. Гарнітура Таймс. Умов. друк. арк. 5,5. Обл. - вид. арк. 5,67.
Наклад прим. Зам. №. Ціна договірна.

________________________________________________________________

Видавничий центр НТУ “ХПІ”, 61002, Харків, вул. Фрунзе, 21

Свідоцтво про державну реєстрацію ДК №196 від 10.07.2000р..

Друкарня НТУ “ХПІ”