Стафиевская В.В. Методы и средства энерго - и ресурсосбережения. Лабораторный практикум

Подождите немного. Документ загружается.

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

Лабораторная работа № 4. ИСПЫТАНИЕ СЧЕТЧИКА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ



Методы и средства энерго- и ресурсосбережения. Метод. указания по лабораторным работам

-31-

называется передаточным числом счетного механизма, например, 1 кВт · ч –

5000 оборотов диска. Величина

,c обратная передаточному числу счетного

механизма счетчика, представляющая собой энергию, зарегистрированную

счетным механизмом за один оборот счетчика, называется номинальной по-

стоянной счетчика, которая при его испытании обычно выражается

в Вт

· с/обор. Если 1 кВт · ч соответствует N

′

оборотам диска, то номинальная

постоянная счетчика, выраженная в Вт·с/обор, может быть определена как

3600 1000

⋅

′

(4.9)

Значения

′

с зависят только от конструкции счетного механизма

и для данного счетчика остаются неизменными. Величина израсходованной

электроэнергии за какое-то время определяется

разностью отсчетов по счет-

ному механизму, произведенных в конце и в начале рассматриваемого перио-

да:

= (4.10)

Величина называется действительной постоянной счетчика электриче-

ской энергии и представляет собой количество энергии, потребляемой элек-

троприемниками за время одного полного оборота диска. Действительная по-

стоянная в отличие от номинальной зависит от тока нагрузки, а также от

внешних условий (температуры, частоты и т. д.).

Отклонение действительной постоянной

C счетчика от его номиналь-

ной постоянной характеризует относительную погрешность счетчика:

100 %,

−

γ= ⋅ (4.11)

где

W – значение величины электрической энергии, определяемое по пока-

заниям поверяемого счетчика за тот же промежуток времени, подсчитанное

по формуле;

W – действительное значение величины электрической энергии, из-

расходованной за некоторый промежуток времени

t , определяемое по пока-

заниям образцовых приборов.

,WcN

⋅

(4.12)

где

N – целое число оборотов диска за то же время.

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

Лабораторная работа № 4. ИСПЫТАНИЕ СЧЕТЧИКА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ



Методы и средства энерго- и ресурсосбережения. Метод. указания по лабораторным работам

-32-

Счетчики активной энергии выпускают классов точности 0,5; 1,0; 2,0;

2,5; счетчики реактивной энергии – 1,5; 2,0; 3,0. Технические характеристики

однофазных счетчиков электрической энергии представлены в табл. 4.1

На рис. 4

.2 приведена типичная кривая относительной погрешности

однофазного счетчика индукционной системы в зависимости от его нагрузки,

выраженной в процентах от номинальной, причем изгиб ее в начале объясня-

ется заметным влиянием трения в механизме при малой нагрузке.

Рис. 4.2. Зависимость относительной погрешности

однофазного индукционного счетчика от нагрузки

Таблица 4.1

Тип счетчика

Класс

точности

Номинальные

токи, А

Номинальные

напряжения, В

Потребляемая

мощность, Вт

СО-И445Э, И445Т 2,0 2,5; 5; 10; 20 110; 127; 220;

230; 240; 250;

380

1,3

СО-И449Э, И449Т 2,0 2,5; 5; 10; 15; 20 110; 115; 120;

127; 220; 230;

240; 250; 380

1,5

СО-И446 1,0–3,0 2,5; 5; 10; 20 127; 220

СО-5У 1,0–3,0 2,5; 5; 10; 15; 20 220

Класс точности счетчиков имеет относительную основную погреш-

ность и другие метрологические характеристики. Так, ГОСТ 8.259–77 «Счет-

чики электрические активной и реактивной энергии индукционные. Методы

и средства поверки» устанавливает следующие значения относительной по-

грешности и реактивной энергии класса точности 2,5 (табл. 4.2

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

Лабораторная работа № 4. ИСПЫТАНИЕ СЧЕТЧИКА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ



Методы и средства энерго- и ресурсосбережения. Метод. указания по лабораторным работам

-33-

Таблица 4.2

Нагрузка, %

Допускаемое значение относительной погрешности, %

однофазных счетчиков трехфазных счетчиков

при

cos 1ϕ=

при

cos 0,5

при

cos 1

при

cos 0,5

10 ±3,5 – ±3,5 –

20 – ±4,0 – ±3,5

50 ±2,5 – ±2,5 –

100 ±2,5 ±4,0 – ±2,5

120 – – ± –

150 ±2,5 – – –

На этой нагрузке поверяют только счетчики, выпущенные с 1954 г. по

1961 г.

Наименьшая мощность

min

P или наименьший ток

min

, при которых

диск счетчика начинает безостановочно вращаться, выраженные в процентах

от соответствующих номинальных величин при номинальном напряжении

(для счетчиков активной энергии при коэффициенте мощности

cos 1

= ), на-

зывается чувствительностью

S счетчика:

min

100 %,

=⋅ (4.13)

или

min

100 %,

=⋅ (4.14)

где

– номинальный ток счетчика, указанный в его паспорте.

Государственным стандартом (ГОСТ 6570–75) устанавливается порог

чувствительности (в процентах) счетчика. Указанная величина не должна

превышать 0,4 % для счетчика класса 2,5, чувствительность должна быть не

более 1 %.

В неправильно отрегулированных счетчиках при отсутствии нагрузки

может наблюдаться вращение диска. Это явление называется самоходом

счетчика. В правильно отрегулированных счетчиках самоход не должен

иметь места при напряжении от 80 до 110 % номинального. Включение нена-

груженного счет

чика может вызвать только поворот его диска не более чем

на один оборот, после чего диск должен остановиться и все время оставаться

неподвижным.

Так как на показания счетчика оказывают влияние температура, часто-

та переменного тока и другие факторы, то поверка его должна производиться

при определенных условиях. Так, температура воздуха в помещении, в кото-

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

Лабораторная работа № 4. ИСПЫТАНИЕ СЧЕТЧИКА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ



Методы и средства энерго- и ресурсосбережения. Метод. указания по лабораторным работам

-34-

ром производится поверка счетчика, должна быть не ниже +17 ºС и не выше

+23 ºС, напряжение, подводимое к параллельной обмотке счетчика при опре-

делении его погрешности, не должно отличаться от номинального более чем

на 3 %, а частота – не более чем на 2 %.

Кроме того, перед поверкой счетчик активной энергии в целях прогре-

ва его частей должен проработать в номинальном режиме и коэффициенте

мощности co

s 1

ϕ= не менее 15 мин, а затем не менее 10 мин при любой на-

грузке, для которой определяется величина относительной погрешности

счетчика.

Собственно поверке предшествует внешний осмотр, при проведении

которого должно быть установлено соответствие счетчика следующим тре-

бованиям:

счетчик должен представляться к поверке с монтажной схемой;

щиток счетного механизма не должен иметь видимого перекоса;

цифры роликового счетного механизма не должны уходи

ть за пределы

окошек более чем на 1/5 своей высоты (это требование не относится к край-

нему справа ролику, а также к другим роликам, если они в данный момент

вращаются вместе с крайним справа роликом при переходе через нуль);

на кожухе или маркировочной табличке должно быть указано стрелкой

направление вращения диска;

отметка на диске дл

я визуального отсчитывания оборотов должна быть

нанесена четко;

счетчик должен иметь приспособление для навески пломб.

На рис. 4.3

и рис. 4.4 показаны схемы подключения однофазных счет-

чиков активной энергии непосредственного включения.

Рис. 4.3. Схема подключения счетчи-

ков типов СО-И445Э, СО-И445Т, СО-

И449Т, СО-И446, по ГОСТ 6570–75

Рис. 4.4. Схема подключения счетчи-

ков типов СО-И445Э, СО-И445Т, СО-

И449Т, СО-И446, СО-И449Э по Британ-

скому стандарту В357

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

Лабораторная работа № 4. ИСПЫТАНИЕ СЧЕТЧИКА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ



Методы и средства энерго- и ресурсосбережения. Метод. указания по лабораторным работам

-35-

Поверка правильности работы счетчика активной энергии однофазного

тока может быть произведена путем контроля скорости вращения его диска

по показаниям контрольных вольтметра и амперметра, образцового ваттметра

и секундомера, причем для обеспечения необходимой точности результатов

отсчетов по ним необходимо, чтобы показания электроизмерительных прибо-

ров всегда были не менее 50 % от их верхнего предела измерения, за исклю-

чением испытания, проводи

мого для определения величины чувствительно-

сти счетчика.

При поверке счетчика класса 2,5 вольтметр и амперметр, служащие

только для контроля значений напряжения и тока, могут быть класса 2,5, а

ваттметр – класса 0,5, астатический или экранированный. Секундомеры, пе-

риодически поверяемые, могут иметь поправку для интервала в 60 с не бо-

лее 0,1 с.

Необходимая точность повер

ки достигается еще тем, что во время счета

числа оборотов диска величина нагрузки поддерживается постоянной с точ-

ностью ±0,5 %. Число оборотов диска, отсчитываемое при поверке счетчика,

выбирают таким, чтобы соответствующее время было не менее 50 с.

Для поверки счетчика

PI однофазного индукционной системы класса

точности 2,5 по образцовым приборам собирают схему (рис. 4.5

). В качестве

источника питания используют ЛАТР TV. Для измерения действительных

значений тока, напряжения и мощности в данной схеме использован измери-

тельный комплект К-50. Он имеет постоянно смонтированную схему. На дан-

ной панели в общем корпусе смонтированы приборы: амперметр, вольтметр

и однофазный ваттметр со встроенным трансформатором тока до 50 А и до-

бавочным сопротивлениями, фазоуказ

атель, переключатели и зажимы для за-

жимов «А» и «0», обозначенных «ген», и клеммы «1», «2», выведенные от

ЛАТРа. Нагрузку подключают к зажимам «А» и «0», обозначенным «нагр».

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

Лабораторная работа № 4. ИСПЫТАНИЕ СЧЕТЧИКА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ



Методы и средства энерго- и ресурсосбережения. Метод. указания по лабораторным работам

-36-

Рис. 4.5. Схема лабораторного стенда

В качестве нагрузки используют ламповые и проволочные реостаты.

Ламповые реостаты имеют переключатель щитовой щеточный типа ПМТ, ко-

торым можно изменять число включенных ламп. Регулирование тока проис-

ходит скачкообразно, и величина его зависит от мощности включаемой или

выключаемой лампы. Плавное регулирование тока обеспечивается тремя про-

волочными реостатами, включенными последовательно. Промежутки време-

ни, соответствующие выбранным числам оборотов диска сч

етчика, измеряют

при помощи электрического секундомера П30.

1. Произвести внешний осмотр поверяемого счетчика. Записать его ос-

новные технические характеристики. Рекомендуемая форма таблицы приве-

дена ниже (табл. 4.3

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

Лабораторная работа № 4. ИСПЫТАНИЕ СЧЕТЧИКА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ



Методы и средства энерго- и ресурсосбережения. Метод. указания по лабораторным работам

-37-

2. Ознакомится с приборами, аппаратами и прочим оборудованием экс-

периментальной установки и записать в протокол испытания их технические

характеристики по форме, представленной в табл. 4.4

3. Собрать схему для поверки однофазного счетчика, ввести в последо-

вательную цепь проволочные реостаты полностью, ручку ЛАТРа поставить

в положение, соответствующее наименьшему напряжению

U , подводимому

к параллельным обмоткам измерительных приборов, и после проверки схемы

руководителем включить автоматический выключатель

QF .

Таблица 4.3

Характеристика Значение Размерность

Отклонение

от нормы

1. Система прибора

2. Тип прибора

3. Класс точности

4. Предел измерения

5. Передаточное число

6. Номинальное значе-

ние

а) тока

б) напряжения

в) частоты

7. Номинальная посто-

янная

8. Чувствительность

9. Самоход

10. Максимальное зна-

чение относительной по-

грешности измерения

Таблица 4.4

Название Система Марка,

тип

Класс

точности

Пределы

измерения

Цена

деления

Примечание

min max min max

4. Автотрансформатором плавно поднять напряжение до номинального,

проволочными реостатами

и 3

P и ламповым реостатом установить

номинальный ток счетчика и поддерживать режим, необходимый для прогре-

ва его обмоток в течение 15 мин.

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

Лабораторная работа № 4. ИСПЫТАНИЕ СЧЕТЧИКА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ



Методы и средства энерго- и ресурсосбережения. Метод. указания по лабораторным работам

-38-

5. Установить нагрузочными реостатами 1

P , 2

P и 3

P ток в по-

следовательной обмотке счетчика согласно индивидуальному заданию.

Поддерживая автотрансформатором номинальное напряжение, определить

время, отвечающее целым числам оборотов диска счетчика при указанных

нагрузках, строго следя, чтобы при проведении каждого опыта стрелка

ваттметра все время находилась на определенном делении шкалы. Жела-

тельно число отсчитываемых оборотов диска

N выбирать кратным 20 так,

чтобы соответствующее им время

t , отсчитываемое по секундомеру, было

не менее 50 с. Данные опытов свести в табл. 4.5

. При нагрузках от 10 до 75

% пользуются комбинацией лампового и проволочного реостатов 1

P ,

P и 3

P . Для исследования при нагрузках от 100 до 150 % из нагрузки

исключается реостат

6. Отсоединить какой-либо провод, идущий к одному из проволочных

реостатов, и автотрансформатором постепенно изменять напряжение, начиная

от 80 до 110 %

ном

U , и записать то напряжение

сам

U , при котором начинается

самоход, т. е. непрерывное вращение диска при отсутствии нагрузки.

7. Для определения чувствительности счетчика в качестве нагрузки ис-

пользовать реостат 6500 Ом

(

)

0,25 A . Включить полностью реостат

и,

поддерживая автотрансформатором номинальное напряжение и увеличивая

ток, найти ту наименьшую мощность

min

P , при которой диск будет вращаться

без остановки. Измерения мощности следует проводить с точностью до 0,5

деления шкалы ваттметра.

1. Вычислить по паспортным данным счетчика его номинальную посто-

янную

с и дать заключение о правильности работы счетного механизма.

2. С учетом того, что действительный расход электроэнергии при по-

требляемой мощности

P за время t определяется по формуле

,WPtc t

⋅= ⋅α⋅ (4.15)

где

– цена деления образцового ваттметра, Вт/дел;

– показания ваттметра, дел,

подсчитать для всех произведенных опытов величину действительной посто-

янной счетчика

c и относительную погрешность

его показаний, предста-

вив результаты расчетов в виде табл. 4.5

Таблица 4.5

№

п/п

Результаты измерений Результаты вычислений

U I P N t

нагр. С

∆W γ

1 B A Вт обор с % Вт Вт Вт %

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

Лабораторная работа № 4. ИСПЫТАНИЕ СЧЕТЧИКА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ



Методы и средства энерго- и ресурсосбережения. Метод. указания по лабораторным работам

-39-

…

3. На основании данных табл. 4.5

начертить в одной системе координат

графические зависимости

(

)

cfI= и

(

)

при cos 1

= , а также подсчи-

тать чувствительность счетчика.

4. Дать заключение о пригодности исследуемого счетчика для дальней-

шей эксплуатации.

Показатели качества электрической энергии. Влияние cos ϕ на пока-

зания счетчика.

Влияние различной нагрузки на погрешность счетчика.

Достоинства и недостатки различных типов счетчиков энергии.

Принцип действия индукционного счетчика энергии.

Основные технические характеристики счетчика энергии.

(

)

1. Основы метрологии и электрические измерения / под ред. Е. М. Ду-

шина. – Л. : Энергоатомиздат, 1987. – 480 с.

2. Электрические измерения / под ред. В. Н. Малиновского. – М. : Энер-

гоатомиздат, 1985. – 416 с.

3. ГОСТ 8.259–77. Счетчики электрические активной и реактивной

энергии индукционные. Методы и средства поверки.

№

Цели работы:

1. Изучить принцип действия магнитогидродинамического перемеши-

вателя алюминиевых сплавов в ковшах.

2. Исследовать основные характеристики электромагнитного индуктора.

3. Ознакомиться с ресурсосберегающими технологиями в цветной ме-

таллургии.

Развитие современной техники предъявляет всё более высокие требова-

ния к качеству металлов. Одним из важных факторов устойчивого повышения

качества металла, получивших развитие в последнее время, является внепеч-

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

Лабораторная работа № 5. Использование энерго- и ресурсосберегающих технологий в цветной металлургии



Методы и средства энерго- и ресурсосбережения. Метод. указания по лабораторным работам

-40-

ное рафинирование жидких металлов [1–3], т. е. физическое или физико-

химическое воздействие на металл во время или после выпуска плавки. Цель

внепечной обработки, с одной стороны, – улучшить чистоту металла по рас-

творённым и взвешенным примесям, с другой – повысить производитель-

ность плавильно-литейных агрегатов, так как в этом случае часть технологи-

ческих операций может быть вынесена из их рабочего пространств

а.

Наиболее характерной операцией практически всех способов внепечно-

го рафинирования металла является перемешивание. Во всех случаях, начи-

ная от усреднения химического состава и температуры жидкого металла, на-

пример по объему ковша, и заканчивая самыми сложными процессами ввода

модифицирующих и микролегирующих реагентов, перемешивание оказывает

решающее влияние на результаты внепечной обработки. С увеличением ин-

тенсивности перемешивания сокращается вр

емя усреднения химического со-

става и температур металла, улучшается подвод реагирующих веществ в зону

реакции, в ряде случаев увеличивается поверхность реагента с металлом.

Процесс перемешивания увеличивает выход годного металла, уменьшая об-

разование оксидов на поверхности расплава, а также сокращает время про-

цесса рафинирования и нахождения металла в пе

чи, тем самым положительно

влияя на технологии и способствуя энерго- и ресурсосбережению.

Но электромагнитные способы и устройства перемешивания расплавов

в процессе рафинирования имеют ряд недостатков, главным из которых явля-

ется то, что необходим непосредственный контакт перемешивающего устрой-

ства с жидким металлом. Это приводит к быстрому износу оборудования

и попаданию части

ц этого оборудования в расплав. Этого недостатка лишены

устройства для бесконтактного воздействия на жидкий металл. Удобным

и эффективным способом, позволяющим качественно перемешивать металл,

является индукционное перемешивание жидкого металла бегущим электро-

магнитным полем. Помимо перечисленных выше достоинств электромагнит-

ное перемешивание позволяет уменьшить количество реагента, подаваемого

в расплав, и повысить эффективность его использования.

Многочисленные теоретические и эк

спериментальные исследования

позволили создать наиболее совершенную конструкцию установки для рафи-

нирования алюминиевых сплавов в транспортных ковшах посредством пере-

мешивания бегущим электромагнитным полем. Она состоит из транспортного

ковша (рис. 5.1

а, б), использующегося для транспортировки алюминия сырца

из электролизеровов в миксеры для последующего приготовления сплавов,

и непосредственно устройства, создающего бегущее электромагнитное поле,

в качестве которого используется двухфазный индуктор (рис. 5.2

а, б). Ин-

дуктор представляет собой плоский развёрнутый двухполюсный статор бегу-

щего электромагнитного поля. Двухфазная обмотка питается от двухфазного

источника пониженной частоты, выходные токи которого сдвинуты один от-

носительно другого на 90 электрических градусов.