Зміст:
- Як вимірювати струм і напруга
- Маркування трифазних лічильників
- Обережно при купівлі!
Трансформатори струму зазвичай використовуються для узгодження. Наприклад, споживач характеризується великою потужністю. У цьому випадку включати лічильник безпосередньо в ланцюг було б небезпечно, тому що він може згоріти. Особливо це стосується вимірювальних приладів з низькоомним входом. Струм тоді зростає, і цей процес треба якось обмежити. Ми розглянемо сьогодні, як підключити трифазний лічильник через трансформатори струму і навіщо це потрібно. Причому все спробуємо пояснити буквально на пальцях.
Як вимірювати струм і напруга
У промислових масштабах споживання струму дуже велике. І якщо в місцевій мережі зазвичай вважають напруга постійним, то в цілому по сектору цеху значення може значно відрізнятися. Це тому ще відбувається, що не завжди навантаження всіх фаз однакова. У той же час джерела живлення проектують під прямо протилежні вимоги. І хоча неоднакова навантаження фаз може згубно позначитися на постачальника, ніхто про це не замислюється. Ось чому одна з обмоток трансформатора на підстанції може «зникнути». В цьому випадку струм не пропаде зовсім, просто знизиться напруга. Але фабрика платить за потужність! А якщо струм споживання дорівнює, припустимо, 100 А, то від вольтажу багато залежить.
Принцип вимірів
Дивіться! Припустимо, що діюче значення напруги становить 220 В. В цьому випадку споживана потужність складе: 220 х 100 = 22 кВт. Але варто тільки напрузі впасти на 15%, як при тім же струмі користь для споживача зменшиться пропорційно. Ось чому в промислових мережах на 380 В, де є цілих три фази з діючим значенням напруги 220 В у кожній прийнято вимірювати відразу обидва параметра. А потім лічильник проводить множення і знаходить, скільки потрібно заплатити за використання електричної енергії. (Див. також: Як підключити трансформатор струму)
У зв’язку з цим є своя специфіка у даному випадку. Всі трифазні лічильники включають всередині себе дві складові:
У багатьох відразу ж виникає питання: напевно, якщо підключити трифазний лічильник через трансформатори струму, то його свідчення як-то зміняться в порівнянні з тим випадком, коли вимірювач врубається в мережу безпосередньо? В саму точку! Тому прийшла пора сказати, що трифазні (та інші) лічильники можуть бути як придатні для роботи з вимірювальними трансформаторами, так і повністю непридатні. А дізнатися про це можна за маркування, що проводиться згідно з ГОСТ 25372-95. І вже тут з’являється перша для нас корисна інформація. Подивіться на наш малюнок, де показано, як виглядає на схемі трансформатор струму:
Схема трансформаторного струму
- Перша відмінність помітно відразу. Трансформатор струму більше схожий на якийсь дросель або звичайну індуктивність, перекреслену прямою лінією по всій довжині.
- Насправді витками схематично показана вторинна обмотка з малим струмом. А коефіцієнт трансформації вибирається відповідно до маркування, зазначеної на корпусі трифазного лічильника. Тобто не можна взяти і включити в один ланцюг прилади абсолютно різного класу.
- Навантаження у вигляді електродвигунів, зварювальних апаратів та ін. підключається до жирної прямій лінії.
Ми вважаємо, що багато що вже і так зрозуміло, але пояснимо ще окремо. Котушка струму трифазного лічильника підключається прямо в ланцюг вторинної обмотки трансформатора, причому прийнято один з кінців виводити на нейтраль. Це може бути зроблено, як зовні (своїми руками), так і всередині корпусу. А як саме потрібно робити, зазвичай вказується на схемі підключення трифазного лічильника через трансформатори струму, яка наведена найчастіше де-небудь на шильдику. Огляньте гарненько прилад, щоб знайти щось подібне.
Другим моментом є підключення котушки напруги. Вона врубається паралельно подається на первинну обмотку трансформатора струму фази. А другий кінець, так само, як і з першою котушкою, виходить на нейтраль (нульовий провід). Це досить складно для розуміння, тому дивіться ілюстрацію на тому ж рисунку, де ми окреслили досить докладно цей момент: куди і що потрібно стикувати, якщо виникла необхідність підключати трансформатори струму. Для простоти ми зробили дроти різного кольору, дивіться:
Тахометр
Отже, підсумуємо: щоб провести підключення електролічильника через трансформатори струму, потрібно враховувати маркування приладу. Саме там наводяться потрібні коефіцієнти. Згідно з ним вибираються трансформатори струму. Крім того трифазні лічильники часто бувають комбінованими. Тобто допускають підключення без трансформаторів струму. У цьому випадку на корпусі зазвичай даються робочі значення, а в дужках граничні. Наприклад, 5 (10) А Це значить, що номінальний струм (однієї фази) може становити 5 А, а граничний – 10. І ніяк не інакше.
Тепер про особливості схемотехніки. У трифазних мережах без нейтралі струм витікає з споживача через вільну фазу, де в даному випадку нуль або потрібна полярність. Тому, потрібно враховувати напрям магнітного поля в котушці, щоб правильно оцінити витрата енергії. В цьому плані немає гарантії, що трифазний лічильник для ланцюгів з нейтраллю буде працювати правильно. У підсумку рекомендується все-таки вимірювач вибирати строго відповідно до існуючих умов. (Див. також: Пристрій і принцип роботи генератора змінного струму)
Маркування трифазних лічильників
Ми наводимо цю інформацію не тому навіть, що багато полінуються відкрити ГОСТ 25372-95. Справа в тому, що навіть для випускника спеціалізованого Вузу наведені позначення можуть видатися справжньою фількіною грамотою. Чого вже говорити про більшість людей. Отже, коротко розберемо, як ведеться маркування лічильників енергії:
Трифазний лічильник
По-перше, трифазний лічильник, що підключається через трансформатор струму, характеризується особливим знаком (але тільки не для приладів з первинним рахунковим механізмом). Ми розглядаємо це так детально, тому що саме цей клас пристроїв знаходиться в області потрапляння сьогоднішнього огляду. Трифазний лічильник в цьому випадку на корпусі має маркування з двох взаємно пересічних кіл зі схематичним відводами від кожного вгору і вниз. І навіть з ГОСТ видно, що вони бувають чотирьох видів. А саме: з вторинним рахунковим механізмом, зі змішаним рахунковим механізмом (і змінними можуть бути або струм або напруга), з первинним рахунковим механізмом.
Розшифровка даних понять дана, наприклад, ГОСТ 6570-96. І хоча він не діє на території РФ, для нас це не має великого значення, тому що ми цікавимося зараз тільки термінологією, яка залишається непорушною. Отже, коли говорять про первинний лічильник електричної енергії, то мається на увазі прилад, який вже враховує коефіцієнти трансформаторів струму. Це означає, що його свідчення можна знімати безпосередньо і віддавати постачальнику для оплати. Якщо ж механізм вимірювання трифазних лічильників, що підключаються через трансформатори струму, вторинний, то доведеться взяти калькулятор і зайнятися множенням на коефіцієнт. Розмір цієї цифри зазвичай вказаний.
У природі також трапляються і трифазні лічильники зі змішаним механізмом реєстрації показань. У цьому випадку вважається, що враховується коефіцієнт трансформації лише одного параметра. Це може бути або напругу, або струм. Тому показання приладу також потрібно коригувати вручну перед тим, як оплатити рахунки. А тепер трохи про маркування.
На головному щитку зазвичай стоїть коефіцієнт трансформації у вигляді похилої чи звичайного дробу, який не врахований. Тобто, підсумовуючи сказане вище, для лічильника з вторинним механізмом реєстрації тут наводити, власне, нічого. І тоді біля значка з двох кіл стоять тільки номінали напруги і струму. Якщо механізм вимірювання змішаний, і присутній змінний первинний струм (як це зазвичай і буває), то в чисельнику і знаменнику буде стояти напруга. В іншому випадку все буде навпаки, але в побуті таке зустрічається рідко. У лічильника з первинним рахунковим механізмом коефіцієнти дані для струму, і для напруги. Як вже було сказано вище, в цьому випадку виходять готові свідчення, які можна здавати для оплати.
Отже, саме трифазні лічильники електричного струму з вторинним механізмом вимірювання найбільш кращі з точки зору простоти використання. А як розпізнати такі прямо на прилавку магазину (навіть не заглядаючи в паспорт), вже повинно бути зрозуміло. Що ще? Зараз ми говорили про основний щиток. Крім того значок з кіл може бути присутнім на циферблаті. А на додатковому щитку показуються невраховані коефіцієнти трансформації, а поруч наводяться коефіцієнти для множення показань і отримання потрібних цифр. Оскільки у трифазних лічильників електричної енергії з первинним рахунковим механізмом всі і так вже враховано, то вони в цьому плані повністю чисті. Тобто додатковий щиток може бути відсутні або не містить ніякої інформації.
Обережно при купівлі!
Зверніть увагу, що трифазні лічильники електричної енергії бувають різними… параметру реєстрації. Зокрема, ми користуємося тими, які оцінюють повну енергію. А буває якась інша? Так! Коли йде підключення 3х-фазного лічильника через трансформатори струму це особливо добре видно. Все відбувається тому, що наявність індуктивних і ємнісних опорів викликає зсув фаз. І це здасться неймовірним, але струм починає текти не тільки від постачальника, але і назад до нього. Тобто виходить, що повна енергія враховує проходження реактивного струму, який ніякої корисної роботи в навантаженні не здійснює.
Споживач навіть може бути… генератором. У цьому сенсі мимоволі згадуєш анекдот про тих, хто закачує воду у водопровід. Для нас цікаво те, що реактивна потужність повністю паразитна. За рахунок її протікання струмів виникають втрати. У свою чергу знижується і активна потужність. В ідеалі реактивна потужність повинна бути як можна менше. Так ось! У магазині можна знайти прилади для вимірювання активної, реактивної, так і загальної потужності. Ми всі в більшості випадків користуємося саме останнім типом приладів. Ви ж дивіться, що саме треба зробити. Чи не дивуйтеся потім, що підключення трифазного лічильника Меркурій через трансформатори струму дає якийсь не той результат (завищений).
А ми на цьому прощаємося. Сподіваємося, що малюнки були корисні, а схема підключення трифазного лічильника через трансформатори струму зрозуміла тепер нашим читачам як відповідь на питання про те, скільки буде двічі по два. Додамо, що для кожної електричної ланцюга вводиться навіть поняття такого коефіцієнта, що характеризує величину реактивної потужності. А в цілому поняття це досить туманне, і далеко не кожному поясненню можна вірити (як ми переконалися, проінспектувавши кілька тематичних сайтів).