mô đun đo điện năng một pha dùng công tơ điện tử Vinasino VSE11 Công tơ điện tử 1 pha VSE11 là dang công tơ điện tử 1 pha 1 biểu giá Vinasino VSE1110 Điện kế điện tử 1 pha Vinasino Công tơ điện 1 pha VSE1110 đo đếm trực tiếp có dòng điện định mức là 10A, chịu dòng quá tải đến 40A. Công tơ 1 pha vinasino có cấp chính xác 1 (sai số 1%) Tất cả công tơ điện Vinasino đều có phê duyệt mẫu của Tổng Cục Đo Lường
Công tơ điện một pha
Hình 1.1Công tơ điện 1 pha cơ
9 Cơ cấu chống quay ngược
A2: Hiệu chỉnh tải thấp (5%và 10%)A3: Hiệu chỉnh tải cảm ứng (cos φφ)
Hình 1.2 Công tơ điện tử 1 pha
1.1.1 Vỏ Đế và Ổ đấu dây Công tơ bằng nhựa Bakêlít đen.
Các đầu cốt đồng trong ổ đấu dây được kết nối với cuộn dây dòng bằng cách bắt vít hoặc hàn Một vít M3 hoặc cầu nối mạch áp trượt trong ổ đấu dây, có thể được đặt bên trong hoặc bên ngoài nắp công tơ, giúp dễ dàng nối hoặc không nối mạch áp, thuận tiện cho việc hiệu chỉnh và kiểm tra công tơ.
Nắp công tơ được làm từ thủy tinh hoặc nhựa PC (Polycacbonat) chống cháy, hoặc bằng nhựa bakêlít đen với cửa sổ bằng kính Cửa sổ trong suốt giúp người dùng dễ dàng quan sát bên trong.
Bộ số, Mặt số và Đĩa rôto.
Nắp che ổ đấu dây dài hoặc ngắn bằng nhựa Bakêlít đen hoặc sắt Sơ đồ đấu dây Công tơ ở phía trong Nắp che ổ đấu dây.
Khung công tơ được làm từ hợp kim nhôm, đảm bảo độ bền và nhẹ Trên khung này, các phần tử dòng và áp được lắp đặt cùng với nam châm hãm, hệ thống gối đỡ, bộ số thường và cơ cấu chống quay ngược hoặc bộ số một hướng, tạo nên một thiết bị đo lường hiệu quả và chính xác.
Phần tử phát động gồm có 1 phần tử dòng điện và 1 phần tử điện áp Mỗi phần tử có 1 Lõi từ và 1 Cuộn dây.
Các lõi từ dòng và áp bằng tôn silic sở hữu đặc tính từ tốt và được xử lý chống gỉ Đặc biệt, lõi dòng được thiết kế với thép đặc biệt để bù quá tải, cho khả năng chịu quá tải lớn.
Phần tử phát động có Cơ cấu hiệu chỉnh tải thấp và Cơ cấu hiệu chỉnh tải cảm ứng có hiệu quả tuyến tính
Trục rôto được làm từ thép không gỉ, kết hợp với đĩa rôto nhôm có độ tinh khiết cao thông qua phương pháp ép phun nhựa đặc biệt Đĩa rôto đảm bảo mômen quay đủ cho dải tải rộng, với mặt trên có các vạch chia và dấu đen ở cạnh bên tại vị trí 0 để hỗ trợ hiệu chỉnh và kiểm tra Công tơ.
Trục vít bằng nhựa POM (Polyacetal) được lắp trên trục rôto để dẫn động bộ số, giúp tăng cường hiệu suất hoạt động Rôto được bảo vệ khỏi hư hại do vận chuyển theo hướng dọc trục và hướng kính nhờ vào các cữ dừng cơ khí, đảm bảo độ bền và độ ổn định trong quá trình sử dụng.
Gối đỡ trên không bôi trơn bao gồm một bạc nhựa POM liền với trục vít, được lắp đặt trên trục rôto Trục này quay bên trong một trục thép không gỉ, được bảo vệ bởi vỏ nhựa POM, và được lắp đặt trên khung công tơ.
Công tơ có thể được cấp với 1 trong 2 loại Gối đỡ dưới sau: a Gối đỡ dưới loại 2 chân kính:
Viên bi quay giữa hai chân kính giúp giảm ma sát đáng kể, mang lại đặc tính ổn định cho công tơ ngay cả khi ở tải thấp Gối đỡ dưới loại gối từ cũng góp phần nâng cao hiệu suất hoạt động.
Nam châm hình vành khăn nạp từ đồng cực, với một nam châm cố định trên khung công tơ và một nam châm lắp trên trục rôto, tạo ra lực đẩy nhau Ổ đỡ bao gồm trục thép không gỉ và bạc nhựa POM không cần bôi trơn, giúp gối từ nâng đỡ khối lượng rôto trên một "đệm từ" với ma sát gần như không có Nguyên lý lực đẩy từ của gối từ ngăn chặn sự xâm nhập của các phần tử sắt từ vào khe hở giữa hai nam châm, đảm bảo tính ổn định cho đặc tính của công tơ Sự ổn định từ này là yếu tố quan trọng trong hiệu suất hoạt động của thiết bị.
Gối từ được đảm bảo bởi một quá trình chế tạo đặc biệt. c Nam châm hãm
Nam châm Alnico có khả năng kháng từ cao với vỏ bảo vệ bằng hợp kim nhôm đúc Hợp kim đặc biệt được gắn vào cực của nam châm giúp bù đắp ảnh hưởng của nhiệt độ Hiệu chỉnh tinh được thực hiện thông qua chuyển động của Sun từ bên trong nam châm hãm nhờ vào việc quay Vít hiệu chỉnh Cơ cấu chống quay ngược cũng được tích hợp để tăng cường hiệu suất.
Cơ cấu chống quay ngược bao gồm một đĩa cam POM gắn trên trục rôto, một cá hãm POM xoay trên trục thép không gỉ và một trụ đỡ được lắp trên khung công tơ.
Cơ cấu chống quay ngược làm dừng sự quay ngược của Rôto và sự đếm của Bộ số khi Công tơ bị quay ngược.
Công tơ có thể được cấp với 1 trong 2 loại bộ số sau: a Bộ số thường
Các tang trống số, bánh gảy, bánh răng, bạc đỡ và bạc chặn bằng nhựa POM cùng với các trục thép không gỉ được lắp đặt trên khung bộ số Khung bộ số được chế tạo từ hợp kim nhôm tấm, đảm bảo độ bền và nhẹ cho sản phẩm Bộ số một hướng là một phần quan trọng trong hệ thống truyền động.
Bộ số một hướng có thể được cung cấp theo yêu cầu như một giải pháp thay thế cho Bộ số thường và Cơ cấu chống quay ngược Bộ số này chỉ cho phép quay theo một hướng duy nhất, ngay cả khi Rôto của Công tơ bị quay ngược.
Các thành phần chính của bộ số bao gồm tang trống số, bánh gảy, bánh răng, bánh cóc, cá, bạc đỡ, và bạc chặn làm bằng nhựa POM Tất cả các bộ phận này được lắp đặt trên khung bộ số được chế tạo từ hợp kim nhôm tấm và trục thép không gỉ.
Các bộ số có 5 hoặc 6 Tang trống số, có thể bao gồm hoặc không có phần thập phân Chữ số trên Tang trống có màu trắng trên nền đen, từ 0 đến 9, trong khi chữ số thập phân có màu đỏ trên nền trắng Kích thước chữ số cao 5mm, rộng 3mm và độ nét 0,8mm Bộ số không bôi trơn và có ma sát rất nhỏ.
Công tơ điện 3 pha
Hình 1.3 Công tơ điện tử 3 pha
9 Cơ cấu chống quay ngược
14.Nắp che ổ đấu dây A1 Hiệu chỉnh tải đầy (100%)
A2 Hiệu chỉnh tải thấp (5% and 10%)A3 Hiệu chỉnh tải cảm ứng (cos )A4 Hiệu chỉnh cân bằng mômen
1.2.1 Vỏ Đế và ổ đấu dây Công tơ bằng nhựa Bakêlít đen.
Các đầu cốt đồng trong ổ đấu dây được gắn chặt bằng vít hoặc hàn vào cuộn dây dòng Cầu nối mạch áp trượt được bố trí trong hoặc ngoài nắp công tơ, giúp kết nối hoặc ngắt mạch một cách dễ dàng, thuận tiện cho việc hiệu chỉnh và kiểm tra công tơ.
Nắp công tơ được làm từ nhựa PC (Polycacbonat) chống cháy hoặc nhựa Bakêlít đen, có cửa sổ kính trong suốt giúp người dùng dễ dàng quan sát Bộ số, Mặt số và Đĩa Rôto Ngoài ra, nắp che ổ đấu dây có chiều dài khác nhau, cũng được làm từ nhựa PC chống cháy màu đen, với sơ đồ đấu dây được in bên trong, đảm bảo tính tiện lợi và an toàn cho người sử dụng.
Khung công tơ được chế tạo từ hợp kim nhôm, đảm bảo độ bền và nhẹ Trên khung này, các phần tử phát động được lắp đặt cùng với nam châm hãm, hệ thống gối đỡ, bộ số thường và cơ cấu chống quay ngược hoặc bộ số một hướng, tạo nên một hệ thống hoạt động hiệu quả và ổn định.
Phần tử phát động bao gồm loại 2 và loại 3, được phân loại theo loại Công tơ Mỗi phần tử phát động có một phần tử dòng điện và một phần tử điện áp, cùng với một Lõi từ và một Cuộn dây lắp trên Giá đỡ bằng thép dẫn từ Các Lõi từ được làm từ tôn silic có tính từ tốt và được xử lý chống gỉ, trong khi Lõi dòng có khả năng bù quá tải nhờ vào hợp kim đặc biệt, cho phép chịu tải lớn Các Cuộn dây dòng và áp được thiết kế với cách điện cao và khả năng chống ẩm tốt.
Mỗi phần tử phát động được trang bị Cơ cấu hiệu chỉnh cân bằng mô men, Cơ cấu hiệu chỉnh tải thấp và Cơ cấu hiệu chỉnh tải cảm ứng với hiệu quả tuyến tính.
Trục Rôto được làm từ thép không gỉ và được kết nối với hai đĩa Rôto thông qua phương pháp ép phun nhựa đặc biệt Đĩa Rôto bằng nhôm có độ tinh khiết cao, đảm bảo mômen quay đủ cho dải tải rộng Trên cạnh bên của Đĩa Rôto có dấu đen tại vị trí 0 để hiệu chỉnh và kiểm tra Công tơ Trục vít bằng nhựa POM (Polyacetal) được lắp trên trục Rôto để dẫn động Bộ số Hệ thống Rôto được thiết kế với các cữ dừng cơ khí để tránh hư hại do vận chuyển theo hướng dọc trục và hướng kính.
Gối đỡ trên không bôi trơn bao gồm một bạc nhựa POM gắn liền với trục vít, được lắp trên trục rôto Trục này quay bên trong một trục thép không gỉ, được bảo vệ bởi vỏ nhựa POM, và được lắp trên khung công tơ.
Công tơ có thể được cấp với 1 trong 2 loại Gối đỡ dưới sau: a.Gối đỡ dưới loại 2 chân kính:
Viên bi quay giữa hai chân kính giúp giảm ma sát đáng kể, mang lại đặc tính ổn định cho công tơ ngay cả khi ở tải thấp Gối đỡ dưới loại gối từ cũng góp phần nâng cao hiệu suất và độ bền của thiết bị.
Gối đỡ dưới loại gối từ sử dụng hai nam châm hình vành khăn với cùng cực, trong đó một nam châm được gắn cố định trên khung công tơ và nam châm còn lại được lắp vào trục rôto, tạo ra lực đẩy nhau Ổ đỡ bao gồm trục thép không gỉ và bạc nhựa POM, hoạt động mà không cần bôi trơn.
Gối từ sử dụng nguyên lý lực đẩy từ để nâng đỡ khối lượng Rôto trên một "đệm từ" với mức độ ma sát gần như bằng không Nguyên lý này cũng giúp ngăn chặn sự xâm nhập của các phần tử sắt từ vào khe hở giữa hai nam châm, từ đó đảm bảo tính ổn định cho đặc tính của Công tơ.
Sự ổn định từ của Gối từ được đảm bảo bởi một quá trình chế tạo đặc biệt.
Nam châm Alnico có lực kháng từ cao và được bảo vệ bởi vỏ hợp kim nhôm đúc Để bù đắp ảnh hưởng của nhiệt độ, một hợp kim đặc biệt được gắn với cực của nam châm Hiệu chỉnh tinh được thực hiện thông qua chuyển động của Sun từ bên trong nam châm hãm nhờ vào việc quay Vít hiệu chỉnh.
1.2.8 Cơ cấu chống quay ngược
Cơ cấu chống quay ngược bao gồm một đĩa cam POM được lắp trên trục rôto, một cá hãm POM quay trên trục thép không gỉ, và trụ đỡ được lắp trên khung công tơ.
Cơ cấu chống quay ngược làm dừng sự quay ngược của Rôto và sự đếm của Bộ số khi Công tơ bị quay ngược.
Công tơ có thể được cấp với 1 trong 2 loại bộ số sau: a Bộ số thường:
Các thành phần chính của bộ số bao gồm tang trống số, bánh gảy, bánh răng, bạc đỡ, bạc chặn bằng nhựa POM và trục thép không gỉ, tất cả được lắp đặt trên
Bộ số một hướng có khả năng thay thế Bộ số thường và Cơ cấu chống quay ngược theo yêu cầu Thiết kế của bộ số này cho phép nó chỉ quay theo một hướng duy nhất, bất chấp việc Rôto của Công tơ có quay ngược.
Các Tang trống số, Bánh gảy, Bánh răng, Bánh cóc, Cá,
Bạc đỡ, Bạc chặn bằng nhựa POM và các Trục thép không gỉ được lắp trên Khung bộ số bằng hợp kim nhôm tấm.
Các bộ số có 5 hoặc 6 Tang trống số, có thể bao gồm hoặc không có phần thập phân Chữ số của Tang trống được thiết kế màu trắng trên nền đen, từ 0 đến 9, trong khi chữ số thập phân được thể hiện bằng màu đỏ trên nền trắng Kích thước chữ số cao 5mm và rộng.
3mm và nét 0,8mm Bộ số (không bôi trơn) có ma sát rất nhỏ.
Công tơ điện tử một pha nhiều biểu giá
1.3.1 Công tơ có thể đo đếm theo biểu giá:
-Biểu giá theo khoảng thời gian trong ngày: Chuyển biểu giá tự động theo đồng hồ thời gian thực bên trong Công tơ.
-Biểu giá theo ngưỡng công suất tiêu thụ.
Có thiết bị cầm tay để đọc số liệu Công tơ và lập trình lại Công tơ.
- Lấy chỉ số từ xa:
Công tơ có thể được cài đặt sẵn hoặc nâng cấp dễ dàng với tính năng lấy chỉ số từ xa do khách hàng lựa chọn như:
-Công nghệ lấy chỉ số từ xa dùng sóng Radio.
-Công nghệ lấy chỉ số từ xa tự động bằng đường dây tải điện hạ thế (PLC).
Công tơ có cổng bổ trợ đưa ra các tín hiệu điều khiển lập trình được như:
-Tín hiệu dùng để kiểm tra sai số Công tơ.
-Tín hiệu điều khiển các thiết bị đóng cắt
- Đế công tơ : Đế Công tơ bằng nhựa PBT có cơ tính cao, chịu va đập mạnh, chống cháy.
Ổ đấu dây được làm từ nhựa Bakelit đen, bao gồm các đầu nối điện bằng đồng khối mạ Ni với vít bắt dây cũng bằng đồng mạ Ni, đảm bảo tiếp xúc tốt và chống
Hình 1.4 Công tơ điện tử 1 pha nhiều biểu giá
Cổng phụ của công tơ, nằm ở bên phải của ổ đấu dây, cho phép kết nối với các thiết bị bên ngoài và được đánh số từ 1 đến 6 Chức năng của cổng bổ trợ có thể được cài đặt thông qua máy tính.
Nắp công tơ được làm từ nhựa PC trong suốt, có khả năng chịu va đập mạnh, chịu nhiệt độ cao, chống tia cực tím và chống cháy Trên nắp có các phím bấm điều khiển cùng với cổng giao tiếp quang học theo tiêu chuẩn IEC 1107.
Nắp che ổ đấu dây bằng nhựa PC đảm bảo che kín đầu nối và cáp đấu, có khả năng chịu va đập và chống cháy Bên trong nắp che, sơ đồ đấu dây của công tơ được hiển thị rõ ràng, giúp người dùng dễ dàng thao tác và đảm bảo an toàn trong quá trình sử dụng.
Bo mạch điện tử được chế tạo từ các linh kiện chất lượng cao của những thương hiệu danh tiếng toàn cầu Thiết kế mạch điện nhỏ gọn giúp tăng tính tin cậy và dễ dàng trong việc sửa chữa cũng như bảo trì.
Mạch điện được gia công hàn dán và kiểm tra hiệu chỉnh trên dây chuyền công nghệ hiện đại của Tây âu và Nhật Bản.
Bo mạch sau khi chế tạo xong được sơn phủ bề mặt để nhiệt đới hoá.
Màn hình LCD của công tơ có khả năng chịu nhiệt độ lên tới 75°C và chống lại tia cực tím, phù hợp với điều kiện khí hậu nhiệt đới và thời tiết tại Việt Nam.
Công tơ sử dụng Pin Lithium có tuổi thọ lên đến 10 năm khi hoạt động liên tục trên lưới điện và tối thiểu 2 năm khi được bảo quản trong kho Nhờ vậy, các số liệu cài đặt và thu thập từ công tơ được đảm bảo độ tin cậy cao.
Hình 1.5 Sơ đồ đấu dây của công tơ
• Hoạt động của công tơ:
Hệ thống nhiều biểu giá:
Công tơ có 4 thanh ghi biểu giá: T1, T2, T3, T4
Khi cài đặt biểu giá theo thời gian trong ngày, người dùng có thể thiết lập tối đa 4 biểu giá Nếu kết hợp cài đặt theo thời gian trong ngày và mức công suất, có thể thiết lập 2 cặp biểu giá.
(T1, T3) là cặp biểu giá mức thấp (T2, T4) là cặp biểu giá mức cao.
• Có thể cài đặt thêm các lựa chọn sau:
- Biểu giá ngày xác định theo mùa.
- Các ngày đặc biệt (ngày làm việc, ngày nghỉ, ngày lễ ).
Có thể cài đặt thêm cho các lựa chọn sau:
Việc chuyển biểu giá được đồng bộ với thời gian thực Đồng hồ thời gian thực là một tính năng của Công tơ.
Cài đặt biểu giá và mức công suất tiêu thụ thông qua phần mềm CSMcom trên Máy tính
Màn hình LCD hiển thị thông tin với 7 chữ số và các ký hiệu bổ sung Chỉ số biểu giá (kWh) được thể hiện bằng 6 chữ số cùng một chữ số thập phân.
Trong chế độ bình thường, công tơ sẽ hiển thị chỉ số của biểu giá tích cực Khi nhấn nút SC (SCROLL), các thông số sẽ được hiển thị tuần tự Để biết thêm chi tiết, vui lòng tham khảo tài liệu Kỹ thuật kèm theo công tơ.
• Tự động lưu chỉ số công tơ:
Hệ thống cho phép lưu trữ chỉ số điện năng của các biểu giá và biểu giá tổng vào lúc 00:00 giờ của ngày chỉ định, được cài đặt thông qua phần mềm CSMcom trên máy tính Trong trường hợp mất điện, dữ liệu sẽ được lưu ngay khi có điện trở lại Mặc định, công tơ sẽ lưu trữ dữ liệu vào ngày đầu tháng và có khả năng lưu trữ chỉ số điện năng của 6 tháng gần nhất.
Cổng quang có kích thước vật lý và giao thức truyền thông phù hợp với IEC 1107:1996.
Cổng quang dùng để giao tiếp với HHU (Thiết bị cầm tay) hoặc Máy tính thông qua Cáp nối chuyên dụng.
Sử dụng cổng này để cài đặt và lấy chỉ số của Công tơ (ngoài phương thức lấy chỉ số từ xa).
Công tơ lưu giữ thông tin năng lượng, thời gian thực, mô hình biểu giá và thông tin khách hàng được tối thiểu là 2 năm mất điện
Công tơ điện tử 1 pha 1 biểu giá
Hình 1.6 Công tơ điện tử VSE11
Công tơ điện xoay chiều kiểu điện tử 1 pha - VSE11 là thiết bị đo đếm điện năng hiện đại và thông minh, được sản xuất bởi Công ty Cổ phần Thiết Bị Điện VI-NA-SI-NO, mang lại hiệu suất cao và độ chính xác trong việc theo dõi tiêu thụ điện năng.
VSE11 là thiết bị đo đếm điện năng tiên tiến, tích hợp công nghệ IC thông minh và linh kiện chất lượng cao Với màn hình LCD và kỹ thuật đo đếm hiện đại, sản phẩm được sản xuất theo công nghệ SMT Các tính năng của VSE11 được phát triển dựa trên nhu cầu thực tế của người sử dụng, đáp ứng tiêu chuẩn IEC cho thế hệ thiết bị mới.
- IEC62052-11 về Công tơ điện AC, bao gồm những yêu cầu chung- thử nghiệm và điều kiện thử nghiệm
- IEC62053-21 về thiết bị đo năng lượng tĩnh đối với điện năng hữu công
1.4.2 Đặc điểm và thông số kĩ thuật
Chủng loại và hằng số công tơ:
Model Loại Điệ Điện áp Dòng điện Hằng số công tơ Ký hiệu PDM
5(20)A 3200 imp/kWh PDM 054-2011 10(40)A 1600 imp/kWh PDM 055-2011 20(80)A 800 imp/kWh PDM 056-2011
Kích thước: 200mm 112mm 71mm
Trong điều kiện điện áp và tần số định mức với hệ số công suất bằng 1, công tơ có khả năng đo điện năng liên tục khi dòng tải đạt 0.4% Ib (Cấp chính xác 1).
Kiểm tra tự lên số: Khi mức điện áp 115% và dòng điện bị ngắt thì không phát xung đếm điện năng.
Thông số điện: Điện áp làm việc 0.7 U n ≤ U ≤1.2 U n
Công suất tiêu thụ của mạch áp ≤ 1W và 4VA Công suất tiêu thụ của mạch dòng ≤ 2VA
Khi công tơ làm việc thì điện áp và dòng điện được lấy mẫu riêng biệt Dữ liệu được xử lý
Nguồn Cung cấp Điều khiển nguồn cung cấp
CPU Chip đo năng lượng
Module truyền dữ liệu (RF, PLC)
Xung điện đầu ra cùng, CPU sẽ gửi dữ liệu đã xử lý để hiển thị, giao tiếp với các thiết bị đầu ra khác theo yêu cầu.
Nguyên tắc hoạt động của Công tơ điện xoay chiều kiểu điện tử 1 pha VSE11 như sơ đồ bên dưới:
Hình 1.7 Sơ đồ khối công tơ điện xoay chiều kiểu điện tử 1 pha - VSE11 1.4.4 Mô tả bên ngoài
Hình 1.8 Hình dáng bên ngoài công tơ điện xoay chiều kiểu điện tử 1 pha – VSE11
- Vỏ công tơ sử dụng vật liệu ABS chống cháy, không chứa các thành phần vật liệu gây ô nhiễm nguy hiểm (thủy ngân, camium, cobalt,…)
- Vỏ công tơ có thể niêm phong để các bộ phận bên trong công tơ chỉ có thể tiếp cận được sau khi đã tháo kẹp thì niêm phong.
Đo công suất tác dụng
Công dụng của công tơ điện một pha: Là đo điện năng tiêu thụ
Công suất và năng lượng là hai đại lượng cơ bản trong hệ thống điện, đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân Việc xác định chính xác công suất và năng lượng không chỉ giúp tối ưu hóa hoạt động của hệ thống điện mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến sự phát triển kinh tế.
-Với mạch xoay chiều một pha:
Đo công suất phản kháng
Trong lưới điện tồn tại 2 loại công suất:
– Công suất hữu dụng P (kW) là công suất sinh ra công có ích trong các phụ tải
Công suất phản kháng Q (kVAr) là công suất vô ích phát sinh từ tính cảm ứng của các thiết bị như động cơ điện, máy biến áp và các bộ biến đổi điện áp.
- Công suất phản kháng được tính theo biểu thức: Q=UIsin φ
Trong đó Q: Công suất phản kháng (Var)
I: Dòng điện (A) φ: Lệch pha giữa hiệu điện thế U(t) và dòng điện I(t)
Kiểm tra công tơ điện
Năng lượng điện trong mạch xoay chiều một pha được tính theo biểu thức:
Trong đó: P là công suất tiêu thụ trên tải t: khoảng thời gian tiêu thụ công suất K: hệ số
Công tơ được chế tạo dựa trên cơ cấu chỉ thị cảm ứng
Hình 2.1 Cấu tạo của công tơ
Hình 2.2 Giản đồ véc-tơ
Cấu tạo của thiết bị gồm hai phần chính: phần tĩnh và phần động Phần tĩnh bao gồm hai cuộn dây quấn quanh lõi thép 1 và 2, khi có dòng điện chạy qua, chúng tạo ra từ trường móc vòng qua lõi thép và phần động Phần động là đĩa nhôm 3 gắn trên trục quay Khi dòng điện I1 và I2 đi vào các cuộn dây phần tĩnh, chúng tạo ra từ thông 1 và 2 xuyên qua đĩa nhôm, làm xuất hiện sức điện động tương ứng E1 và E2 lệch pha với 1 và 2 một góc.
/2 và các dòng điện xoáy I12 và I 22 Do sự tác động tương hỗ giữa từ thông 1 ,
2 và dòng điện xoáy I12, I22 tạo thành momen làm quay đĩa nhôm.
Mômen quay M q là tổng của các momen thành phần:
C1,C2 là hệ số; - góc lệch pha giữa 1 và 2
2.3.2 Cấu tạo công tơ một pha:
- Công tơ điện một pha gồm:
Cuộn điện áp: được mắc song song với phụ tải, cuộn này có số vòng dây nhiều, tiết diện dây nhỏ.
Cuộn dòng điện : được mắc nối tiếp với phụ tải, cuộn này có số vòng dây ít, tiết diện dây lớn
Đĩa nhôm được gắn lên trục và có khả năng quay tự do giữa hai cuộn dây, đồng thời cũng có thể quay giữa khe hở của nam châm vĩnh cửu.
Hình 2.6 Nam châm vĩnh cửu
Nam châm vĩnh cửu: là bộ phận tạo ra mômen cản khi đĩa nhôm quay trong từ trường của nó
Hình 2.6 Hộp số cơ khí
Hộp số cơ khí: để hiển thị số vòng quay của đĩa nhôm nó được gắn với trục của đĩa nhôm.
Sơ đồ nguyên lý công tơ điện một pha
Hai cuộn dây tạo thành hai nam châm điện, trong đó cuộn dây một (cuộn áp) mắc song song với phụ tải, có số vòng dây lớn và tiết diện nhỏ, còn cuộn dây hai (cuộn dòng) mắc nối tiếp với phụ tải, có ít vòng và đường kính dây từ 1-2 mm Đĩa nhôm 3 được gắn trên trục có khả năng quay tự do giữa hai cuộn dây Trên trục còn có hộp số cơ khí để chỉ thị Nam châm 4 có nhiệm vụ tạo momen hãm nhờ từ trường của nó xuyên qua đĩa khuôn khi đĩa quay.
u xuyên qua đĩa nhôm và l không xuyên qua đĩa nhôm.
U: điện áp đặt lên cuộn áp
Zu: tổng trở của cuộn áp; K1,Ku - hệ số tỉ lệ
Xu=2fLu Lu- điện cảm của cuộn dây f- tần số
Ta có momen quay của cơ cấu chỉ thị kiểu cảm ứng: Mqsmall> 1 φ 2 sin nếu ta coi: 1 i, φ 2 u thì
Hay Mq=CKiK’uUI sin
K=CKiK’u; : góc lệch pha giữa i, φ u
Từ biểu đồ vectơ ta có: = φ- φ1- φ
Nếu thực hiện φ-1 φ= φ φ/ φ2thì = φ/2- và biểu thức trên sẽ là:
Từ đó ta thấy momen tỉ lệ với công suất tiêu thụ Để có thể thực hiện φ φ φ-1 φ= φ φ/ φ2Người ta điều chinh góc tức là điều chỉnh
Để thay đổi vị trí của sun từ trong cuộn áp, bạn có thể điều chỉnh góc α1, nghĩa là thay đổi αi bằng cách thêm hoặc bớt vòng ngắn mạch của cuộn dòng.
Momen quay Mq tạo ra sự quay của đĩa nhôm trong từ trường của nam châm vĩnh cửu Khi đĩa nhôm quay, nó chịu ảnh hưởng của momen cản Mc, do từ trường của nam châm tác động khi xuyên qua đĩa nhôm.
m : từ thông do nam châm sinh ra
IM: dòng điện xoáy sinh ra trong đĩa nhôm
Trong đó IM=k2 m no; no: tốc độ quay đều của đĩa nhôm khi momen quay bằng momen cản Nên ta có:
Khi cân bằng giữa momen quay và momen cản ta có:
Trong khoảng thời gian t đĩa quay được n vòng vì vậy no=N/t
Cp: hằng số của công tơ, Cp = N/W [vòng/kwh]
Kiểm tra công cơ điện
2.4.1 Dựa vào hằng số công tơ
- Kiểm tra sự làm việc chính xác của công tơ dựa vào hằng số công tơ
Hằng số công tơ: Cp = (Vòng/KWh)
Cp thể hiện số vòng quay của công tơ (N) khi tiêu hao công suất P = 1KW trong thời gian t = 1 giờ Để kiểm tra độ chính xác của một công tơ, ta cần dựa vào hằng số công tơ Cp Việc này giúp đảm bảo rằng công tơ hoạt động đúng theo tiêu chuẩn và không xảy ra sai lệch trong quá trình đo lường.
Một công tơ điện 1 pha có các thông số như sau: U = 220 V, I = 5(20)A,
Cp = 900 (Vòng/KWh), có tải là 1 Bóng đèn có công suất P = 1 KW hãy kiểm tra công tơ làm việc có chính xác hay không?
2.4.2 Phương pháp công suất thời gian
Phương pháp này được sử dụng phổ biến nhưng có năng suất thấp và độ phức tạp cao Trong quá trình thực hiện, điện áp và dòng điện của công tơ được tách biệt, sau đó công suất điện được đo qua công tơ Các đại lượng điện áp, dòng điện và góc lệch pha có thể điều chỉnh theo các giá trị quy định Đồng thời, việc đếm số vòng quay của công tơ cần được thực hiện bằng đồng hồ bấm giây Để giảm thiểu sai số, cần duy trì công suất ổn định trong suốt thời gian đếm số vòng quay của đĩa công tơ.
N- Số vòng quay đĩa công tơ P- Công suất tiêu thụ ở phụ tải t- Thời gian để đĩa công tơ quay được N vòng Đây chính là thời gian chuẩn danh nghĩa mà nhà chế tạo thiết lập trên cơ sở tính toán theo hằng số công tơ, số vòng quay của đĩa công tơ và công suất tải.
Khi kiểm nghiệm bằng phương pháp công suất thời gian, trong quá trình tính toán phải chú ý 5 điểm sau:
1 Những công tơ có quy định các thiết bị phụ lắp đồng bộ và được ghi nhận trên mặt số công tơ, công suất trong công thức tính thời gian phải nhân thêm với hệ số biến đổi TI và Tu t = P.K C.N
2.Đối với những công tơ 3 pha, khi kiểm nghiệm từng phần tử, công suất đưa vào từng phần tử bằng:
P- Tổng công suất mạch n- Số phần tử trong công tơ
Cách tính thời gian chuẩn danh nghĩa cho từng phần tử trong công tơ cần được xác định rõ ràng Khi kiểm tra từng phần tử, cần đảm bảo rằng dòng điện được cung cấp cho phần tử đó, đồng thời điện áp phải được duy trì đủ ở tất cả các phần tử.
3 Ứng với công suất tải định mức có thể vạch chia trên thang đo của oát mét không chẵn, trong trường hợp này để tránh sai số thị sai cho phép tăng dòn g điện để đạt được trị số chẵn của oatmet và như vậy phải tính lại thời gian chuẩn ứng với công suất đã làm tròn số.
- Ví dụ: Tính giá trị công suất làm tròn số trong trường hợp sau:
Oát met có thông số:
Thang điện áp 240 V Thang dòng điện 5 A
Tổng số vạch chia thang đo oát met 150 vạch a Công suất định mức đưa vào công tơ ở hệ số công suất Cos =1
Pn=U.I Cos =1"0.5.100 (W) b Giá trị vạch chia của oát met
150 c Số chỉ của oát met ứng với công suất định mức
Ta làm tròn lên 140 vạch
Để đạt được chỉ số 140 vạch trên thang đo của oát mét, cần tăng dòng điện và tính lại thời gian chuẩn tương ứng với công suất định mức đã được làm tròn là 1120 W.
4 Nên chọn số vòng quay của đĩa công tơ là số chẵn và là bộ của 10 để đếm, như vậy sẽ thuận tiện cho việc tính toán và thực hiện trong quá trình kiểm nghiệm ở các chế độ tải thấp và ở hệ số công suất khác 1.
Khi kiểm nghiệm bằng phương pháp công suất thời gian, sai số của công tơ được tính theo công thức sau:
Trong đó: t0 - Thời gian chuẩn tính theo giá trị định mức. t - Thời gian thực tế đếm được trên thiết bị đo ứng với N vòng quay của đĩa công tơ.
5 Do cách ký hiệu của từng nươc sản xuất công tơ khác nhau, nên khi tính hằng số C của công tơ phải chú ý đến đơn vị đo được ghi trên mặt số công tơ. Để nâng cao năng suất của việc kiểm tra, giảm thời gian tính toán và sử lý kết quả đo, nên tiến hành tính toán trước các số liệu sau:
- Số chỉ của oatmet ứng với các giá trị của phụ tải và các hệ số công suất cần kiểm tra.
- Số vòng quay đĩa được chọn để kiểm tra phải được chọn sao cho thời gian phải trên 30s.
Để xác định thời gian chuẩn danh nghĩa và số chỉ của oát met ứng với 100% giá trị phụ tải tại hệ số công suất Cos φ = 1, ta cần tính toán số chỉ của oát met cùng với số vòng quay của đĩa cho các giá trị phụ tải khác nhau và các hệ số góc lệch pha khác nhau.
Ví dụ: Xác định sai số của công tơ đo điện năng tác dụng.
3x100V ; 2x5A;1KWh%00(vòng) Để kiểm tra người ta dung 2 oát met có thang đo như sau:
Tổng số vạch chia thang đo 150 vạch
Tại thời điểm kiểm tra, số chỉ của oát mét là W14 và W2 bằng 56 vạch Thời gian đếm được cho 20 vòng quay của đĩa công tơ là 63,4 giây Cần tính toán hằng số công tơ, giá trị vạch chia của oát mét, thời gian chuẩn danh nghĩa và sai số của công tơ.
2.4.3 Phương pháp so sánh trực tiếp với công tơ chuẩn: Đây là phương pháp đơn giản dễ thực hiện và có nhièu ưu điểm trong đó nổi bật là việc loại trừ được ảnh hưỡng do nguồn điện không ổn định Tuy nhiên ở nước ta do số lượng công tơ chuẩn ít , nên việc áp dụng phương pháp này chưa phổ cập Trong quá trình thực hiện , phải chú ý thứ tự pha của công tơ định trong QTKĐ 19-1994 Trong khi kiểm thời gian điểm bắt đầu va thời gian kết thúc thì số vòng quay của cả công tơ chuẩn va công tơ kiểm phải trùng hợp chính xác , Trong quá trình tính toán sai số của công tơ kiểm phải lưu ý sai số của công tơ chuẩn ở các giá trị phụ tải
Xác định sai số của công tơ kiểm theo công thức :
C và C0 - hằng số của công tơ kiểm và công tơ chuẩn
N va N0 - số vòng quay đĩa điếm được của công tơ kỉêm va công tơ chuẩn
Nếu công tơ chuẩn la loại cơ điện , để đơn giản việc thính toán sai số , công thức trên có thể rút gọn dưới dạng:
A và A0 - Số vòng quay của đỉa công tơ kiểm và công tơ chuẩn ứng với 1KWh
N và N0 - số vòng quay của đĩa công tơ kiểm và công tơ chuẩn , đếm được trong thời gian kiểm tra
Khi cần mở rộng giới hạn đo của công tơ chuẩn, cần sử dụng các T1 chuẩn có cấp chính xác cao hơn hoặc sử dụng T1 trang bị trong các bàn kiểm công tơ Cách kết nối đầu công tơ trên bàn kiểm tương tự như kết nối đầu.
A và A0 ; N và N0 – tương tự như trên
KT1 – Hệ số biến đổi T1
Ví dụ 1: Xác định sai số của công tơ 3 pha đo điện năng tác dụng với các thông số kỷ thuật như sau:
Công tơ kiểm :1KWh50 vòng Công tơ chuẩn:1KWh00vóng
Số vòng quay của đĩa công tơ điểm được trong thời gian kiểm tra
Công tơ chuẩn : 5,73 vòng Sai số của công tơ kiểm;
Ví dụ 2: Xác định sai số của công tơ 3 pha đo điện năng phản kháng với các thông số kỹ thuật sau:
Công tơ kiểm : 1KVARh%00 vòng
Công tơ chuẩn : 1KVARhu0 vòng
Số vòng quay của đĩa công tơ điếm được trong thơi gian kiểm tra :
Công tơ chuẩn: 6,05 vòng Sai sô của công tơ kiểm:
Khi sử dụng công tơ chuẩn loại cơ điện, mục tiêu là đơn giản hóa công việc tính toán và xử lý sai số, từ đó tăng năng suất kiểm nghiệm và hiệu chỉnh Dựa vào các thông số kỹ thuật của công tơ kiểm và công tơ chuẩn, chúng ta có thể lập bảng tính cho mọi loại công tơ Bằng cách xác định số vòng quay của công tơ kiểm và căn cứ vào cấp chính xác của nó, ta có thể tính toán trước miền giới hạn số vòng quay của công tơ chuẩn, đảm bảo rằng công tơ kiểm đạt được cấp chính xác mong muốn.
1 Tính số vòng quay của công tơ chuẩn khi công tơ kiểm quay được N vòng và có sai số bằng 0.
Căn cứ vào cấp chính xác , tính giới hạn sai số cho phép của công tơ kiểm qua số vòng quay của công tơ chuẩn:
Trong đó - cấp chính xác của công tơ kiểm
Tính sẵn miền giới hạn số vòng quay của công tơ chuẩn để công tơ kiểm đạt được cấp chính xác
Ví dụ: Côn g tơ kiểm loại 1 pha có cấp chính xác 2 có các thông số sau: U"0V, IA, 1KWh`0 vòng
Công tơ chuẩn có cấp chính xác 0,6 có các thông số kỹ thuật:
Tính N0 khi số vòng quay của công tơ kiểm là 10 vòng và có sai số bằnn 0 chọn
Để xác định giới hạn sai số cho phép tương ứng với cấp chính xác của công tơ kiểm KTI=2, cần tính toán các thông số liên quan Đồng thời, việc tính miền giới hạn số vòng quay của công tơ chuẩn cũng rất quan trọng để đảm bảo công tơ kiểm đạt được cấp chính xác 2.
THIẾT KẾ - CHẾ TẠO MÔ DUN ĐO ĐIỆN NĂNG
Modul đo điện năng
3.1.1 Sơ đồ modul đo điện năng
Hình 3.1 Sơ đồ modul VSE11 3.1.2 Sơ đồ modul tải bóng đèn
Hình 3.2 Modul tải bóng đèn
Sơ đồ đấu nối thực tế
3.2.1 Cách mắc nối tiếp tải
Hình 3.3 Cách mắc nối tiếp tải 3.2.2 Các mắc song song tải
Hình 3.4 Cách mắc tải song song
3.2.3 Kết quả đo thực tế
Bảng 3.1 Kết quả đo thực tế Kiểu đo Công suất phụ tải (W) Điện áp thực tế
Dòng điện (A) Độc lập 10 217 0.05 Độc lập 15 220 0.8 Độc lập 20 220 0.11
* Đấu dõy ngược cực tớnh : Đốn cảnh bỏo ôReverse ằ sỏng (màu xanh lỏ)
* Nối đất ngoài và Nối tắt mạch dũng : Đốn cảnh bỏo ôTamper ằ sỏng (màu cam)
3.2.5 Hình ảnh sau khi chế tạo
Hình 3.5 Mặt trước của mô đun công tơ điện và tải
Hình 3.6 Mặt sau của mô đun công tơ điện và tải