Электронные счетчики активной энергии

Электронные счетчики активной энергии (ЭС) строятся на основе преобразователя мощности с последующим интегрированием его входной величины в соответствии с зависимостью

.

Мгновенная мощность, потребляемая нагрузкой р(t) = u(t)×i(t)×cosj(t), преобразуется в преобразователе «мощность – напряжение» 1 (рис. 3.16) в постоянное напряжение U_вых, величина которого пропорциональна потребляемой активной мощности.

В преобразователе «напряжение – частота» 2 это напряжение преобразуется в частоту импульсов, которая также оказывается пропорциональна активной мощности Р. Выходные импульсы подсчитываются (интегрируются) счетчиком импульсов 3. Следовательно, показания электронного счетчика импульсов 3 пропорциональны активной энергии W.

Электронные счетчики активной энергии переменного тока имеют классы точности 0.2; 1,0 и 2.0.

При выборе ЭС необходимо учитывать его функциональные возможности, точностные, надежностные, конструктивные характеристики, помехоустойчивость, возможность встраивания в существующую инфраструктуру, цену и т.д.

Для сравнения качества ЭС необходимо обращать особое внимание на следующие основные метрологические и эксплуатационные характеристики:

- среднее время наработки до отказа (СВНО);

- межповерочный интервал (МПИ);

- средний срок службы (Т_сл);

- масса;

- диапазон рабочих температур или минимальная рабочая температура, т.к. обычнго необходимая верхняя рабочая температура обеспечивается в пределах от +45 до +60⁰С.

В табл. 1 представлены перечисленные выше параметры пяти типов ЭС.

Таблица 1

Параметры	Ф6803	СЭТ3	СЭМ01	СЦЭТТ-11	Alpha
СВНО, т.час	2,3		2,3
Тсл, лет
Минимальная температура, ^0С	-40	-20	-20	-20	-40
МПИ, лет
Погрешность, %					0,2
Потребление, ВА					3,6
Масса, кг				0,6	2,8

 

Большинство современных ЭС снабжаются телеметрическим выходом с помощью оптоэлектронной пары, который гальванически развязан от остальных цепей счетчика.

Электронные счетчики также применяются для измерения энергии в цепях постоянного тока. Различают счетчики киловатт-часов, счетчики ампер-часов и счетчики вольт-часов. Счетчики ампер- и вольт-часов работают на основе преобразователей тока в частоту или напряжения в частоту с последующим счетом импульсов электронным счетчиком импульсов.

 

ЭЛЕКТРОННЫЕ ОММЕТРЫ

В основе работы электронных омметров лежит преобразование измеряемого сопротивления R_x в функционально связанное с ним напряжение постоянного тока, которое подается на магнитоэлектрический измерительный механизм (см. § 3.3, п.1). При этом шкала измерительного механизма градуируется в единицах сопротивления.

Наибольшее распространение получили схемы омметров (рис. 3.17) с источником стабильного напряжения U₀ 1, с усилителем постоянного тока 2 и измерительным механизмом 3.

Усилитель постоянного напряжения имеет большое входное сопротивление, поэтому, пренебрегая его шунтирующим действием, имеем

,

где α – угол отклонения измерительного прибора 3, k – коэффициент преобразования усилителя и измерительного прибора, U_x – напряжение, связанное функционально с измеряемым сопротивлением R_x, R₀ – известное (образцовое) сопротивление.

Из уравнения шкалы видно, что в широком диапазоне измеряемых сопротивлений, шкала таких омметров неравномерна. Для повышения точности измерения диапазон разбивают на поддиапазоны, каждому из которых соответствует свое значение R₀. Вместо усилителя постоянного тока могут применяться операционные усилители.

Рассмотренная схема применяется в универсальных вольтметрах типа В7-17, В7-22А и другие. Диапазоны измерения сопротивлений от 10 Ом до 1000 МОм, основная погрешность не превышает ±2.5 %.

В электронных тераомметрах измеряющих сопротивление до 10¹² Ом, для уменьшения погрешностей применяют другое включение R_x и R₀, т.е. R_x и R₀ меняются местами, чтобы не применять большие сопротивления R₀. Шкала такого тераомметра тоже неравномерна, поскольку уравнение шкалы принимает вид: , где S_U – чувствительность прибора по напряжению магнитоэлектрической системы 3.

 

ЭЛЕКТРОННЫЕ ОСЦИЛЛОГРАФЫ

Электронные осциллографы применяются для наблюдения, регистрации и измерения изменяющихся процессов во времени. Наиболее распространены универсальные осцил-лографы предназначенные для наблюдения и измерения периодических и непериодических сигналов непрерывного и импульсного характера в широком (до 100 МГц) диапазоне частот.

В зависимости от качества воспроизведения прямоугольных импульсов, от точности измерения времени, частоты и амплитуды все универсальные осциллографы делятся на три класса точности с пределом допускаемых погрешностей ±3%, ±5%, ±10%. Эти осциллографы снабжаются стабильными калибро-вочными генераторами прямоугольных импульсов. Например, в осциллографе типа С1-68 (кл. III) имеется калибровочный генератор с амплитудой импульсов 0.1 В и с частотой следования этих импульсов 2 кГц.

Принцип работы электронных осциллографов заключается в следующем (рис. 3.18). На горизонтально отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки 1 подается через усилитель 4 напряжение горизонтальной развертки, вырабатываемое генератором горизонтальной развертки 2. Это напряжение имеет линейно возрастающую форму для обеспечения равномерного хода луча слева направо. Наблюдаемый сигнал подается на вторую пару пластин (горизонтально расположенную) через усилитель вертикального отклонения 5. Т.о. осуществляется развертка по времени изучаемого сигнала. Для получения устойчивого изображения сигнала необходима его синхронизация с развертывающим (пилообразным) напряжением. Синхронизация осуществляется через блок синхронизации 3, обеспечивающий одновременный запуск генератора развертки 2 с приходом начала сигнала. При равенстве периодов развертки и исследуемого сигнала (Т_р=Т_с) изображение на экране будет неподвижно. Оно будет неподвижно и в общем случае: Т_р=nТ_с, где n – целое число, т.е. при кратности периодов (частот) развертки и сигнала. Режим синхронизации может быть внутренним или внешним. Генератор развертки может работать в двух режимах: непрерывном и ждущем.

При непрерывной развертке каждый последующий цикл пилообразного напряжения непрерывно следует за предыдущим. Для изучения импульсной последовательности большой скважности и непериодических импульсов используется ждущая развертка, при которой напряжение развертки подается на горизонтально отклоняющие пластины только тогда, когда исследуемый импульс поступает на вход вертикально отклоняющих пластин.

В некоторых случаях вместо линейной развертки используют круговую или спиральную.

 

 

МОСТЫ И КОМПЕНСАТОРЫ