Схема включения трехфазного счетчика с трансформаторами тока: Подключение счетчика через трансформаторы

Подключение счетчика через трансформаторы тока

Добрый день, уважаемые читатели сайта «Заметки электрика».

Решил написать подробную статью на тему подключения счетчиков электроэнергии через трансформаторы тока (ТТ) и трансформаторы напряжения (ТН).

В статье про схемы подключения электросчетчиков прямого включения мы познакомились с подключением однофазных и трехфазных электросчетчиков прямого, или его еще называют, непосредственного включения в сеть. В той же статье я упоминал, что существует способ подключения электросчетчиков и через трансформаторы тока и напряжения.

Давайте рассмотрим на примере трехфазных счетчиков самые распространенные схемы.

Счетчики необходимы для учета электроэнергии потребителями в трехпроводных и четырехпроводных сетях переменного тока с частотой 50 (Гц).

Трехфазные счетчики электрической энергии выпускаются на напряжение 3х57,7/100 (В) или 3х230/400 (В).

Подключение счетчиков электрической энергии к вышеперечисленным сетям осуществляется через измерительные трансформаторы тока (ТТ) со вторичным током 5 (А) и трансформаторы напряжения (ТН) со вторичным напряжением 100 (В).

При подключении счетчика необходимо строго следить за полярностью начала и конца обмоток трансформаторов тока, как первичной (Л1 и Л2), так и вторичной (И1 и И2). Также необходимо соблюдать полярность обмоток трансформатора напряжения (подробнее об этом Вы можете почитать в статье про трансформатор напряжения НТМИ-10).

Все схемы подключения электросчетчиков в данной статье относятся, как к индукционным счетчикам, так и к электронным.

О том, как правильно выбрать трансформаторы тока и трансформаторы напряжения я расскажу Вам в следующей статье. Чтобы не пропустить выходы новых статей на сайте — подпишитесь на рассылку новостей.

Итак, приступим.

 

Схема подключения счетчика к трехфазной трехпроводной или четырехпроводной сети с помощью 3 трансформаторов тока и 3 трансформаторов напряжения

ТН1 — ТН3 — трансформаторы напряжения, ТТ1 — ТТ3 — трансформаторы тока.

Пунктиром на схеме показано соединение, которое может отсутствовать.

Общая точка вторичных обмоток трансформаторов тока и напряжения должна быть заземлена с целью безопасности.

 

Схема подключения счетчика к трехфазной трехпроводной или четырехпроводной сети с помощью 3 трансформаторов тока

ТТ1 — ТТ3 — трансформаторы тока. 

Пунктиром на схеме показано соединение, которое может отсутствовать.

Эта схема подключения счетчика аналогична схеме выше, но без использования трансформаторов напряжения. Примером такого подключения является счетчик ЦЭ6803В 3х220/380 (В), 1-7,5 (А).

Более подробно и наглядно по этой схеме подключения Вы можете узнать из моей статьи про схему подключения трехфазного счетчика ПСЧ-4ТМ.05.04 в четырехпроводную сеть напряжением 380/220 (В) с помощью 3 трансформаторов тока.

 

Схема подключения счетчика к трехфазной трехпроводной сети с помощью 2 трансформаторов тока

ТТ1 — ТТ2 — трансформаторы тока. Трансформаторы напряжение отсутствуют.

 

Схема подключения счетчика к трехфазной трехпроводной сети с помощью 2 трансформаторов тока и 3 трансформаторов напряжения

ТН1 — ТН3 — трансформаторы напряжения, ТТ1 — ТТ2 — трансформаторы тока.

Более подробно и наглядно по этой схеме подключения Вы можете узнать из моих следующих статей:

Схема подключения счетчика к трехфазной трехпроводной сети с помощью 2 трансформаторов тока и 2 трансформаторов напряжения

ТН1 — ТН2 — трансформаторы напряжения, ТТ1 — ТТ2 — трансформаторы тока.

Подключение счетчика через трансформаторы тока. Выводы

В завершении статьи о подключении счетчика через трансформаторы тока и напряжения, хочу напомнить Вам, что практически у любого счетчика на крышке от клеммных зажимов изображена схема его подключения с маркировкой и нумерацией выводов. А также имеется паспорт, где все подробно описано.

Однако, лучше все таки заранее знать тип счетчика, место установки, класс напряжения и соответственно схему его подключения.

Электромонтаж токовых цепей и цепей напряжения должен проводиться строго по ПУЭ. Требования ПУЭ к сечению проводов токовых цепей — не меньше 2,5 кв. мм, а цепей напряжения — не меньше 1,5 кв.мм. Все сечения указаны только для медного провода.

Рекомендую Вам при подключении счетчиков электроэнергии обязательно применять цифровую и буквенную маркировку проводов вторичных цепей, чтобы облегчить Вам и Вашим коллегам дальнейшую эксплуатацию и обслуживание.

P.S. В данной статье размещены не все схемы подключения электросчетчиков, а только самые распространенные и востребованные. Если Вас интересуют и Вы знаете другие схемы, то с удовольствием обсудим их в комментариях.

Чтобы облегчить восприятие материала этой статьи по подключению счетчика через трансформаторы тока и напряжения, я приведу Вам наглядные примеры на каждую из вышеперечисленных схем, используя фото- и видео-ролики, созданные лично мною.

Следите за обновлениями или подпишитесь на новости сайта.

Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями:

Подключение счетчика через трансформаторы тока (фото, видео, схема)

Электросчётчик – устройство, позволяющее осуществлять контроль и учёт потребляемой электрической энергии. Подключение счетчика через трансформаторы тока может осуществляться по нескольким схемам. Актуальным на сегодняшний день считается трёхфазный счётчик Меркурий 230. Монтаж счётчика для учёта использованной электроэнергии проводится путём подключения его через схему электроснабжения. Различают по конфигурации однофазные и трёхфазные счётчики, которые можно подключить прямым и непрямым способом.

Монтаж однофазного прибора

Подключение однофазного электросчётчика производится в область разрыва линии питания. Не должно быть подключения потребителей энергии к линии питания до монтажа счётчика. Установка автоматического выключателя будет основательной в целях защиты подводящей линии. Также он понадобится в процессе замены прибора. Благодаря установке выключателя не потребуется обесточивание всей подводящей линии.

Также целесообразным будет установка автоматического выключателя после монтажа электросчётчика через трансформаторы тока, для защиты отходящей линии при возникновении поломок цепи пользователя электроэнергии.

На каждом однофазном устройстве, зачастую с задней стороны, имеется схема подключения. Прибор с одной фазой подключается при помощи четырёх зажимов, посредством которых присоединение провод с устройством. Фазный и нулевой провода соединяют с зажимами по такой схеме:

• клемма №1 к фазному проводу (L),
• клемма №2 к отходящему фазному проводу,
• клемма №3 к нулевому проводу питающей линии (N),
• клемма №4 к отходящему нулевому проводу.

Данная схема подключения однофазного счётчика предназначена для установки в частном доме, квартире высотного дома, а также средней площади торгового павильона.

Установка трёхфазного устройства

Контроль и учёт электрической энергии в четырёх-проводных сетях требует применения как измерителя трёхфазного электросчётчика, подключение которого возможно прямым путём и через трансформаторы тока. Устройство для измерения электроэнергии, подключаемое по схеме с использованием трансформаторов тока называется трансформаторным счётчиком.

Применение трансформаторов тока необходимо при полукосвенном включении счётчика к электрической сети и установленной мощности за пределами 60 кВт. Эти дополнительные устройства отличаются использованием электрического провода вместо первичной обмотки. Основываясь на законы индукции, протекание тока по проводнику при вторичной обмотке происходит электрический заряд, величину которого контролирует и учитывает прибор.

Расчёт объёма использованной электрической энергии осуществляется путём умножения показаний измерительного прибора на коэффициент трансформации. В качестве источников информации при подключении устройств контроля и учёта электричества путём выступают трансформаторы тока.

Подключение через трансформаторы тока

Самой актуальной на сегодняшний день считается схема подключения десятипроводная, преимуществом которой является изоляция силовых цепей.

Трансформаторы тока обеспечивают эту самую изоляцию силовых цепей. Для применения в бытовых или промышленных условиях измерительного устройства изоляция или по-другому гальваническая развязка является важным фактором, обеспечивающим безопасность. К минусам такого способа следует отнести достаточно большое количество проводов.

Схема подключения производится в чёткой последовательности:

1. клемма №1 – вход фазного привода (А).
2. клемма №2 – вход измерительной обмотки фазного привода (А).
3. клемма №3 – выход фазного привода (А).
4. клемма №4 – вход фазного привода (В).
5. клемма №5 – вход измерительной обмотки фазного привода (В).
6. клемма №6 – выход фазного привода (В).
7. клемма №7 – вход фазного привода (С).
8. клемма №8 – вход измерительной обмотки фазного привода (С).
9. клемма №9 – выход фазного привода (С).
10. клемма №10 – вход нулевого привода (N).
11. клемма №11 – выход нулевого привода (N).

В процессе установки измерительного устройства электроэнергии, трансформаторы подключают к разрыву цепи посредством специальных зажимов, называемых Л1 и Л2.

Подключение трехфазного счетчика

Одной из упрощённых версий подключения трёхфазного счётчика через трансформаторы тока считается сведение их в конфигурацию по внешним характеристикам похожую на звезду. Такой способ облегчает установку счётчика, поскольку задействуется значительно меньше проводов. Это обусловлено сложной конфигурацией внутренней схемы устройства.

Более устаревшей, но всё же в действительности встречаемой является семипроводная схема подключения счётчика с трёмя фазами через трансформаторы тока.

Минусом семипроводного способа считается отсутствие изоляции измерительных цепей, что является крайне небезопасным фактором при использовании и обслуживании прибора.

Устройство нового поколения

Именно таковым считается трёхфазный электросчётчик Меркурий 230, применяемый для фиксирования активной и реактивной электрической энергии в сетях с напряжением 380 В. Меркурий 230 характеризуется двумя телеметрическими выходами, защитой от взлома и классом точности варьирующейся в пределах 0,5-1 S. Напряжение резервного питания у Меркурия 230 составляет порядка 6-9 В. Имеются в наличии интерфейсы для обмена данными. Счётчик Меркурий 230 оснащён электронной пломбой и автоматической диагностикой, определяющей ошибки и неисправности.

Подключение электросчётчика Меркурия 230 возможно как прямым, так и трансформаторным способом. Благодаря таким возможностям устройство применимо практически при любых условиях эксплуатации.

Как подключить трехфазный счетчик через трансформаторы тока

Схема подключения трехфазного счетчика через трансформаторы тока

В электрических сетях, с напряжением 380 вольт, потребляемой мощностью свыше 60 кВт и током более 100 ампер, используется схема подключения трехфазного счетчика через трансформаторы тока. Данный вариант известен как косвенное подключение. Подобная схема дает возможность измерения высокой потребляемой мощности приборами учета, рассчитанными на низкие показатели мощности. Разница между высокими и низкими значениями компенсируется с помощью коэффициента, определяющего окончательные показатели счетчика.

Принцип работы измерительных трансформаторов

Принцип действия данных устройств довольно простой. По первичной обмотке трансформатора, включенной последовательно, протекает фазовый ток нагрузки. За счет этого возникает электромагнитная индукция, создающая ток во вторичной обмотке устройства. В эту же обмотку осуществляется включение токовой катушки трехфазного электросчетчика.

В зависимости от коэффициента трансформации, ток во вторичной цепи будет значительно меньше фазного тока нагрузки. Именно этот ток обеспечивает нормальную работу счетчика, а снимаемые показатели умножаются на величину коэффициента трансформации.

Таким образом, трансформаторы тока или измерительные трансформаторы преобразуют высокий первичный ток нагрузки в безопасное значение, удобное для проведения измерений. Трансформаторы тока для электросчетчиков нормально функционируют при рабочей частоте в 50 Гц и вторичном номинальном токе в 5 ампер. Поэтому, если коэффициент трансформации составляет 100/5, это означает максимальную нагрузку в 100 ампер, а значение измерительного тока – 5 ампер. Следовательно, в этом случае показания трехфазного счетчика умножаются в 20 раз (100/5). Благодаря такому конструктивному решению, отпала необходимость в изготовлении более мощных приборов учета. Кроме того, обеспечивается надежная защита счетчика от коротких замыканий и перегрузок, поскольку сгоревший трансформатор меняется значительно легче по сравнению с установкой нового счетчика.

Существуют определенные недостатки при таком подключении. Прежде всего, измерительный ток в случае малого потребления, может быть меньше стартового тока счетчика. Следовательно, счетчик не будет работать и выдавать показания. В первую очередь это касается счетчиков индукционного типа с очень большим собственным потреблением. Современные электросчетчики такого недостатка практически не имеют.

Особое внимание при подключение нужно обращать на соблюдение полярности. Первичная катушка имеет входные клеммы. Одна из них предназначена для подключения фазы и обозначается Л1. Другой выход – Л2 необходим, чтобы подключиться к нагрузке. Измерительная обмотка также имеет клеммы, обозначаемые соответственно, как И1 и И2. Кабель, подключаемый к выходам Л1 и Л2, рассчитывается на необходимую нагрузку.

Для вторичных цепей используется проводник, поперечное сечение которого должно быть не ниже 2,5 мм2. Рекомендуется применять разноцветные промаркированные провода с обозначенными выводами. Нередко подключение вторичной обмотки к счетчику осуществляется с помощью опломбированного промежуточного клеммника. Использование клеммника позволяет проводить замену и обслуживание счетчика без отключения электроэнергии, поступающей к потребителям.

Схемы подключения

Подключение измерительного трансформатора к счетчику может быть выполнено разными способами. Запрещается использовать трансформаторы тока с приборами учета, предназначенными для прямого включения в электрическую сеть. В подобных случаях вначале изучается сама возможность такого подключения, выбирается наиболее подходящий трансформатор, в соответствии с индивидуальной электрической схемой.

Если измерительные трансформаторы имеют различный коэффициент трансформации, они не должны подключаться к одному и тому же к счетчику.

Перед подключением необходимо внимательно изучить схему расположения контактов, имеющихся на трехфазном счетчике. Общий принцип действия электросчетчиков является одинаковым, поэтому контактные клеммы располагаются на одних и тех же местах во всех приборах. Контакт К1 соответствует питанию цепи трансформатора, К2 – подключение цепи напряжения, К3 является выходным контактом, подключаемым к трансформатору. Таким же образом подключается фаза «В» через контакты К4, К5 и К6, а также фаза «С» с контактами К7, К8, К9. Контакт К10 является нулевым, к нему подключаются обмотки напряжения, расположенные внутри счетчика.

Чаще всего применяется наиболее простая схема раздельного подключения вторичных токовых цепей. К фазному зажиму от входного автомата сети подается фазовый ток. Для удобства монтажа с этого же контакта выполняется подключение второй клеммы катушки напряжения фазы на счетчике.

Выход фазы является окончанием первичной обмотки трансформатора. Его подключение осуществляется к нагрузке распределительного щита. Начало вторичной обмотки трансформатора соединяется с первым контактом токовой обмотки фазы счетчика. Конец вторичной обмотки трансформатора соединяется с окончанием токовой обмотки прибора учета. Таким же образом подключаются остальные фазы.

В соответствии с правилами выполняется соединение и заземление вторичных обмоток в виде полной звезды. Однако это требование отражено не в каждом паспорте электросчетчиков, поэтому во время ввода в действие иногда приходится отключать заземляющий шлейф. Выполнение всех монтажных работ должно происходить в строгом соответствии с утвержденным проектом.

Существует и другая схема подключения трехфазного счетчика через трансформаторы тока, применяемая очень редко. В данной схеме используются совмещенные цепи тока и напряжения. Возникает большая погрешность в показаниях. Кроме того, при такой схеме невозможно своевременно выявить обмоточный пробой в трансформаторе.

Большое значение имеет правильный выбор трансформатора. Максимальная нагрузка требует величины тока во вторичной цепи не менее 40% от номинала, а минимальная нагрузка – 5%. Все фазы должны чередоваться в установленном порядке и проверяться специальным прибором – фазометром.

Установка счетчика с трансформаторами тока

Подключение трехфазного счетчика Меркурий 230 через трансформаторы тока

Для учета электроэнергии в трехфазных цепях применяются счетчики особой конструкции, регистрирующие ее расход по каждой из фаз. Особенности рабочих режимов в силовых линиях вынуждают применять для снятия показаний специальные преобразователи – трансформаторы тока (ТТ). Прямое подключение трехфазного счетчика Меркурий, например, в такую цепь допускается лишь при одном условии. Наличие ограничений объясняется тем, что протекающие в контролируемой линии токи не должны превышать предельного значения в 60 Ампер.

Преимущества установки и эксплуатации изделия Меркурий 230

Электросчетчики рассматриваемого класса представляют собой приборы учета, с помощью которых удается замерять расходуемую в трехфазных цепях энергию. К преимуществам этого типа электронных устройств относят:

• возможность учета электроэнергии по различным тарифам;
• допустимость эксплуатации в трехфазных сетях, включение в которые осуществляется напрямую или через трансформаторы тока;
• возможность работы в индивидуальном режиме или в составе диспетчерского оборудования;
• расширенный функционал, обеспечиваемый особенностями включения в общую энергосистему.

Приборы успешно эксплуатируются не только на промышленных предприятиях и других производственных объектах, но и в частных домах, где три питающих фазы используются довольно часто.

Потребность в питании 380 Вольт объясняется применением силового оборудования, в состав которого входят электродвигатели. Они успешно работают только при наличии трех фазных напряжений и применяются в скважных насосах, станках и других образцах техники, используемой в личных целях.

Характеристики электросчетчика

К эксплуатационным показателям прибора Меркурий 230, полностью характеризующим его в качестве устройства учета, относят следующие возможности:

• Отображение на дисплее данных по потребленной электроэнергии для любого из предусмотренных режимов работы: ночного, дневного, льготного и т. п.
• Учет энергопотребления по одному из 4-х тарифных режимов с 16-ю зонами перекрытия по времени.
• Подсчет и регистрация токовых и частотных параметров.
• Контроль потребления через интерфейс (с центрального диспетчерского пункта).
• Сохранение в памяти устройства до 10-ти важнейших событий, а также моментов пропадания отдельных фаз, превышения ими допустимых значений, дат вскрытия и изменений тарифного режима.

В счетчике также предусмотрен особый вид защиты, исключающий возможность несанкционированного проникновения при попытках хищения электроэнергии. В этих приборах снятие показаний ведется по алгоритму «с нарастающим итогом», не зависящим от мгновенного направления тока.

Зачем нужны ТТ

Подключение трехфазных счетчиков через трансформаторы тока Меркурий дает возможность расширить диапазон измеряемых параметров до нескольких сотен Ампер. Достичь этого удается за счет применения преобразующих устройств с фиксированным коэффициентом трансформации (чаще всего он равен 20-ти). Поскольку счетчики типа Меркурий рассчитаны на токи не более 60-ти Ампер – использование трансформатора позволяет снимать показания при их значениях в питающих цепях, достигающих многих сотен Ампер.

У других моделей ТТ коэффициент трансформации имеет «свои» значения (5, 30, 40 и т. д.).

Выбор конкретного образца преобразователя зависит от расчетного уровня токовой нагрузки в потребительской сети. Если значение тока не превышает 60-ти Ампер, что случается крайне редко, допускается прямое подсоединение счетчика в контролируемую цепь.

Схемы подключения

Схема подключения счетчика через трансформаторы тока Меркурий 230 предусматривает несколько способов его включения, отличающихся коммутацией линейных проводников: полукосвенное подключение; прямое включение; косвенный способ.

Полукосвенное включение

Полукосвенным называется вид подсоединения, при котором для снятия показаний применяется только один преобразователь – трансформатор тока, изготавливаемый в виде отдельного модуля. Это прибор позволяет понизить значение токовой составляющей, непосредственно воздействующей на исполнительный узел электросчетчика. С его помощью удается расширить диапазон мощностей, подлежащих учету в действующих электрических сетях. Кроме того, их применение гарантирует нормальное функционирование подключенного к ним оборудования.

Прямое подключение

В простейшей схеме подключения счетчиков Меркурий 230 используется принцип прямого подсоединения его рабочих обмоток в разрыв фазных питающих проводов. Подключать таким способом электрические счетчики допускается лишь при условии, что ток, протекающий в контролируемых цепях, не превышает значения 60-ти Ампер. Это ограничение касается каждой из фаз, подлежащих обязательному учету.

Используется этот способ крайне редко, поскольку при трехфазном питании пусковые токи в электродвигателях, например, достигают нередко сотен Ампер.

Косвенное включение

При косвенном соединении электрический счетчик включается в контролируемую цепь по нескольким схемам, разработанным специально для данного способа. Одна из них – подсоединение посредством десяти отдельных проводящих жил. С ее помощью удается реализовать раздельный учет тока и напряжения, что повышает эффективность и безопасность работы прибора во всех режимах. Недостатком этого способа считается большое количество коммутационных элементов, снижающих надежность выполнения счетчиком своих функций.

К данной категории относится схема, позволяющая подключить счетчик к трехфазной трехпроводной сети посредством 2-х трансформаторов тока и 2-х преобразователей напряжения. При ее применении удается несколько сократить число необходимых коммутаций и повысить надежность и безопасность эксплуатации учетного оборудования.

Нюансы подключения счетчика через ТТ

При самом распространенном (полукосвенном) методе цепочки снятия показаний напряжения включаются напрямую, а токовые – через ТТ. В указанной ситуации важно научиться различать следующие способы коммутации:

• Десятипроводная схема.
• Семипроводный ее аналог.
• Схема с совмещенными цепями.

В первом случае к распределительной коробке счетчика подводятся три провода от каждой из фазных линий плюс нейтраль и по две жилы от 3-х ТТ. К достоинствам этого подхода относят необязательность отключения питающей линии при необходимости замены электросчетчика или при проведении ремонтных работ. Кроме того, при этом способе коммутации повышается надежность его функционирования и безопасность эксплуатации. Недостаток этого метода – больше количество соединительных проводов.

При применении семипроводной схемы три ответных конца трансформаторов тока объединяются и соединяются с «землей» (10-3=7). Одновременно с удобством ремонта электрооборудования в данном случае уменьшается число коммутируемых проводов. Это упрощает монтаж и ремонт электрооборудования и заметно снижает риски при его эксплуатации в нормальных режимах. Подключить электрический счетчик можно и по совмещенной схеме, когда цепи напряжения объединяют с токовыми отводами за счет установки перемычек в соответствующих точках трансформаторов. Обычно они устраиваются между отводами И1 трансформаторов тока и соответствующей фазной линией. Число соединительных проводников в этом случае остается тем же – семь жил.

При выборе подходящего варианта подключения электросчетчика Меркурий 230 в первую очередь исходят из соображений безопасности. Лишь после выполнения этого требования рассматриваются вопросы экономичности и удобства обслуживания или ремонта.

Подключение счетчика через трансформаторы

Общие требования

Схемы подключения счетчиков через трансформаторы можно разделить на две группы: полукосвенного и косвенного включения.

При схеме полукосвенного включения, счетчик включается в сеть только через трансформаторы тока (ТТ). Такая схема, как правило, применяется для средних и крупных предприятий которые питаются от сети 0,4кВ и имеют присоединенную нагрузку свыше 100 Ампер.

При схеме косвенного включения, счетчик включается в сеть через трансформаторы тока (ТТ) и трансформаторы напряжения (ТН). Такие схемы применяются, как правило, для крупных предприятий имеющих на своем балансе трансформаторные подстанции и другое высоковольтное оборудование которое питается от сети выше 1кВ.

Счетчик трансформаторного включения имеет 10 либо 11 выводов:

Как видно на картинке выше выводы №1, 3, 4, 6, 7 и 9 используются для подключения токовых цепей (от трансформаторов тока), а выводы №2, 5, и 8 — для подключения цепей напряжения (от трансформаторов напряжения — при косвенной схеме включения либо напрямую от сети — при полукосвенном включении). 10 вывод, как и 11 (при его наличии), служит для подключения нулевого проводника к счетчику.

В соответствии с п. 1.5.16. ПУЭ класс точности трансформаторов тока и напряжения для присоединения расчетных счетчиков электроэнергии должен быть не более 0,5.

Кроме того в соответствии с п.1.5.23. ПУЭ цепи учета (цепи от трансформаторов до счетчика) следует выводить на самостоятельные сборки зажимов или секции в общем ряду зажимов. При отсутствии сборок с зажимами необходимо устанавливать испытательные блоки. При этом токовые цепи должны выполняться сечением не менее 2,5 мм 2 по меди и не менее 4 мм 2 по алюминию (п.3.4.4 ПУЭ), а сечение и длина проводов и кабелей в цепях напряжения счетчиков должны выбираться такими, чтобы потери напряжения в этих цепях составляли не более 0,25% номинального напряжения (п. 1.5.19. ПУЭ). (Как правило цепи напряжения выполняются тем же сечением, что и токовые цепи)

Как было написано выше цепи учета необходимо выводить на сборки зажимов или испытательные блоки, так что же представляет из себя испытательный блок?

Испытательный блок или испытательная коробка представляет из себя сборку зажимов предназначенных для подключения электросчетчика и обеспечивающих возможность удобного и безопасного проведения работ со счетчиком:

ВАЖНО! Винты для закорачивания первых выводов токовых цепей обязательно должны быть вкручены при семипроводной схеме подключения и выкручены при десятипроводной схеме.

Перемычки для закорачивания токовых цепей должны быть замкнуты только на время монтажа и проведения других работ со счетчиком, в рабочем положении перемычки должны быть разомкнуты!

Подключения счетчика через трансформаторы тока

Как уже было написано выше при напряжении сети 0,4 кВ (380 Вольт) и нагрузках свыше 100 Ампер применяются схемы полукосвенного включения счетчика, при которой цепи напряжения подключаются к счетчику напрямую, а токовые цепи подключаются через трансформаторы тока:

Примечание: Расчет трансформатора тока можно произвести с помощью нашего онлайн калькулятора.

Существуют следующие схемы подключения счетчиков через трансформаторы: десятипроводные, семипроводные и с совмещенными цепями (может использоваться только при полукосвенном включении). Разберем каждую из схем в отдельности:

2.1 Десятипроводная схема

Принципиальная десятипроводная схема подключения счетчика через трансформаторы тока:

Фактически десятипроводная схема будет иметь следующий вид:

Преимущества десятипроводной схемы:

1. Удобство проведения работ со счетчиком. Отсутствует необходимость отключения электроустановки при замене электросчетчика, а так же при выполнении с ним других работ.
2. Безопасность. Токовые цепи заземлены, что исключает возможность появления на выводах вторичных цепей опасного потенциала. Испытательная коробка позволяет безопасно отключить цепи напряжения.
3. Высокая надежность. Учет по каждой фазе собирается независимо друг от друга. В случае нарушения цепей учета по одной из фаз работа учета на других фазах не нарушается.

Недостатки десятипроводной схемы:

1. Большой расход проводника, для сборки вторичных цепей учета.

2.2 Семипроводная схема

Принципиальная семипроводная схема подключения электросчетчика через трансформаторы тока:

Фактически семипроводная схема будет иметь следующий вид:

Примечание: Обратите внимание в принципиальной схеме закорочены и заземлены выводы «И2» трансформаторов тока, в то время как в фактической семипроводной схеме закорочены и заземлены выводы «И1». Для правильной работы схемы учета не имеет значения какую группу выводов заземлять (И1 или И2), главное что бы заземлены они были только с одной стороны, поэтому оба варианта схем верны.

Преимущества семипроводной схемы:

1. Удобство проведения работ со счетчиком. Отсутствует необходимость отключения электроустановки при замене электросчетчика, а так же при выполнении с ним других работ.
2. Безопасность. Токовые цепи заземлены, что исключает возможность появления на выводах вторичных цепей опасного потенциала. Испытательная коробка позволяет безопасно отключить цепи напряжения.
3. Экономия проводника, для сборки вторичных цепей учета за счет объединения вторичных токовых цепей.

Недостатки семипроводной схемы:

1. Низкая надежность. В случае нарушения совмещенной токовой цепи электроэнергия не учитывается ни по одной из фаз.

2.3 Схема с совмещенными цепями

Принципиальная схема подключения электросчетчика через трансформаторы тока с совмещенными цепями.

При данной схеме цепи напряжения объединяются с токовыми цепями путем установки перемычек на трансформаторах от контакта Л1 к контакту Л2.

Фактически схема с совмещенными цепями будет иметь следующий вид:

Схема с совмещенными цепями не соответствует требованиям действующих правил и в настоящее время не применяется, однако она все еще встречается в старых электроустановках.

3. Подключение счетчика через трансформаторы тока и напряжения

В случае необходимости организации учета электрической энергии в сети выше 1000 Вольт применяется схема косвенного включения счетчика при которой токовые цепи подключаются к счетчику через трансформаторы тока, а цепи напряжения подключаются через трансформаторы напряжения:

Была ли Вам полезна данная статья? Или может быть у Вас остались вопросы? Пишите в комментариях!

Не нашли на сайте статьи на интересующую Вас тему касающуюся электрики? Напишите нам здесь. Мы обязательно Вам ответим.

{SOURCE}

Подключение 3х фазного счетчика через трансформаторы тока

Подключение трехфазного счетчика Меркурий 230 через трансформаторы тока

Для учета электроэнергии в трехфазных цепях применяются счетчики особой конструкции, регистрирующие ее расход по каждой из фаз. Особенности рабочих режимов в силовых линиях вынуждают применять для снятия показаний специальные преобразователи – трансформаторы тока (ТТ). Прямое подключение трехфазного счетчика Меркурий, например, в такую цепь допускается лишь при одном условии. Наличие ограничений объясняется тем, что протекающие в контролируемой линии токи не должны превышать предельного значения в 60 Ампер.

Преимущества установки и эксплуатации изделия Меркурий 230

Электросчетчики рассматриваемого класса представляют собой приборы учета, с помощью которых удается замерять расходуемую в трехфазных цепях энергию. К преимуществам этого типа электронных устройств относят:

• возможность учета электроэнергии по различным тарифам;
• допустимость эксплуатации в трехфазных сетях, включение в которые осуществляется напрямую или через трансформаторы тока;
• возможность работы в индивидуальном режиме или в составе диспетчерского оборудования;
• расширенный функционал, обеспечиваемый особенностями включения в общую энергосистему.

Приборы успешно эксплуатируются не только на промышленных предприятиях и других производственных объектах, но и в частных домах, где три питающих фазы используются довольно часто.

Потребность в питании 380 Вольт объясняется применением силового оборудования, в состав которого входят электродвигатели. Они успешно работают только при наличии трех фазных напряжений и применяются в скважных насосах, станках и других образцах техники, используемой в личных целях.

Характеристики электросчетчика

К эксплуатационным показателям прибора Меркурий 230, полностью характеризующим его в качестве устройства учета, относят следующие возможности:

• Отображение на дисплее данных по потребленной электроэнергии для любого из предусмотренных режимов работы: ночного, дневного, льготного и т. п.
• Учет энергопотребления по одному из 4-х тарифных режимов с 16-ю зонами перекрытия по времени.
• Подсчет и регистрация токовых и частотных параметров.
• Контроль потребления через интерфейс (с центрального диспетчерского пункта).
• Сохранение в памяти устройства до 10-ти важнейших событий, а также моментов пропадания отдельных фаз, превышения ими допустимых значений, дат вскрытия и изменений тарифного режима.

В счетчике также предусмотрен особый вид защиты, исключающий возможность несанкционированного проникновения при попытках хищения электроэнергии. В этих приборах снятие показаний ведется по алгоритму «с нарастающим итогом», не зависящим от мгновенного направления тока.

Зачем нужны ТТ

Подключение трехфазных счетчиков через трансформаторы тока Меркурий дает возможность расширить диапазон измеряемых параметров до нескольких сотен Ампер. Достичь этого удается за счет применения преобразующих устройств с фиксированным коэффициентом трансформации (чаще всего он равен 20-ти). Поскольку счетчики типа Меркурий рассчитаны на токи не более 60-ти Ампер – использование трансформатора позволяет снимать показания при их значениях в питающих цепях, достигающих многих сотен Ампер.

У других моделей ТТ коэффициент трансформации имеет «свои» значения (5, 30, 40 и т. д.).

Выбор конкретного образца преобразователя зависит от расчетного уровня токовой нагрузки в потребительской сети. Если значение тока не превышает 60-ти Ампер, что случается крайне редко, допускается прямое подсоединение счетчика в контролируемую цепь.

Схемы подключения

Схема подключения счетчика через трансформаторы тока Меркурий 230 предусматривает несколько способов его включения, отличающихся коммутацией линейных проводников: полукосвенное подключение; прямое включение; косвенный способ.

Полукосвенное включение

Полукосвенным называется вид подсоединения, при котором для снятия показаний применяется только один преобразователь – трансформатор тока, изготавливаемый в виде отдельного модуля. Это прибор позволяет понизить значение токовой составляющей, непосредственно воздействующей на исполнительный узел электросчетчика. С его помощью удается расширить диапазон мощностей, подлежащих учету в действующих электрических сетях. Кроме того, их применение гарантирует нормальное функционирование подключенного к ним оборудования.

Прямое подключение

В простейшей схеме подключения счетчиков Меркурий 230 используется принцип прямого подсоединения его рабочих обмоток в разрыв фазных питающих проводов. Подключать таким способом электрические счетчики допускается лишь при условии, что ток, протекающий в контролируемых цепях, не превышает значения 60-ти Ампер. Это ограничение касается каждой из фаз, подлежащих обязательному учету.

Используется этот способ крайне редко, поскольку при трехфазном питании пусковые токи в электродвигателях, например, достигают нередко сотен Ампер.

Косвенное включение

При косвенном соединении электрический счетчик включается в контролируемую цепь по нескольким схемам, разработанным специально для данного способа. Одна из них – подсоединение посредством десяти отдельных проводящих жил. С ее помощью удается реализовать раздельный учет тока и напряжения, что повышает эффективность и безопасность работы прибора во всех режимах. Недостатком этого способа считается большое количество коммутационных элементов, снижающих надежность выполнения счетчиком своих функций.

К данной категории относится схема, позволяющая подключить счетчик к трехфазной трехпроводной сети посредством 2-х трансформаторов тока и 2-х преобразователей напряжения. При ее применении удается несколько сократить число необходимых коммутаций и повысить надежность и безопасность эксплуатации учетного оборудования.

Нюансы подключения счетчика через ТТ

При самом распространенном (полукосвенном) методе цепочки снятия показаний напряжения включаются напрямую, а токовые – через ТТ. В указанной ситуации важно научиться различать следующие способы коммутации:

• Десятипроводная схема.
• Семипроводный ее аналог.
• Схема с совмещенными цепями.

В первом случае к распределительной коробке счетчика подводятся три провода от каждой из фазных линий плюс нейтраль и по две жилы от 3-х ТТ. К достоинствам этого подхода относят необязательность отключения питающей линии при необходимости замены электросчетчика или при проведении ремонтных работ. Кроме того, при этом способе коммутации повышается надежность его функционирования и безопасность эксплуатации. Недостаток этого метода – больше количество соединительных проводов.

При применении семипроводной схемы три ответных конца трансформаторов тока объединяются и соединяются с «землей» (10-3=7). Одновременно с удобством ремонта электрооборудования в данном случае уменьшается число коммутируемых проводов. Это упрощает монтаж и ремонт электрооборудования и заметно снижает риски при его эксплуатации в нормальных режимах. Подключить электрический счетчик можно и по совмещенной схеме, когда цепи напряжения объединяют с токовыми отводами за счет установки перемычек в соответствующих точках трансформаторов. Обычно они устраиваются между отводами И1 трансформаторов тока и соответствующей фазной линией. Число соединительных проводников в этом случае остается тем же – семь жил.

При выборе подходящего варианта подключения электросчетчика Меркурий 230 в первую очередь исходят из соображений безопасности. Лишь после выполнения этого требования рассматриваются вопросы экономичности и удобства обслуживания или ремонта.

Схема подключения трехфазного счетчика через трансформаторы тока

В электрических сетях, с напряжением 380 вольт, потребляемой мощностью свыше 60 кВт и током более 100 ампер, используется схема подключения трехфазного счетчика через трансформаторы тока. Данный вариант известен как косвенное подключение. Подобная схема дает возможность измерения высокой потребляемой мощности приборами учета, рассчитанными на низкие показатели мощности. Разница между высокими и низкими значениями компенсируется с помощью коэффициента, определяющего окончательные показатели счетчика.

Принцип работы измерительных трансформаторов

Принцип действия данных устройств довольно простой. По первичной обмотке трансформатора, включенной последовательно, протекает фазовый ток нагрузки. За счет этого возникает электромагнитная индукция, создающая ток во вторичной обмотке устройства. В эту же обмотку осуществляется включение токовой катушки трехфазного электросчетчика.

В зависимости от коэффициента трансформации, ток во вторичной цепи будет значительно меньше фазного тока нагрузки. Именно этот ток обеспечивает нормальную работу счетчика, а снимаемые показатели умножаются на величину коэффициента трансформации.

Таким образом, трансформаторы тока или измерительные трансформаторы преобразуют высокий первичный ток нагрузки в безопасное значение, удобное для проведения измерений. Трансформаторы тока для электросчетчиков нормально функционируют при рабочей частоте в 50 Гц и вторичном номинальном токе в 5 ампер. Поэтому, если коэффициент трансформации составляет 100/5, это означает максимальную нагрузку в 100 ампер, а значение измерительного тока – 5 ампер. Следовательно, в этом случае показания трехфазного счетчика умножаются в 20 раз (100/5). Благодаря такому конструктивному решению, отпала необходимость в изготовлении более мощных приборов учета. Кроме того, обеспечивается надежная защита счетчика от коротких замыканий и перегрузок, поскольку сгоревший трансформатор меняется значительно легче по сравнению с установкой нового счетчика.

Существуют определенные недостатки при таком подключении. Прежде всего, измерительный ток в случае малого потребления, может быть меньше стартового тока счетчика. Следовательно, счетчик не будет работать и выдавать показания. В первую очередь это касается счетчиков индукционного типа с очень большим собственным потреблением. Современные электросчетчики такого недостатка практически не имеют.

Особое внимание при подключение нужно обращать на соблюдение полярности. Первичная катушка имеет входные клеммы. Одна из них предназначена для подключения фазы и обозначается Л1. Другой выход – Л2 необходим, чтобы подключиться к нагрузке. Измерительная обмотка также имеет клеммы, обозначаемые соответственно, как И1 и И2. Кабель, подключаемый к выходам Л1 и Л2, рассчитывается на необходимую нагрузку.

Для вторичных цепей используется проводник, поперечное сечение которого должно быть не ниже 2,5 мм2. Рекомендуется применять разноцветные промаркированные провода с обозначенными выводами. Нередко подключение вторичной обмотки к счетчику осуществляется с помощью опломбированного промежуточного клеммника. Использование клеммника позволяет проводить замену и обслуживание счетчика без отключения электроэнергии, поступающей к потребителям.

Схемы подключения

Подключение измерительного трансформатора к счетчику может быть выполнено разными способами. Запрещается использовать трансформаторы тока с приборами учета, предназначенными для прямого включения в электрическую сеть. В подобных случаях вначале изучается сама возможность такого подключения, выбирается наиболее подходящий трансформатор, в соответствии с индивидуальной электрической схемой.

Если измерительные трансформаторы имеют различный коэффициент трансформации, они не должны подключаться к одному и тому же к счетчику.

Перед подключением необходимо внимательно изучить схему расположения контактов, имеющихся на трехфазном счетчике. Общий принцип действия электросчетчиков является одинаковым, поэтому контактные клеммы располагаются на одних и тех же местах во всех приборах. Контакт К1 соответствует питанию цепи трансформатора, К2 – подключение цепи напряжения, К3 является выходным контактом, подключаемым к трансформатору. Таким же образом подключается фаза «В» через контакты К4, К5 и К6, а также фаза «С» с контактами К7, К8, К9. Контакт К10 является нулевым, к нему подключаются обмотки напряжения, расположенные внутри счетчика.

Чаще всего применяется наиболее простая схема раздельного подключения вторичных токовых цепей. К фазному зажиму от входного автомата сети подается фазовый ток. Для удобства монтажа с этого же контакта выполняется подключение второй клеммы катушки напряжения фазы на счетчике.

Выход фазы является окончанием первичной обмотки трансформатора. Его подключение осуществляется к нагрузке распределительного щита. Начало вторичной обмотки трансформатора соединяется с первым контактом токовой обмотки фазы счетчика. Конец вторичной обмотки трансформатора соединяется с окончанием токовой обмотки прибора учета. Таким же образом подключаются остальные фазы.

В соответствии с правилами выполняется соединение и заземление вторичных обмоток в виде полной звезды. Однако это требование отражено не в каждом паспорте электросчетчиков, поэтому во время ввода в действие иногда приходится отключать заземляющий шлейф. Выполнение всех монтажных работ должно происходить в строгом соответствии с утвержденным проектом.

Существует и другая схема подключения трехфазного счетчика через трансформаторы тока, применяемая очень редко. В данной схеме используются совмещенные цепи тока и напряжения. Возникает большая погрешность в показаниях. Кроме того, при такой схеме невозможно своевременно выявить обмоточный пробой в трансформаторе.

Большое значение имеет правильный выбор трансформатора. Максимальная нагрузка требует величины тока во вторичной цепи не менее 40% от номинала, а минимальная нагрузка – 5%. Все фазы должны чередоваться в установленном порядке и проверяться специальным прибором – фазометром.

Установка счетчика с трансформаторами тока

Подключение счетчика через трансформаторы

Общие требования

Схемы подключения счетчиков через трансформаторы можно разделить на две группы: полукосвенного и косвенного включения.

При схеме полукосвенного включения, счетчик включается в сеть только через трансформаторы тока (ТТ). Такая схема, как правило, применяется для средних и крупных предприятий которые питаются от сети 0,4кВ и имеют присоединенную нагрузку свыше 100 Ампер.

При схеме косвенного включения, счетчик включается в сеть через трансформаторы тока (ТТ) и трансформаторы напряжения (ТН). Такие схемы применяются, как правило, для крупных предприятий имеющих на своем балансе трансформаторные подстанции и другое высоковольтное оборудование которое питается от сети выше 1кВ.

Счетчик трансформаторного включения имеет 10 либо 11 выводов:

Как видно на картинке выше выводы №1, 3, 4, 6, 7 и 9 используются для подключения токовых цепей (от трансформаторов тока), а выводы №2, 5, и 8 — для подключения цепей напряжения (от трансформаторов напряжения — при косвенной схеме включения либо напрямую от сети — при полукосвенном включении). 10 вывод, как и 11 (при его наличии), служит для подключения нулевого проводника к счетчику.

В соответствии с п. 1.5.16. ПУЭ класс точности трансформаторов тока и напряжения для присоединения расчетных счетчиков электроэнергии должен быть не более 0,5.

Кроме того в соответствии с п.1.5.23. ПУЭ цепи учета (цепи от трансформаторов до счетчика) следует выводить на самостоятельные сборки зажимов или секции в общем ряду зажимов. При отсутствии сборок с зажимами необходимо устанавливать испытательные блоки. При этом токовые цепи должны выполняться сечением не менее 2,5 мм 2 по меди и не менее 4 мм 2 по алюминию (п.3.4.4 ПУЭ), а сечение и длина проводов и кабелей в цепях напряжения счетчиков должны выбираться такими, чтобы потери напряжения в этих цепях составляли не более 0,25% номинального напряжения (п. 1.5.19. ПУЭ). (Как правило цепи напряжения выполняются тем же сечением, что и токовые цепи)

Как было написано выше цепи учета необходимо выводить на сборки зажимов или испытательные блоки, так что же представляет из себя испытательный блок?

Испытательный блок или испытательная коробка представляет из себя сборку зажимов предназначенных для подключения электросчетчика и обеспечивающих возможность удобного и безопасного проведения работ со счетчиком:

ВАЖНО! Винты для закорачивания первых выводов токовых цепей обязательно должны быть вкручены при семипроводной схеме подключения и выкручены при десятипроводной схеме.

Перемычки для закорачивания токовых цепей должны быть замкнуты только на время монтажа и проведения других работ со счетчиком, в рабочем положении перемычки должны быть разомкнуты!

Подключения счетчика через трансформаторы тока

Как уже было написано выше при напряжении сети 0,4 кВ (380 Вольт) и нагрузках свыше 100 Ампер применяются схемы полукосвенного включения счетчика, при которой цепи напряжения подключаются к счетчику напрямую, а токовые цепи подключаются через трансформаторы тока:

Примечание: Расчет трансформатора тока можно произвести с помощью нашего онлайн калькулятора.

Существуют следующие схемы подключения счетчиков через трансформаторы: десятипроводные, семипроводные и с совмещенными цепями (может использоваться только при полукосвенном включении). Разберем каждую из схем в отдельности:

2.1 Десятипроводная схема

Принципиальная десятипроводная схема подключения счетчика через трансформаторы тока:

Фактически десятипроводная схема будет иметь следующий вид:

Преимущества десятипроводной схемы:

1. Удобство проведения работ со счетчиком. Отсутствует необходимость отключения электроустановки при замене электросчетчика, а так же при выполнении с ним других работ.
2. Безопасность. Токовые цепи заземлены, что исключает возможность появления на выводах вторичных цепей опасного потенциала. Испытательная коробка позволяет безопасно отключить цепи напряжения.
3. Высокая надежность. Учет по каждой фазе собирается независимо друг от друга. В случае нарушения цепей учета по одной из фаз работа учета на других фазах не нарушается.

Недостатки десятипроводной схемы:

1. Большой расход проводника, для сборки вторичных цепей учета.

2.2 Семипроводная схема

Принципиальная семипроводная схема подключения электросчетчика через трансформаторы тока:

Фактически семипроводная схема будет иметь следующий вид:

Примечание: Обратите внимание в принципиальной схеме закорочены и заземлены выводы «И2» трансформаторов тока, в то время как в фактической семипроводной схеме закорочены и заземлены выводы «И1». Для правильной работы схемы учета не имеет значения какую группу выводов заземлять (И1 или И2), главное что бы заземлены они были только с одной стороны, поэтому оба варианта схем верны.

Преимущества семипроводной схемы:

1. Удобство проведения работ со счетчиком. Отсутствует необходимость отключения электроустановки при замене электросчетчика, а так же при выполнении с ним других работ.
2. Безопасность. Токовые цепи заземлены, что исключает возможность появления на выводах вторичных цепей опасного потенциала. Испытательная коробка позволяет безопасно отключить цепи напряжения.
3. Экономия проводника, для сборки вторичных цепей учета за счет объединения вторичных токовых цепей.

Недостатки семипроводной схемы:

1. Низкая надежность. В случае нарушения совмещенной токовой цепи электроэнергия не учитывается ни по одной из фаз.

2.3 Схема с совмещенными цепями

Принципиальная схема подключения электросчетчика через трансформаторы тока с совмещенными цепями.

При данной схеме цепи напряжения объединяются с токовыми цепями путем установки перемычек на трансформаторах от контакта Л1 к контакту Л2.

Фактически схема с совмещенными цепями будет иметь следующий вид:

Схема с совмещенными цепями не соответствует требованиям действующих правил и в настоящее время не применяется, однако она все еще встречается в старых электроустановках.

3. Подключение счетчика через трансформаторы тока и напряжения

В случае необходимости организации учета электрической энергии в сети выше 1000 Вольт применяется схема косвенного включения счетчика при которой токовые цепи подключаются к счетчику через трансформаторы тока, а цепи напряжения подключаются через трансформаторы напряжения:

Была ли Вам полезна данная статья? Или может быть у Вас остались вопросы? Пишите в комментариях!

Не нашли на сайте статьи на интересующую Вас тему касающуюся электрики? Напишите нам здесь. Мы обязательно Вам ответим.

{SOURCE}

инструкция по измерению тока и напряжения, маркировка, советы

Трансформаторы тока используются, служа согласующими устройствами. Потребитель характеризуется большой мощностью. Включать счетчик напрямую в цепь опасно: способен сгореть. Касается измерительных приборов, снабженных низкоомным входом. Ток растет, процесс надо ограничить. Рассмотрим сегодня, как подключить трехфазный счетчик через трансформаторы тока, зачем нужно. Попробуем объяснить на пальцах.

Измерение тока, напряжения

В промышленных масштабах потребление тока велико. Если в местной сети считают напряжение постоянным, в целом по сектору цеха значение может сильно отличаться. Потому происходит, что редко нагрузка фаз одинакова. Источники питания проектируют, следуя прямо противоположным условиям. Неодинаковая нагрузка фаз пагубно скажется на поставщике, потребители мало задумываются. Одна обмотка трансформатора подстанции способна «иссякнуть». Ток не пропадет совсем, просто понизится напряжение. Но фабрика оплачивает мощность! Если ток потребления равен, допустим, 100 А, вольтаж многое определяет.

Тестер и RC-цепочка

Допустим, действующее значение напряжения составляет 230 вольт. Потребляемая мощность составит: 230 х 100 = 23 кВт. Стоит напряжению упасть на 15%, при том же токе польза для потребителя снизится пропорционально. В промышленных сетях 400 В присутствует три фазы с действующим значением напряжения 230 вольт в каждой, принято измерять сразу оба параметра. Счетчик проводит умножение, находит, сколько нужно заплатить за использование электрической энергии.

Специфика выявляется. Трехфазные счетчики включают внутри себя две составляющие:

1. Катушка тока занимается оценкой скорости движения электронов. Выступает амперметром. Именно ее важно защитить против высоких токов, возникни таковые. Иначе трехфазный счетчик удалось бы включить без трансформаторов.
2. Катушка напряжения включается параллельно трансформатору, оценивает вольтаж.

Возникает вопрос: если подключить трехфазный счетчик через трансформаторы тока, показания изменятся в сравнении со случаем, когда измеритель врубается напрямую? В точку! Поэтому пришла пора сказать: трехфазные счетчики могут оказаться пригодными работать с измерительными трансформаторами. Узнать несложно, рассмотрев маркировку, расшифровка согласно ГОСТ 25372-95. Появляется первая полезная информация. Посмотрите рисунок, показано вид трансформатор тока электрической схемы:

Обозначение трансформатора тока

• Первое отличие заметно сразу. Трансформатор тока больше напоминаем дроссель, обыкновенную индуктивность, перечеркнутую прямой линией по длине.
• Витками схематично показана вторичная обмотка с малым током. Коэффициент трансформации выбирается согласно маркировке, указанной корпусом трехфазного счетчика. Нельзя включить одной цепью приборы совершенно разного класса.
• Нагрузка, создаваемая электродвигателями, сварочными аппаратами, подключается к жирной прямой черте.

Полагаем, многое понятно, поясним изрядно. Катушка тока трехфазного счетчика подключается в цепь вторичной обмотки трансформатора, причем принято один конец выводить на нейтраль. Допустимо сделать снаружи (собственными руками) и внутри корпуса. Как делать, указывается схемой подключения трехфазного счетчика через трансформаторы тока, приведенной чаще шильдиком. Осмотрите хорошенько прибор, отыскивая подобное изображение.

Вторым моментом назовем подключение катушки напряжения. Врубается параллельно подаваемой первичной обмотке трансформатора тока фазе. Второй конец, как с первой катушкой, образует нейтраль (нулевой провод). Сложно для понимания, смотрите иллюстрацию (рисунок): обрисовали подробно указанный момент: куда что стыковать, возникни необходимость подключать трансформаторы тока. Для простоты сделали провода разного цвета, смотрите:

1. Зеленым показана схема подключения катушки тока. Образует с вторичной обмоткой трансформатора замкнутую цепь. Одна сторона заземлена. Помогает имеющимся индуктивностям образовать делитель, через который ток будет достигать земли. Проще произвести измерение нужных параметров.

   Тестер

2. Синим показана катушка напряжения. Предполагается, схема содержит нейтраль. Но необязательно. Существуют трехфазные счетчики сетей 380 вольт без нейтрали. Часто применяются электродвигателями с схемой включения обмоток типом звезды. Параллельное включение считают типичным методом измерения напряжения. Предполагается, сопротивление катушки должно быть велико, чтобы избежать потери энергии. Иной расклад опасен трехфазному счетчику. Большой величины ток нагревал бы катушку, прибор мог бы сгореть.

Подытожим: чтобы провести подключение электросчетчика через трансформаторы тока, нужно учитывать маркировку прибора. Там приводятся нужные коэффициенты. Согласно цифрам выбираются трансформаторы тока. Трехфазные счетчики часто комбинированные. Допускают подключение без трансформаторов тока. Корпус дает рабочие значения, в скобках – предельные. Например, 5 (10) А. Номинальный ток (одной фазы) составит 5 А, предельный – 10.

Теперь особенности схемотехники. В трехфазных сетях, лишенных нейтрали, ток утекает с потребителя через свободную фазу, где нуль, либо нужная полярность. Поэтому, потрудитесь учитывать направление магнитного поля катушки, правильно оценивая расход энергии. Нет гарантии, что трехфазный счетчик для цепей с нейтралью будет работать правильно. Рекомендуется измеритель выбирать строго согласно существующим условиям.

Маркировка трехфазных счетчиков

Приводим информацию не потому, что читатели поленятся открыть ГОСТ 25372-95. Для выпускника специализированного ВУЗа приведенные обозначения могут показаться настоящей филькиной грамотой. Чего говорить про большинство людей. Кратко разберем способы формирования маркировки счетчиков энергии:

Трехфазный счетчик

Во-первых, трехфазный счетчик, подключаемый через трансформатор тока, характеризуется особым знаком (но только не для приборов с первичным счетным механизмом). Рассматриваем подробно, именно данный класс устройств подпадает теме сегодняшнего обзора. Корпус трехфазного счетчика снабжен маркировкой двух взаимно пересекающихся кругов со схематичным отводами от каждого вверх, вниз. Из ГОСТ видим четыре вида: с вторичным счетным механизмом, смешанным счетным механизмом (переменными могут быть либо ток, либо напряжение), первичным счетным механизмом.

Расшифровка понятий дана, например, ГОСТ 6570-96. Документ утратил силу на территории РФ, оставив ценность емкого справочника, интересуемся только терминологией, остающейся незыблемой. Когда обсуждают первичный счетчик электрической энергии, подразумевается прибор, учитывающий коэффициенты трансформаторов тока. Показания снимают непосредственно, отдавать поставщику для оплаты. Если механизм измерения трехфазных счетчиков, подключаемых через трансформаторы тока, вторичный, придется взять калькулятор, заняться умножением на коэффициент. Размер цифры указан.

Природа родила трехфазные счетчики смешанного механизма регистрации показаний. Считается, что учитывается коэффициент трансформации одного параметра. Напряжение, либо ток. Показания прибора нужно корректировать вручную перед оплатой счетов. Теперь обсудим маркировку.

Главный щиток содержит коэффициент трансформации: наклонная или обычная дробь, учтенный производителем (настройщиком). Суммируя сказанное выше, для счетчика с вторичным механизмом регистрации здесь приводить, собственно, нечего. Возле значка двух кругов стоят одни номиналы напряжения, тока. Механизм измерения смешанный, присутствует переменный первичный ток – в числителе, знаменателе будет стоять напряжение. В противном случае все будет наоборот, но в быту встречается редко. У счетчика, снабженного первичным счетным механизмом, коэффициенты даны для тока, напряжения. Было сказано выше, в этом случае получаются готовые показания, сдаваемые для оплаты.

Следовательно, трехфазные счетчики электрического тока с вторичным механизмом измерения предпочтительны с точки зрения простоты использования. Как распознать на прилавке магазина (не заглядывая в паспорт), должно быть понятно. Сейчас обсудили основной щиток. Значок, сформированный кругами, украшает циферблат. На добавочном щитке показываются неучтенные коэффициенты трансформации, рядом приводятся коэффициенты для умножения показаний, получения нужных цифр. Поскольку у трехфазных счетчиков электрической энергии с первичным счетным механизмом все учтено, приборы в этом плане чисты. Добавочный щиток способен отсутствовать, не содержит информации.

Осторожно при покупке!

Обратите внимание, трехфазные счетчики электрической энергии бывают разными по… параметру регистрации. Пользуемся оценивающими полную энергию. А бывает другая? Да! Когда идет подключение 3х-фазного счетчика через трансформаторы тока особенно хорошо видно. Наличие индуктивных, емкостных сопротивлений вызывает сдвиг фаз. Покажется невероятным, ток начинает течь от поставщика обратно. Получается, полная энергия учитывает прохождение реактивного тока, полезной работы в нагрузке не совершающего.

Потребитель может быть… генератором. Невольно вспоминаешь анекдот про закачивающих воду в водопровод. Реактивная мощность полностью паразитная. Протекание лишних токов вызывает потери. Снижается активная мощность. В идеале реактивная мощность уменьшается специальными мерами. В магазине найдем приборы измерения активной, реактивной, общей мощности. В большинстве случаев пользуемся последним типом приборов. Смотрите, что именно надо сделать. Или не удивляйтесь потом, что подключение трехфазного счетчика Меркурий через трансформаторы тока дает неверный результат (завышенный).

На этом прощаемся. Надеемся, рисунки полезны, схема подключения трехфазного счетчика через трансформаторы тока ясна теперь читателям. Добавим, каждой электрической цепи сопоставляется понятие коэффициента, характеризующего величину реактивной мощности. Понятие туманное, далеко не каждому объяснению рекомендуется верить (убедились, проинспектировав тематические сайты).

Схема подключения трехфазного счетчика в сеть 380 (В)

Доброго времени суток, уважаемые читатели и гости сайта «Заметки электрика».

В статье про подключение счетчиков через трансформаторы тока я привел Вам самые распространенные схемы.

Для наиболее лучшего понимания этих схем я планирую по каждой схеме приводить наглядные примеры из практики.

Вот несколько из них:

Сегодня я приведу Вам пример схемы подключения трехфазного трехэлементного счетчика электрической энергии, но уже в четырехпроводную сеть напряжением 380/220 (В) с помощью 3 трансформаторов тока. Такую схему еще называют полукосвенной.

Дано:

Напоминаю Вам требование ПУЭ 7 издания (Глава 1.5, п.1.5.23), в котором говорится, что при подключении трехфазного счетчика через трансформаторы тока цепи учета (токовые цепи и цепи напряжения) необходимо выводить через специальную испытательную переходную коробку или клеммник.

Более подробно о ней читайте в статье про испытательную переходную коробку (КИП).

Трехфазный счетчик  ПСЧ-4ТМ.05.04 и переходная испытательная коробка (клеммник) устанавливаются на лицевой панели щита 380 (В). Вот фотография, сделанная до нашего монтажа, т.е. счетчик был установлен без испытательной коробки.

А вот фотография, сделанная после установки нового счетчика и подключение его через переходную испытательную коробку (клеммник).

Кстати, этот счетчик мы позже подключили к системе АСТУЭ.

Трансформаторы тока ТОП-0,66 установлены в кабельном отсеке в прямом направлении (Л1 и Л2) и имеют цветовую маркировку в соответствии с той фазой, где они установлены.

Соединение трансформаторов тока осуществляется по схеме полная звезда. А их общая точка (концы) вторичных выводов заземляется.

Цепи напряжения по каждой фазе подключаются на шины до или после трансформаторов тока.

Пунктирной линией изображен провод N661, который допускается не подключать. Так я и сделал.

От трансформаторов тока до испытательной коробки в гофрированной трубе прокладываем провода марки ПВ-1 сечением 2,5 кв.мм.

Вообще то для цепей напряжения допускается применять сечение проводов 1,5 кв.мм, но я выполняю все провода одним сечением. Далее маркируем их, согласно представленной выше схемы и подключаем на клеммник.

• фаза «А» — А661
• фаза «В» — В661
• фаза «С» — С661
• начало токовой обмотки фазы «А» — А411
• начало токовой обмотки фазы «В» — В411
• начало токовой обмотки фазы «С» — С411
• общая точка (конец) — N411

От испытательного клеммника проводами этой же марки, ПВ-1 сечением 2,5 кв.мм, подключаем трехфазный счетчик ПСЧ. Для удобства я заранее приготовил вот такой вот жгутик.

Распишу подключение трехфазного счетчика ПСЧ-4ТМ.05.04:

• на 1 клемму счетчика приходит начало токовой обмотки фазы «А» — А411
• на 2 клемму — напряжение фазы «А» — А661
• на 4 клемму счетчика приходит начало токовой обмотки фазы «В» — В411
• на 5 клемму — напряжение фазы «В» — В661
• на 7 клемму счетчика приходит начало токовой обмотки фазы «С» — С411
• на 8 клемму — напряжение фазы «С» — С661
• на 9 клемму счетчика приходит общая точка (концы) — N411
• 10 клемму счетчика допускается оставлять не подключенной (читайте выше)
• между клемм 3,6 и 9 устанавливаем перемычки

Кстати, на индукционных счетчиках клеммы могут обозначаться по-другому. Например, у счетчика САЗУ-ИТ клеммы для подключения цепей напряжения обозначаются 1, 2 и 3 — соответственно, для подключений фаз А, В и С, а клеммы для токовых цепей обозначаются буквами «Г» и «Н»:

• «Г» — генератор
• «Н» — нагрузка

На клемму с буквой «Г» необходимо подключать начало токовой обмотки трансформатора тока соответствующей фазы. А на клемму с буквой «Н» — общую точку (конец).

Если схему подключения Вы не знаете или не помните, то ее всегда можно «подглядеть» в паспорте или на крышке счетчика. Только смотрите, чтобы крышка была именно от этого счетчика.

P.S. Ну вот в принципе и все, что я хотел Вам рассказать про схему подключения трехфазного счетчика в четырехпроводную сеть напряжением 380/220 (В) с помощью 3 трансформаторов тока. Если у Вас по данной статье имеются вопросы, то смело задавайте их в комментариях.

Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями:

Что такое трансформатор с третьей обмоткой? — Определение, проверка эквивалентной цепи, короткого замыкания и обрыва цепи

Определение: Иногда в трансформаторах с высокими номиналами третья обмотка создается в дополнение к первичной и вторичной обмоткам. Третья обмотка называется третичной обмоткой, а из-за трех обмоток трансформатор называется трехобмоточным трансформатором.

Номинальное напряжение всех трех обмоток трансформатора обычно неодинаково.Первичная обмотка имеет наивысшее номинальное напряжение; третичное напряжение имеет самое низкое номинальное напряжение, а вторичное — промежуточное.

Главные преимущества трехобмоточных трансформаторов — это экономичность конструкции и их высокая эффективность. Принципиальная схема трехфазного трансформатора представлена ​​на рисунке ниже.

Для идеального трансформатора,

Самым значительным преимуществом третьей обмотки является то, что гармоники, генерируемые первичной и вторичной обмотками, гасятся третьей обмоткой.Третья обмотка соединена треугольником.

Напряжение третичной обмотки отличается от напряжения первичной и вторичной обмоток. Таким образом, он используется для подачи питания на вспомогательные устройства, такие как вентилятор, ламповый светильник и т. Д. На подстанциях. Третичная обмотка используется для следующих приложений.

• Реактивная мощность подводится к подстанциям с помощью третичной обмотки.
• Третичная обмотка снижает полное сопротивление цепи, так что ток короткого замыкания легко проходит на землю.
• Используется для проверки трансформатора с высоким номиналом.

Эквивалентная схема трехобмоточного трансформатора

Эквивалентная принципиальная схема трехфазного трансформатора представлена ​​на рисунке. Рассмотрим R ₁ , R ₂ и R ₃ — это сопротивление, а X ₁ , X ₂ и X ₃ — полное сопротивление их обмоток.

V ₁ , V ₂ , V ₃ — это напряжения, а I ₁ , I ₂ , I ₃ — ток, протекающий через их обмотки.

Определение параметров трехобмоточных трансформаторов

Параметры эквивалентной схемы можно определить по разомкнутой цепи и трем испытаниям на короткое замыкание.

Тест короткого замыкания

Рассмотрим Z ₁ , Z ₂ и Z ₃ — импедансы трех обмоточных трансформаторов. Эти импедансы считаются основанием для проведения теста на короткое замыкание. Для испытания на короткое замыкание две обмотки замыкаются накоротко, а третья обмотка остается разомкнутой.

На первом этапе учтите, что обмотки 1 и 2 закорочены. Обмотка низкого напряжения подается на обмотку 1, благодаря чему через обмотку 2 протекает ток полной нагрузки. Z ₁₂ указывает полное сопротивление обмотки 1 и 2, которое измеряется как

.

Эквивалентное сопротивление,

Эквивалентное реактивное сопротивление утечки,

Z ₁₂ представляет собой комбинацию серий Z ₁ и Z ₂ соответственно,

На втором этапе третья обмотка замыкается накоротко со второй обмоткой, а первая обмотка остается открытой.Источник низкого напряжения подается на третью обмотку, так что ток полной нагрузки течет через вторую обмотку. Z ₂₃ представляет полное сопротивление обмоток 2 и 3, а приведенное ниже уравнение выражает его

.

На третьем этапе вторая обмотка размыкается, а первая и третья обмотки замыкаются накоротко. Низкое напряжение подается на третью обмотку, а ток полной нагрузки протекает через первые обмотки. Z ₁₃ — это сопротивление первой и третьей обмотки.

Решая уравнения (1), (2) и (3), мы получаем полное сопротивление утечки Z ₁ , Z ₂ и Z ₃ , все называемые первичными,

Тест на обрыв цепи

Испытание обрыва цепи проводится для определения потерь в сердечнике, импеданса намагничивания и коэффициентов поворотов. При проверке обрыва цепи вольтметр, амперметр и ваттметр подключаются к обмотке низкого напряжения. Вторичная сторона остается открытой, и вольтметр подключен.

Поскольку сторона высокого напряжения разомкнута, ток, потребляемый первичной обмоткой, является током холостого хода, и I ₀ измеряется амперметром A.Импеданс намагничивания можно определить, возбуждая токовую обмотку 1, когда обе обмотки 2 и 3 разомкнуты. Тогда у нас есть

Регулирование напряжения трехобмоточного трансформатора определяется как отношение величины фактической нагрузки обмотки в кВА к базовой кВА, используемой при определении параметров сети.

,

Схема регулятора скорости трехфазного асинхронного двигателя

В этом посте мы обсуждаем создание простой схемы регулятора скорости трехфазного асинхронного двигателя, которая также может применяться для однофазного асинхронного двигателя или буквально для любого типа двигателя переменного тока.

Когда дело доходит до управления скоростью асинхронных двигателей, обычно используются матричные преобразователи, включающие множество сложных каскадов, таких как LC-фильтры, двунаправленные массивы переключателей (с использованием IGBT) и т. Д.

Все они используются для достижения в конечном итоге прерванный сигнал переменного тока, рабочий цикл которого можно регулировать с помощью сложной схемы микроконтроллера, что, наконец, обеспечивает необходимое управление скоростью двигателя.

Тем не менее, мы можем поэкспериментировать и попытаться реализовать регулирование скорости трехфазного асинхронного двигателя с помощью гораздо более простой концепции, используя усовершенствованные ИС оптопары детектора перехода через нуль, силовой симистор и схему ШИМ.

Использование детектора перехода через ноль Оптопара

Благодаря серии оптопар MOC, которые сделали схемы управления симисторами чрезвычайно безопасными и простыми в настройке, а также обеспечили беспроблемную интеграцию PWM для предполагаемых элементов управления.

В одном из своих предыдущих постов я обсуждал простую схему контроллера двигателя с плавным пуском с ШИМ, в которой реализована микросхема MOC3063 для обеспечения эффективного плавного пуска подключенного двигателя.

Здесь мы также используем идентичный метод для обеспечения соблюдения предложенной схемы регулятора скорости трехфазного асинхронного двигателя, на следующем изображении показано, как это можно сделать:

На рисунке мы видим три идентичных каскада оптопары MOC, сконфигурированных в их стандартном симисторе. режим регулятора, а входная сторона интегрирована с простой схемой ШИМ IC 555.

Три контура MOC сконфигурированы для обработки входного трехфазного переменного тока и подачи его на подключенный асинхронный двигатель.

Вход ШИМ на стороне управления изолированными светодиодами оптического блока определяет коэффициент прерывания трехфазного входа переменного тока, который обрабатывается MOC ICS.

Использование ШИМ-контроллера IC 555 (переключение при нулевом напряжении)

Это означает, что, регулируя потенциометр ШИМ, связанный с ИС 555, можно эффективно управлять скоростью асинхронного двигателя.

Выход на его выводе №3 имеет переменный рабочий цикл, который, в свою очередь, соответственно переключает выходные симисторы, что приводит либо к увеличению среднеквадратичного значения переменного тока, либо к его уменьшению.

Увеличение RMS с помощью более широких PWM позволяет достичь более высокой скорости двигателя, в то время как уменьшение RMS переменного тока с помощью более узких PWM производит противоположный эффект, то есть вызывает пропорциональное замедление двигателя.

Вышеупомянутые функции реализованы с большой точностью и безопасностью, поскольку ИС имеют множество внутренних сложных функций, специально предназначенных для управления симисторами и тяжелыми индуктивными нагрузками, такими как асинхронные двигатели, соленоиды, клапаны, контакторы, твердотельные реле и т. Д.

IC также обеспечивает идеально изолированную работу для каскада постоянного тока, что позволяет пользователю выполнять настройки, не опасаясь поражения электрическим током.

Этот принцип также можно эффективно использовать для управления скоростью однофазного двигателя, используя одну MOC IC вместо 3.

Конструкция фактически основана на теории пропорционального по времени симистора. Верхняя схема ШИМ IC555 может быть отрегулирована для обеспечения рабочего цикла 50% при гораздо более высокой частоте, в то время как нижняя схема ШИМ может использоваться для реализации операции управления скоростью асинхронного двигателя посредством регулировки соответствующего потенциометра.

Рекомендуется, чтобы эта микросхема 555 имела относительно более низкую частоту, чем схема верхней микросхемы IC 555. Это можно сделать, увеличив емкость конденсатора на выводе 6/2 примерно до 100 нФ.

ПРИМЕЧАНИЕ. ДОБАВЛЕНИЕ ПОДХОДЯЩИХ ИНДУКТОРОВ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО С ФАЗОВЫМИ ПРОВОДАМИ МОЖЕТ Существенно улучшить ХАРАКТЕРИСТИКИ УПРАВЛЕНИЯ СКОРОСТЬЮ СИСТЕМЫ.

Datasheet для MOC3061

Предполагаемая форма сигнала и управление фазой с использованием вышеуказанной концепции:

Вышеописанный метод управления трехфазным асинхронным двигателем на самом деле довольно груб, поскольку он не имеет контроля В / Гц .

Он просто использует включение / выключение сети с разной скоростью для выработки средней мощности двигателя и управления скоростью, изменяя этот средний переменный ток двигателя.

Представьте, что вы включаете / выключаете двигатель вручную 40 или 50 раз в минуту. Это приведет к тому, что ваш двигатель замедлится до некоторого относительного среднего значения, но будет двигаться непрерывно. Вышеупомянутый принцип работает точно так же.

Более технический подход заключается в разработке схемы, которая обеспечивает надлежащий контроль соотношения В / Гц и автоматически регулирует его в зависимости от скорости скольжения или любых колебаний напряжения.

Для этого мы в основном используем следующие этапы:

1. Н-мостовой или полный мост IGBT-драйвер Схема
2. Трехфазный генераторный каскад для питания полной мостовой схемы
3. В / Гц ШИМ-процессор

Использование полного моста Схема управления IGBT

Если процедуры настройки вышеупомянутой конструкции на основе симистора выглядят пугающими, можно попробовать следующее управление скоростью асинхронного двигателя на основе полного моста с ШИМ:

В схеме, показанной на рисунке выше, используется один полный кристалл. -мостовой драйвер IC IRS2330 (последняя версия — 6EDL04I06NT), который имеет все встроенные функции для обеспечения безопасной и идеальной работы трехфазного двигателя.

ИС требуется только синхронизированный трехфазный логический вход через его выводы HIN / LIN для генерации необходимого трехфазного колебательного выхода, который, наконец, используется для управления полной мостовой IGBT-сетью и подключенным трехфазным двигателем.

ШИМ-инжектор с регулировкой скорости реализуется через 3 отдельных полумостовых каскада драйверов NPN / PNP, управляемых с помощью SPWM-питания от генератора ШИМ IC 555, как показано в наших предыдущих проектах. Этот уровень ШИМ может в конечном итоге использоваться для управления скоростью асинхронного двигателя.

Прежде чем мы изучим фактический метод управления скоростью для асинхронного двигателя, давайте сначала разберемся, как автоматическое управление В / Гц может быть достигнуто с помощью нескольких схем IC 555, как описано ниже.

Цепь автоматического процессора ШИМ В / Гц (Замкнутый цикл)

В приведенных выше разделах мы изучили конструкции, которые помогут асинхронному двигателю двигаться со скоростью, указанной производителем, но он не будет регулироваться в соответствии с постоянным соотношением В / Гц, если не будет следующая ШИМ процессор интегрирован с входным каналом H-Bridge PWM.

Вышеупомянутая схема представляет собой простой генератор ШИМ, использующий пару IC 555. IC1 генерирует частоту ШИМ, которая преобразуется в треугольные волны на выводе №6 IC2 с помощью R4 / C3.

Эти треугольные волны сравниваются с синусоидальной пульсацией на выводе № 5 IC2. Эти пульсации образца получаются путем выпрямления трехфазной сети переменного тока в пульсации переменного тока 12 В и подаются на контакт № 5 IC2 для необходимой обработки.

Путем сравнения двух сигналов, SPWM соответствующего размера генерируется на выводе № 3 IC2, который становится управляющим ШИМ для сети H-моста.

Как работает схема В / Гц

При включении питания конденсатор на выводе №5 начинает с передачи нулевого напряжения на выводе №5, что вызывает наименьшее значение SPWM в Н-мостовой схеме, которая, в свою очередь, включает асинхронный двигатель для запуска с медленным плавным пуском.

По мере зарядки этого конденсатора потенциал на выводе № 5 увеличивается, что пропорционально увеличивает SPWM и позволяет двигателю постепенно набирать скорость.

Мы также можем видеть цепь обратной связи тахометра, которая также интегрирована с контактом № 5 IC2.

Этот тахометр контролирует скорость ротора или скорость скольжения и генерирует дополнительное напряжение на выводе № 5 IC2.

Теперь, когда скорость двигателя увеличивается, скорость скольжения пытается синхронизироваться с частотой статора, и в процессе она начинает набирать скорость.

Это увеличение индукционного скольжения пропорционально увеличивает напряжение тахометра, что, в свою очередь, заставляет IC2 увеличивать выход SPWM, что, в свою очередь, дополнительно увеличивает скорость двигателя.

Вышеупомянутая настройка пытается поддерживать отношение В / Гц на довольно постоянном уровне до тех пор, пока, наконец, SPWM от IC2 не сможет увеличиваться дальше.

В этот момент скорость скольжения и скорость статора достигают установившегося состояния, и это поддерживается до тех пор, пока входное напряжение или скорость скольжения (из-за нагрузки) не изменятся. В случае их изменения схема процессора В / Гц снова вступает в действие и начинает регулировать соотношение для поддержания оптимального отклика скорости асинхронного двигателя.

Тахометр

Цепь тахометра также может быть дешево построена с использованием следующей простой схемы и интегрирована с описанными выше этапами схемы:

Как реализовать контроль скорости

В предыдущих абзацах мы поняли процесс автоматического регулирования, который может eb достигается за счет интеграции обратной связи тахометра в цепь автоматического регулируемого контроллера SPWM.

Теперь давайте узнаем, как можно регулировать скорость асинхронного двигателя, изменяя частоту, что в конечном итоге заставит SPWM упасть и поддерживать правильное соотношение В / Гц.

На следующей схеме поясняется каскад управления скоростью:

Здесь мы можем увидеть схему трехфазного генератора с использованием микросхемы IC 4035, частота сдвига фаз которой может быть изменена путем изменения тактового сигнала на его выводе №6.

Трехфазные сигналы подаются на логические элементы 4049 IC для создания требуемых HIN, LIN-каналов для полной мостовой драйверной сети.

Это означает, что, соответствующим образом изменяя тактовую частоту IC 4035, мы можем эффективно изменить рабочую трехфазную частоту асинхронного двигателя.

Это реализуется через простую нестабильную схему IC 555, которая подает регулируемую частоту на вывод № 6 IC 4035 и позволяет регулировать частоту через подключенный потенциометр 100K. Конденсатор C необходимо рассчитать таким образом, чтобы диапазон регулируемых частот соответствовал характеристикам подключенного асинхронного двигателя.

Когда потенциометр частоты изменяется, эффективная частота асинхронного двигателя также изменяется, что, соответственно, изменяет скорость двигателя.

Например, когда частота снижается, вызывает снижение скорости двигателя, что, в свою очередь, вызывает пропорциональное снижение напряжения на выходе тахометра.

Это пропорциональное уменьшение выходного сигнала тахометра заставляет SPWM сужаться и, таким образом, пропорционально снижает выходное напряжение на двигатель.

Это действие, в свою очередь, обеспечивает поддержание соотношения В / Гц при управлении скоростью асинхронного двигателя посредством управления частотой.

Предупреждение. Вышеупомянутая концепция основана только на теоретических предположениях, действуйте с осторожностью.

Если у вас есть какие-либо сомнения относительно конструкции этого регулятора скорости 3-фазного асинхронного двигателя, вы можете опубликовать то же самое в своих комментариях.

О компании Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель.Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть запрос, связанный со схемой, вы можете взаимодействовать с ним через комментарии, я буду очень рад помочь!

.

Обзор коммутации каналов и коммутации пакетов

Что такое коммутация?

В современном мире мы связаны со всеми через Интернет или по телефону. В этой огромной сети, когда делается телефонный звонок или когда мы заходим на какой-то веб-сайт, данные передаются из одной сети в другую. Даже для доступа к простой веб-странице осуществляется доступ ко многим компьютерам (серверам), чтобы предоставить вам желаемые данные, которые вы ищете. Независимо от того, находитесь ли вы внутри закрытой сети или в большом сетевом сегменте, Switching является наиболее важным механизмом, который обменивается информацией между разными сетями или разными компьютерами.Коммутация — это способ направления данных или любой цифровой информации в вашу сеть до конечной точки.

Предположим, вы ищете в Интернете информацию о схемах любого типа, или ищете хобби-проект в области электроники, или если вы открываете сайт circuitdigest.com, чтобы найти конкретную статью об электронике, за вашей компьютерной сетью происходит много перемещений данных. Эти движения управляются сетевыми коммутаторами, которые используют различные методы переключения в различных сетевых узлах.

В разных типах данных используются разные методы переключения, которые имеют свои преимущества и недостатки. Доступны три типа коммутации: коммутация каналов , коммутация пакетов и коммутация сообщений . Коммутация каналов и пакетов наиболее популярна среди этих трех.

Коммутация цепей

Коммутация каналов — это метод коммутации, при котором между двумя станциями в сети создается сквозной путь перед началом передачи данных.

Коммутация цепи состоит из трех фаз: установление цепи, передача данных и отключение цепи .

Метод коммутации каналов имеет фиксированную скорость передачи данных, и оба абонента должны работать с этой фиксированной скоростью. Коммутация каналов — это простейший метод передачи данных, при котором между двумя отдельными отправителями и получателем устанавливается выделенных физических соединений. Для создания этих выделенных соединений набор переключателей подключается физическими соединениями.

На изображении ниже три компьютера на левой стороне соединены с тремя настольными ПК на правой стороне с помощью физических соединений, в зависимости от четырех переключателей цепи. Если коммутация каналов не используется, их необходимо соединить с помощью соединений точка-точка, где требуется большое количество выделенных линий, что не только увеличит стоимость подключения, но и усложнит систему.

Решение о маршрутизации в случае коммутации каналов принимается, когда маршрут маршрутизации устанавливается в сети.После того, как выделенный маршрут маршрутизации установлен, данные непрерывно отправляются в пункт назначения получателя. Связь сохраняется до конца разговора.

Трехфазная коммутация цепи связи

Связь от начала до конца в коммутации цепей осуществляется с использованием этой схемы —

На этапе настройки в сети с коммутацией каналов между отправителем и получателем устанавливается выделенная маршрутизация или путь соединения.В этот период сквозная адресация, как и исходный адрес, должна создавать соединение между двумя физическими устройствами. Переключение схемы происходит на физических уровнях.

Передача данных происходит только после завершения фазы настройки и только после установления физического выделенного пути. На этом этапе не используется никаких методов адресации. Коммутаторы используют временной интервал (TDM) или занятую полосу (FDM) для маршрутизации данных от отправителя к получателю.Следует иметь в виду, что отправка данных является непрерывной, и при передаче данных могут быть периоды молчания. Все внутренние соединения выполнены в дуплексном виде.

На последней фазе отключения цепи , когда любому из абонентов в сети, отправителю или получателю необходимо отключить путь, на все задействованные коммутаторы отправляется сигнал отключения, чтобы освободить ресурс и разорвать соединение. Эта фаза также называется Teardown phase в методе переключения цепей.

Коммутатор цепи создает временное соединение между входным звеном и выходным звеном. Доступны различные типы переключателей с несколькими входами и выходами.

Как правило, коммутация каналов используется в телефонных линиях.

Преимущества коммутации цепей

Метод коммутации цепей

дает большие преимущества в определенных случаях. Преимущества следующие —

1. Скорость передачи данных фиксированная и выделенная, потому что соединение устанавливается с использованием выделенного физического соединения или каналов.
2. Поскольку используются выделенные пути маршрутизации передачи, это хороший выбор для непрерывной передачи в течение длительного времени.
3. Задержка передачи данных незначительна. В переключателях нет времени ожидания. Таким образом, данные передаются без какой-либо предварительной задержки передачи. Это определенно положительное преимущество метода коммутации цепей.

Недостатки коммутации цепей

Помимо преимуществ, коммутация цепей также имеет некоторые недостатки.

1. Независимо от того, свободен ли канал связи или занят, выделенный канал не может использоваться для другой передачи данных.
2. Требуется большая полоса пропускания, а непрерывная передача приводит к потере пропускной способности в период молчания.
3. Очень неэффективно при использовании системного ресурса. Мы не можем использовать ресурс для другого подключения, так как он выделен для всего разговора.
4. Установка физических соединений между отправителями и получателями занимает очень много времени.

Пакетная коммутация

Коммутация пакетов — это метод передачи данных, при котором данные разбиваются на небольшие фрагменты переменной длины и затем передаются по сетевой линии. Неработающие фрагменты данных называются пакетами . После получения этих поврежденных данных или пакетов, все они собираются в месте назначения и, таким образом, создается полный файл. Благодаря этому методу данные передаются быстро и эффективно.В этом методе не требуется предварительная настройка или резервирование ресурсов, как в случае метода переключения каналов.

Этот метод использует методы Store and Forward. Таким образом, каждый переход будет сначала сохранять пакет, а затем пересылать пакеты следующему адресату хоста. Каждый пакет содержит управляющую информацию, адрес источника и адрес назначения. Благодаря этому пакеты могут использовать любой маршрут или пути в существующей сети.

Пакетная коммутация на основе VC

Коммутация пакетов на основе

VC — это режим коммутации пакетов, при котором между отправителем и получателем выполняется соединение по логическому пути или виртуальному каналу. VC означает Virtual Circuit . В этом режиме коммутации пакетов создается предопределенный маршрут, и все пакеты будут следовать по предопределенным путям. Всем маршрутизаторам или коммутаторам, участвующим в логическом соединении, предоставляется уникальный идентификатор виртуального канала для уникальной идентификации виртуальных соединений. Он также имеет трехфазного протокола, который используется в коммутации цепей, фазе настройки, фазе передачи данных и фазе разрыва .

На изображении выше , 4 ПК подключены к сети с 4 коммутаторами, и поток данных будет коммутацией пакетов в режиме виртуального канала .Как мы видим, коммутаторы связаны друг с другом и совместно используют канал связи друг с другом. Теперь в виртуальном канале необходимо установить заранее определенный маршрут. Если мы хотим передать данные с ПК1 на ПК 4, путь будет направлен от SW1 к SW2 к SW3 и, наконец, к ПК4. Этот маршрут предопределен, и всем SW1, SW2, SW3 предоставляется уникальный идентификатор для идентификации путей данных, поэтому данные связаны путями и не могут выбрать другой маршрут.

Пакетная коммутация на основе дейтаграмм

Коммутация дейтаграмм полностью отличается от технологии коммутации пакетов на основе VC. При переключении дейтаграмм путь зависит от данных . Пакеты содержат всю необходимую информацию, такую ​​как адрес источника, адрес назначения, идентификатор порта и т. Д. Таким образом, в режиме коммутации пакетов на основе дейтаграмм без установления соединения каждый пакет обрабатывается независимо. Они могут выбирать различные маршруты, и решения о маршрутизации принимаются динамически при передаче данных внутри сети. Таким образом, в пункте назначения пакеты могут быть получены не по порядку или в любой последовательности, нет заранее определенного маршрута и гарантированная доставка пакетов невозможна.Чтобы обеспечить гарантированный прием пакетов, необходимо настроить дополнительные протоколы конечной системы.

В этом режиме коммутации пакетов нет этапов настройки, передачи и разрыва.

Снова на изображении выше, 4 компьютера подключены, и мы передаем данные с ПК1 на ПК4. Данные содержат два пакета, помеченных как 1 и 2. Как мы видим, в режиме дейтаграммы пакет 1 выбрал путь SW1-SW4-SW3, тогда как пакет 2 выбрал путь маршрута SW1-SW5-SW3 и, наконец, достиг ПК4.Пакеты могут выбирать другой путь в зависимости от времени задержки и перегрузки на других путях в сети коммутации пакетов дейтаграмм.

Преимущества пакетной коммутации

Коммутация пакетов имеет преимущества по сравнению с коммутацией каналов . Сеть с пакетной коммутацией предназначена для преодоления недостатков метода коммутации каналов.

1. Эффективно с точки зрения пропускной способности.
2. Минимальная задержка передачи
3. Пропущенные пакеты могут быть обнаружены адресатом.
4. Экономичное внедрение.
5. Надежен при обнаружении загруженного пути или нарушения связи в сети. Пакеты могут передаваться по другим каналам или по другому пути.

Недостатки пакетной коммутации

Пакетная коммутация также имеет несколько недостатков.

1. Коммутация пакетов не следует какому-либо определенному порядку передачи пакетов один за другим.
2. Отсутствует пакет при передаче большого объема данных.
3. Каждый пакет должен быть закодирован порядковыми номерами, адресами получателя и отправителя и другой информацией.
4. Маршрутизация в узлах сложна, поскольку пакеты могут следовать по нескольким путям.
5. Когда по какой-то причине происходит перенаправление, увеличивается задержка при приеме пакетов.

Различия между коммутацией каналов и коммутацией пакетов

Мы уже получили представление о различиях между коммутацией каналов и коммутацией пакетов.Давайте посмотрим на различия в формате таблицы для лучшего понимания —

Различия	Коммутация цепей	Пакетная коммутация
Вовлечение ступеней	При коммутации цепей для полного разговора требуется установка трех фаз. Установление соединения, передача данных, разрыв соединения	В случае пакетной коммутации мы можем осуществлять передачу данных напрямую.
Адрес назначения	Адрес полного пути предоставляется источником.	Каждому пакету данных известен только конечный адрес назначения, путь маршрутизации зависит от решения маршрутизатора.
Обработка данных	Обработка данных происходит в исходной системе.	Обработка данных происходит в узлах и исходных системах.
Равномерная задержка между блоками данных	Происходит равномерная задержка.	Задержка между блоками данных неравномерна.
Надежность	Коммутация цепей более надежна по сравнению с коммутацией пакетов	Пакетная коммутация менее надежна по сравнению с коммутацией каналов.
Отход ресурсов	Высокий уровень потери ресурсов при коммутации каналов.	Меньшая потеря ресурсов при коммутации пакетов.
Техника складского хранения	В нем не используется технология промежуточной передачи	Использует технику хранения и пересылки
Перегрузка	Перегрузка возникает только во время установления соединения.	На этапе передачи данных может происходить состязание.
Данные передачи	Источник осуществляет передачу данных.	Передача данных осуществляется источником, маршрутизаторами.

.

Объяснение трехфазной электрической мощности> ENGINEERING.com

Электротехника имеет репутацию загадочной, поэтому термин «волшебный дым» стал частой шуткой среди инженеров-электриков и техников. Однако практическое знание принципов электротехники может быть невероятно полезным, даже если вы не инженер-электрик, особенно если вам приходится с ним работать!

Имея это в виду, в данной статье рассматривается основная концепция электротехники: трехфазная электроэнергия.Мы начнем с основ и будем двигаться дальше, чтобы к концу этой статьи волшебный дым не казался таким волшебным.

Электромагнитная индукция

Иллюстрация закона Фарадея. (Изображение любезно предоставлено автором.)

Этот феномен был первоначально описан Майклом Фарадеем. Если проводник помещен в переменное магнитное поле (как показано на рисунке ниже), индуцированная электромагнитная сила (ЭДС), то есть напряжение, появляется на его противоположном конце.Электрический ток течет, когда петля, состоящая из цепи проводника, замкнута, при условии, что проводник, помещенный в переменное магнитное поле, пересекает силовые линии магнитного поля.

Переменный ток и электромагнитная индукция

Переменный ток (AC) имеет синусоидальную форму и попеременно меняет свое направление и амплитуду. Переменный ток генерируется электрическим генератором переменного тока, работающим по принципу электромагнитной индукции (EMI). Следовательно, электрический генератор преобразует механическую энергию в электрическую.Его основные части — статор и ротор. Последний представляет собой источник магнитного поля, в то время как первый содержит проводник, в котором индуцируется ЭДС (обычно проводник имеет форму спиральной проволоки).

Генератор состоит из источника переменного магнитного поля (магнита или электромагнита) и проводника, пересекаемого силовыми линиями магнитного поля. Электромагнит представляет собой ферромагнетик (железо), намотанный катушкой (проводником). Утюг становится магнитом (создает магнитное поле), когда через катушку протекает электрический ток.Электромагниты являются наиболее часто используемым источником магнитного поля из-за их особых преимуществ в этом применении (например, контроль магнитной силы, большая мощность магнита и т. Д.).

Величина наведенного напряжения на концах проводников статора зависит от напряженности магнитного поля (которая пропорциональна количеству силовых линий на единицу площади), скорости изменения магнитного поля (скорости вращения магнита или проводника) и угол, под которым силовые линии магнитного поля проходят через проводник.

На практике катушка (проводник с большим количеством витков) используется вместо основного проводника для достижения более высокого значения ЭДС. Величина ЭДС прямо пропорциональна количеству витков катушки N . Например, в случае катушки на 100 витков наведенная ЭДС будет в 100 раз выше, чем в единичном проводе.

Почему переменный ток имеет синусоидальную форму?

Ротор (магнит) вращается в магнитном поле, делая полные 360 ° за период времени ( t ).Период t обратно пропорционален частоте, то есть t = 1 / f. В США используется система переменного тока с частотой 60 Гц ( t = 1 / f = 16,67 мс), в то время как в Европе используется система с частотой 50 Гц ( t = 1 / f = 20 мс). Это означает, что ротор генератора с частотой 60 Гц совершает полный оборот на 360 ° за 16,67 мс.

Генерация переменного тока. (Изображение любезно предоставлено автором.)

Индуцированное напряжение, а также ток, потребляемый от генератора, имеют синусоидальную форму, как показано выше, в результате конструкции и принципа работы генератора.Силовые линии магнитного поля проходят через катушки под другим углом при вращении ротора (магнита). Таким образом, когда ротор смещается, в катушке индуцируется другое значение ЭДС (на что указывает синусоидальная амплитуда на изображении выше).

Магнит ротора имеет два полюса, северный (N) и южный (S). Когда ротор (магнит) вращается, противоположные полюса магнита проходят через катушку в каждом полупериоде (180 °), вызывая ЭДС с изменением полярности. Изменение полярности напряжения вызывает изменение направления тока (т.е.е., переменный ток).

Генераторы многофазного переменного тока

Генератор может быть изготовлен с другим количеством катушек, размещенных в статоре. Одна катушка в статоре образует однофазный генератор, а несколько катушек составляют многофазный генератор. В каждой катушке наводится ЭДС одинаковой амплитуды.

Общие преимущества многофазного генератора перед однофазным генератором равной мощности заключаются в том, что первый меньше, легче и дешевле.По сути, единственная физическая разница между одиночным генератором и многофазным генератором — это дополнительные катушки с соответствующими деталями в статоре. Каждая фаза генерирует примерно равное количество энергии. Произведенная энергия будет умножена на количество фаз (т.е.установленных катушек в генераторе).

По сравнению с однофазной системой, двухфазная система требует большего количества проводов и более толстых проводов, но без каких-либо дополнительных преимуществ, поэтому на практике она не пользуется популярностью.

Трехфазные генераторы

Трехфазный генератор. (Изображение любезно предоставлено автором.)

На приведенной выше схеме показан трехфазный генератор. Статор имеет три катушки (11 ‘, 22’, 33 ‘), а ротор может быть либо постоянным магнитом, либо электромагнитом. Он вращается за счет внешней силы, будь то вода в гидротурбине, пар в электростанции, ветер в ветряной турбине и т. Д.

Магнитное поле вращается вместе с магнитом ротора. ЭДС, наведенная в каждой обмотке статора, имеет одинаковую амплитуду и частоту (сдвинута по фазе на 120 °).

Эти три наведенные ЭДС представляют три фазы, а временной сдвиг между ними (2π / 3) представляет собой сдвиг фазы или сдвиг фазы. Причиной сдвига фаз является пространственное смещение катушек в статоре: катушки физически смещены на 120 ° друг от друга. В основном конструкция генератора и принцип его работы определяют форму и величину наведенного напряжения. Общий ротор вращается с одинаковой скоростью, поэтому значения частоты всех наведенных напряжений также равны.

Необходимо, чтобы все три наведенные ЭДС были одинаковыми, с одинаковым сдвигом фаз между ними. Это представляет собой симметричную трехфазную систему.

Сумма мгновенных значений напряжения в симметричной трехфазной системе равна нулю.

Трехфазное переменное напряжение. (Изображение любезно предоставлено автором.)

Трехфазная система симметрична тогда и только тогда, когда:

• Нагрузка каждой фазы имеет одинаковое значение импеданса;
• Импеданс нагрузки каждой фазы имеет одинаковый фазовый угол;
• Значения напряжения и тока равны для каждой фазы и;
• Сдвиг фаз составляет 120 ° между каждой фазой.

В случае симметричных трехфазных систем ток не проходит через общую нейтральную линию.

Трехфазная система переменного тока

В настоящее время трехфазная система служит основой большинства электрических систем, которые включают производство, передачу и потребление энергии. Это одно из самых важных нововведений, внесенных Николой Тесла (1856-1943), поскольку оно позволило более эффективно и упростить производство и передачу энергии.

Повышение ценности мощности системы передачи электроэнергии требует увеличения количества линий передачи (проводников), что увеличивает общую стоимость.

Предположим, мы хотим, чтобы в системе передавалось в 3 раза больше мощности. На схеме ниже показаны три однофазные системы (три генератора изолированы друг от друга). Эта система требует шести линий между электрическим генератором и потребителем, каждый проводник несет значение полного тока.

Три однофазные системы.(Изображение любезно предоставлено автором.)

Тройное значение полной мощности передается только по трем или четырем линиям, в зависимости от того, подключена ли трехфазная система с нейтралью или без нее. По нейтральной линии проходит ток, который является результатом несбалансированной трехфазной системы, то есть разности значений тока между фазами. Ток через нейтральную линию обычно низкий (ниже, чем текущее значение линии), а поперечное сечение нейтральной линии может быть тоньше.

В то время как на диаграмме выше показан случай трех однофазных систем, в которых для передачи энергии требуется шесть линий, на приведенной ниже диаграмме показана трехфазная система, в которой только три линии необходимы для одинаковой общей мощности.

Одиночная трехфазная система. (Изображение любезно предоставлено автором.)

Концы источников напряжения (и нагрузки на другой стороне) соединены в общей точке, называемой нейтралью или нейтралью.

Подключение трехфазной системы

Соединения обмоток генератора. (Изображение любезно предоставлено автором.)

На схеме выше вы можете видеть, что трехфазный генератор можно подключать по-разному. Катушки генератора могут быть соединены звездой (YN) или треугольником (D).Первое соединение является наиболее часто используемым соединением для катушек статора.

Соединение звездой образуется, когда концы всех трех обмоток статора соединяются в одной точке (точке звезды), которая обычно заземлена. Нейтральная линия может быть связана с звездой, но это не обязательно. Линии, подключенные к другим концам обмоток статора, являются фазовыми линиями (известными как фазы). На изображении ниже показаны клеммы обмоток статора, где выполнено соединение звездой.

Клеммы обмоток статора.(Изображение любезно предоставлено автором.)

Соединение треугольником формируется путем соединения конца одной катушки с началом другой. Три катушки, соединенные таким образом, образуют соединение треугольником.

В трехфазной системе YN потребителям доступны два напряжения: линейное и фазное. Потребитель получает питание от сети (U12, U23, U13), когда он включен между любыми двумя фазами, как показано ниже. В противном случае, если потребитель питается от фазного напряжения (U1, U2, U3), он включается между любой фазой и нейтралью.Напряжение сети всегда в 90–114 раз выше значения фазного напряжения.

Обеспечивает доступное напряжение в соединении YN. (Изображение любезно предоставлено автором.)

Трехфазные нагрузки

Электрическая система состоит из трех основных частей: производство энергии, передача энергии и потребители энергии. Потребители — это нагрузки, подключенные к электрической системе. Одним из преимуществ трехфазной системы является то, что она может питать как однофазные, так и трехфазные нагрузки.Последние могут быть подключены по схеме звезды (YN) или треугольника (D). На приведенной ниже схеме показаны различные варианты нагрузки, подключенной к трехфазной системе.

Различные вариации нагрузки, подключенные к трехфазной системе. (Изображение любезно предоставлено автором.)

Электродвигатели переменного тока

В принципе, любой электрический генератор может работать как электродвигатель, поскольку его конструкция и принцип работы одинаковы. Принцип работы основан на взаимной индукции между обмотками статора и ротора.Основное отличие состоит в том, что генератор преобразует механическую энергию в электрическую, а двигатель — обратно.

Существует два основных типа двигателей переменного тока: асинхронные и синхронные двигатели.

Двигатели асинхронные

Асинхронный двигатель, также известный как асинхронный двигатель, является наиболее часто используемым двигателем на практике.

Асинхронный двигатель. (Изображение любезно предоставлено автором.)

Принцип его работы прост и основан на законе Фарадея.Источник переменного тока подключен к обмотке статора и создает вращающееся магнитное поле (RMF). Переменный поток (силовые линии магнитного поля) вращается с синхронной скоростью, которая зависит от частоты питающего напряжения: Где f = частота, а p = количество полюсов.

ЭДС индуцируется в обмотках ротора в соответствии с законом Фарадея. Обмотки ротора закорочены, что позволяет протекать току. Ток через обмотки ротора создает силу (крутящий момент), вызывающую движение ротора (вращение).Это вращение и RMF имеют одинаковый курс.

Однако ротор ускоряется до скорости, которая всегда ниже, чем синхронная скорость RMF. Если ротор достигает синхронной скорости, магнитные линии (поток) не будут пересекать обмотки ротора и ЭДС не будет индуцироваться. Таким образом, ток не будет протекать через обмотки ротора, и сила, вращающая ротор, не будет создаваться.

Ротор замедляется, но не останавливается.

Когда скорость ротора ниже, чем синхронная скорость, магнитные линии пересекают обмотку ротора, что означает, что ЭДС индуцируется, и ротор вращается с соответствующей скоростью.Скорость ротора примерно близка к синхронной скорости, но никогда не бывает одинаковой. Вот почему его называют асинхронным двигателем.

Разница между синхронной скоростью ( n _s ) и скоростью ротора ( n ) является относительной скоростью или скольжением:

На практике относительная скорость имеет низкое значение: от 3 до 5 процентов (малогабаритные двигатели, 500 кВт).

Полезно отметить, что для создания RMF статора необходимы как минимум два сдвинутых по фазе тока.Трехфазный ток (сдвинутые по фазе на 120 ° между собой) генерирует более однородную RMF, чем двухфазные токи.

Это наиболее распространенный тип двигателя из-за его низкой стоимости, простоты обслуживания, надежности, устойчивости к перегрузкам и широкого диапазона скорости вращения.

Однако его недостатками являются: сложное регулирование скорости вращения, нелинейная зависимость крутящего момента вала от скорости вращения и проблемы при запуске.

Синхронные двигатели

Конструкция синхронного двигателя аналогична конструкции асинхронного двигателя.Токи статора создают среднеквадратичное значение, которое вращается с синхронной скоростью ( n _s ). Ротор вращается вместе с RMS с одинаковой скоростью ( n = n _s ), и двигатель синхронизирован. Синхронный двигатель обеспечивает постоянную скорость, которая всегда равна синхронной скорости.

В этом случае RMS вращается с высокой скоростью, а ротор имеет большую массу и инерцию. Полюса магнитного поля статора и ротора нелегко синхронизировать («кэшировать»).Следовательно, ротор должен запускаться и увеличиваться до синхронной скорости с помощью внешней силы, после чего он может вращаться с собственным крутящим моментом. Ротор синхронного двигателя можно запустить следующими способами:

• Подключение другого вспомогательного двигателя к валу ротора
• Асинхронный запуск с помощью встроенных короткозамкнутых проводов (применение в крупных промышленных двигателях)
• Синхронный запуск с использованием переменной частоты (увеличение частоты от нуля до конечной рабочей частоты)

В больших промышленных двигателях они более эффективны, чем асинхронные двигатели.Синхронные двигатели малой мощности используются в робототехнике и сервосистемах, где требуется высокая точность и точное управление.

Синхронный двигатель большой мощности (несколько сотен кВт). (Изображение любезно предоставлено автором.)

Эквивалентные схемы двигателя (Steinmetz)

Как упоминалось выше, когда обмотки статора подключены к источнику переменного тока, в обмотках ротора индуцируется напряжение. В основном принцип работы такой же, как у трансформатора, т.е.е., асинхронный двигатель — это трансформатор, в котором вращается вторичная сторона. Таким образом, эквивалентная схема в обоих случаях одинакова.

Обычно эквивалентные схемы дают информацию об основных параметрах устройства, таких как потери в меди и магнитные потери. Медные обмотки двигателя характеризуются как сопротивлением ( R ), так и реактивным сопротивлением ( jX ). Общий термин для обоих параметров — импеданс ( Z = R + jX ).

Импеданс измеряется в омах в сложной форме или может быть обозначен как значение в омах и фазовый угол импеданса.Поскольку двигатель представляет собой индуктивную нагрузку, существует фазовый сдвиг между напряжением двигателя и током. Фазовый угол представляет собой фазовый сдвиг между напряжением обмотки и током, протекающим через нее.

Эквивалентная схема показана на рисунке ниже:

Эквивалентная схема асинхронного двигателя. (Изображение любезно предоставлено автором.)

Параметры эквивалентной схемы описаны ниже:

• R ₁ — сопротивление обмотки статора
• X ₁ — реактивное сопротивление утечки статора (вызванное магнитным потоком, который не связан с воздушным зазором и ротором)
• X _м — реактивное сопротивление намагничивания, необходимое для преодоления воздушного зазора.
• R _c — потери в сердечнике (гистерезис и вихревые токи)
• R ₂ — сопротивление обмотки ротора
• X ₂ — реактивное сопротивление обмотки ротора

Воздушный зазор между обмотками статора и ротора представляет собой идеальный трансформатор.Как описано ранее, в случае асинхронных двигателей на наведенную ЭДС , (на стороне ротора) влияет скольжение (когда ротор ускоряется, скольжение вызывает более низкую индуцированную ЭДС). Вот почему сопротивление обмотки ротора представлено как:

Упрощенные эквивалентные схемы

Эквивалентную схему можно упростить, отказавшись от идеального трансформатора и пересчитав сопротивление ротора и реактивное сопротивление со стороны статора (первичной обмотки). Значения умножаются на k (где k — отношение витков обмотки статора и ротора).

Асинхронный двигатель, упрощенная схема замещения. (Изображение любезно предоставлено автором.)

Упрощенная схема замещения позволяет рассчитать рабочие параметры асинхронного двигателя:

• Входная мощность статора ( P _в )
• Потери в обмотке статора
• Потери в сердечнике в железе
• Потери в обмотке ротора
• Мощность к нагрузке ( P _м )
• Потери на ветер и трение
• Выходная мощность двигателя / мощность на валу ( P _out )

Эти параметры также могут быть получены путем проведения испытаний двигателя, в частности испытаний сопротивления обмоток постоянного тока (информация о сопротивлении обмотки и потерь), испытаний без нагрузки и испытаний при заторможенном роторе (индуктивность и потери в сердечнике).

Согласно приведенной выше электрической схеме эквивалентное сопротивление ( Z _eq ) может быть представлено как:

Закон Ома определяет ток двигателя как: Мощность ( P, _в ), передаваемая на двигатель, определяется по формуле:

Обратите внимание, что потери в сердечнике не учитываются: (l _s = l ‘ _s )

Потери мощности в медных обмотках определяются по формуле:

В реальной системе, за исключением потерь в меди, выходная мощность также зависит от вращательных потерь, включая потери на трение, потери на ветер и потери в сердечнике.

Мощность ( P _в ), передаваемая на подключенную нагрузку, представляет собой разницу между входной мощностью и потерями в обмотках:

Предыдущее уравнение относится к однофазной системе. В случае симметричной трехфазной системы мощность нагрузки составляет: Мощность двигателя равна крутящему моменту двигателя ( M ), умноженному на угловую скорость ( ω ). На основе этого уравнения крутящий момент двигателя равен: Где угловая скорость:

Трехфазное питание

Эта статья была предназначена для того, чтобы дать инженерам-неэлектрикам базовое понимание трехфазного питания и его применения в двигателях переменного тока.Если у вас есть какие-либо вопросы, не стесняйтесь оставлять их в комментариях ниже.

---

Эдис родился в Сараево (Босния и Герцеговина). Он имеет степень магистра. Кандидат электротехники, кафедра энергетики. Он работает в международной компании в Стокгольме (Швеция) в качестве эксперта по испытаниям силовых трансформаторов и посетил многие страны по всему миру. Он также имеет обширный опыт управления проектами, научных исследований и написания технических документов, тестирования силовых трансформаторов и исследования новых методов испытаний, разработки и проектирования нового испытательного оборудования и т. Д.В свободное время он любит выращивать растения и наслаждается долгими прогулками по сельской местности.
,