Công tơ điện

Công tơ điện

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay trong quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá, nền kinh tếnước ta đã tăng trưởng liên tục, các nghành công nghiệp phát triển ngày càngtăng Do vậy các yêu cầu về khoa học nói chung, cũng như khoa học về công

đo lường và thử nghiệm nói riêng đòi hỏi phải đáp ứng kịp thời và phù hợpvới sự phát triển công nghiệp đất nước

Kỹ thuật đo lường là một trong những ngàng quan trọng nhất đối với

sự phát triển của khoa học kỹ thuật trong mọi ngành kinh tế quốc dân Vớitrình độ hiện nay, khả năng của kỹ thuật đo lường rất lớn mạnh và phát triển

Việc thử nghiệm các thiết bị đo là nhiệm vụ hết sức quan trọng nhằmmục đích là tăng số điểm đo, tăng tốc độ đo, nâng cao độ chính xác, độ nhạynâng cao tính tin cậy Thử nghiệm các thiết bị đo lường sẽ thúc đẩy sự pháttriển của kỹ thuật đo và các hệ thống thông tin đo lường

Quá trình thực hiện nhiệm vụ thiết kế bàn thử nghiệm công tơ điện 1pha và 3 pha được tiến hành khẩn trương, mặc dù gặp không ít khó khăn về tàiliệu tham khảo, cũng như khó khăn của bản thân chưa có kinh nghiệm thiết

kế Song với sự nỗ lực của bản thân cùng với sự hướng dẫn tận tình của thầygiáo Chu Đình Khiết, em đã hoàn thành đầy đủ nhiệm vụ được giao Tuynhiên do thời gian do thời gian và kiến thức còn hạn chế, vốn hiểu biết chưanhiều nên chắc chắn đồ án này không tránh khỏi thiết sót Rất mong được sựchỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy Chu Đình Khiết, đã nhiệttính giúp đỡ em hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp này

Sinh viên

MỤC LỤC

ChươngI Ý nghĩa của việc đo lường và thử nghiệm

Chương II Giới thiệu một số loại công tơ

Chương III Nguyên lý hoạt động của các loại công tơ

Chương IV Đo công suất và năng lượng

Chương V Các tiêu chuẩn thử nghiệm

Chương VI Thiết kế thiết bị kiểm định

Chương VII Các phương pháp thử nghiệm và tính toán sử lý sai số

Chương I

Ý NGHĨA CỦA VIỆC ĐO LƯỜNG VÀ THỬ NGHIỆM

I Ý nghĩa của đo lường

Kỹ thuật đo lường là một trong những ngàng quan trọng nhất đối với sựphát triển của khoa học kỹ thuật trong mọi ngành kinh tế quốc dân Với trình

độ hiện nay, khả năng của kỹ thuật đo lường rất lớn mạnh và phát triển Sauđây là những khả năng của kỹ thuật đo lường:

- Có thể đo bất kỳ đại lượng vật lý nào bằng cách biến nó thành điện hoặcbằng các thong số trong mạch điện Rất nhiều loại chuyển đổi đo lường dựatrên nhiều nguyên tắc khác nhau, liên kêt tất cả các ngành với ngành điện

- Cũng có thể có phạm vi đo rất rộng, đại lượng cần đo có thể rất lớn hoặc rấtnhỏ

- Có thể đo những đại lượng không đổi hoặc biến đổi nhanh và theo dõi cácquá trình

- Có thể đo tại chỗ cũng như từ xa

- Có thể thực hiện những phép đo đơn giản và phương pháp đo phối hợp phứctạp

- Trong lĩnh vực chinh phục vũ trụ, kỹ thuật đo lường đóng vai trò rất quantrọng Đo các đại lượng trên khoảng không vũ trụ, đòi hỏi những thiết bị đolàm việc trong những môi trường đặc biệt, những phưong pháp mũ hoá vàtruyền tin đi xa không bị ảnh hưởng của khoảng cách

- Trong sinh học, kỹ thuật đo lường góp phần rất lớn vào việc theo dõi sứckhoẻ con người Nhiều thiết bị tinh vi, độ chính xác cao đã được chế tạo đểphục vụ cho con người

II Ý nghĩa việc thử nghiệm các thiết bị đo lường

Thử nghiệm các thiết bị đo là nhiệm vụ hết sức quan trọng nhằm mục đích làtăng số điểm đo, tăng tốc độ đo, nâng cao độ chính xác, độ nhạy nâng cao tínhtin cậy Thử nghiệm các thiết bị đo lường sẽ thúc đẩy sự phát triển của kỹthuật đo và các hệ thống thông tin đo lường

Chương II GIỚI THIỆU MỘT SỐ LOẠI CÔNG TƠ

I Công tơ điện một pha

A2: Hiệu chỉnh tải thấp (5%và 10%)

A3: Hiệu chỉnh tải cảm ứng (cosϕ

Đế và Ổ đấu dây Công tơ bằng nhựa Bakêlít đen

Các Đầu cốt đồng của Ổ đấu dây được bắt vít hoặc hàn với Cuộn dây dòng 1 vít M3 hoặc 1 cầu nối mạch áp trượt trong Ổ đấu dây (được bố trí bên trong hoặc bên ngoài Nắp Công tơ) để nối hoặc không nối mạch áp, dễ dàng cho việc hiệu chỉnh và kiểm tra Công tơ

Nắp Công tơ bằng thuỷ tinh hoặc nhựa PC (Polycacbonat) chống cháy hoặc bằng nhựa bakêlít đen có cửa sổ bằng kính Cửa sổ trong suốt cho phép nhìn thấy 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

Khung Công tơ bằng hợp kim nhôm Trên Khung gá lắp các phần tử dòng, áp

cùng với Nam châm hãm, hệ thống Gối đỡ , Bộ số thường và Cơ cấu chốngquay ngược hoặc Bộ số 1 hướng.

Phần tử phát động

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 có đặc tính từ tốt, được xử lý chống gỉ Lõi dòng có bù quá tải bằng thép đặc biệt, có khả năng quá tải lớn

Các cuộn dây dòng và áp cách điện cao và chống ẩm tốt

Phần tử phát động có Cơ cấu hiệu chỉnh tải thấp và Cơ cấu hiệu chỉnh tải cảm ứng có hiệu quả tuyến tính

tại vị trí 0 để hiệu chỉnh và kiểm tra Công tơ.

Trục vít bằng nhựa POM (Polyacetal) lắp trên Trục rôto để dẫn động Bộ số.Rôto tránh được những hư hại do vận chuyển theo hướng dọc trục và hướng kính bằng các cữ dừng cơ khí

Gối đỡ trên

Gối đỡ trên (không bôi trơn): 1 bạc nhựa POM liền Trục vít (lắp trên Trục Rôto) quay trong 1 Trục thép không gỉ có vỏ nhựa POM bảo vệ (lắp trên Khung Công tơ)

Gối đỡ dưới

Công tơ có thể được cấp với 1 trong 2 loại Gối đỡ dưới sau:

Gối đỡ dưới loại 2 chân kính: 1 Viên bi quay giữa 2 Chân kính (1 Chân kính

lắp cố định trên Khung Công tơ và 1 Chân kính quay cùng với Trục rôto), do

đó ma sát giảm đáng kể và đặc tính Công tơ ổn định tốt ngay cả ở tải thấp

Gối đỡ dưới loại gối từ: 2 Nam châm hình vành khăn nạp từ đồng cực (1

Nam châm lắp cố định trên Khung Công tơ và 1 Nam châm lắp với trục rôto) đẩy nhau Ổ đỡ gồm 1 Trục thép không gỉ và 1 bạc nhựa POM (không bôi trơn) Do đó Gối từ mang được khối lượng Rôto trên một "đệm từ", gần như không có ma sát Nguyên lý lực đẩy từ của Gối từ phòng ngừa được sự xâm nhập của các phần tử sắt từ vào khe hở giữa 2 nam châm, đảm bảo ổn định đặc tính Công tơ Sự ổn định từ của Gối từ được đảm bảo bởi một quá trình chế tạo đặc biệt

Nam châm hãm

Nam châm bằng Alnico có lực kháng từ cao, có vỏ bảo vệ bằng hợp kim nhôm đúc Một hợp kim đặc biệt được gắn với cực Nam châm để bù ảnh hưởng của nhiệt độ Hiệu chỉnh tinh thực hiện được nhờ chuyển động của Sun

từ lắp bên trong Nam châm hãm do quay Vít hiệu chỉnh

Cơ cấu chống quay ngược

Cơ cấu chống quay ngược gồm 1 Đĩa cam POM lắp trên Trục rôto, 1 Cá hãm POM quay trên 1 trục thép không gỉ và Trụ đỡ 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

Bộ số

Công tơ có thể được cấp với 1 trong 2 loại bộ số sau:

Bộ số thường: Các Tang trống số, Bánh gảy, Bánh răng, Bạc đỡ, Bạc chặn

bằng nhựa POM và các Trục thép không gỉ được lắp trên khung bộ số Khung

bộ số bằng hợp kim nhôm tấm

Bộ số một hướng: Bộ số một hướng có thể được cung cấp theo yêu cầu để

thay thế cho Bộ số thường và Cơ cấu chống quay ngược Bộ số một hướng sẽ chỉ quay theo 1 hướng, ngay cả khi Rôto của Công tơ bị 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 (trong đó có hoặc không có phần thậpphân) Chữ số của Tang trống màu trắng trên nền đen từ 0 đến 9 (Riêng chữ

số của Tang trống số thập phân màu đỏ trên nền trắng từ 0 đến 9) Chữ số cao5mm, rộng 3mm và nét 0,8mm Bộ số (không bôi trơn) có ma sát rất nhỏ

II Công tơ điện 3 pha

C

ấu tạo

13 Nắp

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

Vỏ

Đế và ổ đấu dây Công tơ bằng nhựa Bakêlít đen

Các Đầu cốt đồng của Ổ đấu dây được bắt vít hoặc hàn với Cuộn dây dòng Cầu nối mạch áp trượt trong ổ đấu dây(được bố trí bên trong hoặc bên ngoài Nắp Công tơ) để nối hoặc không nối mạch, dễ dàng cho việc hiệu chỉnh và kiểm tra Công tơ

Nắp Công tơ bằng nhựa PC (Polycacbonat) chống cháy hoặc nhựa Bakêlít đen

có cửa sổ kính Cửa sổ trong suốt cho phép nhìn thấy Bộ số, Mặt số và Đĩa Rôto

Nắp che ổ đấu dây dài hoặc ngắn bằng nhựa PC chống cháy màu đen.Sơ đồ đấu dây Công tơ ở phía trong Nắp che ổ đấu dây

Khung

Khung Công tơ bằng hợp kim nhôm Trên Khung gá lắp các phần tử phátđộng cùng với Nam châm hãm, hệ thống Gối đỡ, Bộ số thường và Cơ cấuchống quay ngược hoặc Bộ số 1 hướng

Phần tử phát động

Phần tử phát động gồm loại 2 phần tử và loại 3 phần tử (theo loại Công tơ)

Mỗi phần tử phát động gồm có 1 phần tử dòng điện và 1 phần tử điện áp Mỗi phần tử có một Lõi từ và 1 Cuộn dây lắp trên 1 Giá đỡ bằng thép dẫn từ.

Các Lõi từ dòng và áp bằng tôn silic có đặc tính từ tốt, được xử lý chống gỉ Lõi dòng có bù quá tải bằng một hợp kim đặc biệt, có khả năng quá tải lớn.Các Cuộn dây dòng và áp cách điện cao và chống ẩm tốt

Mỗi phần tử phát động đều có Cơ cấu hiệu chỉnh cân bằng mô men, Cơ cấu hiệu chỉnh tải thấp và Cơ cấu hiệu chỉnh tải cảm ứng có hiệu quả tuyến tính

Rô to

Trục Rôto bằng thép không gỉ 2 đĩa Rôto được gắn với Trục Rôto nhờ

phương pháp ép phun nhựa đặc biệt

Đĩa Rôto bằng nhôm có độ tinh khiết cao đảm bảo mômen quay đủ cho dải tảirộng Cạnh bên Đĩa Rôto có dấu đen tại vị trí 0 để hiệu chỉnh và kiểm tra Công tơ Trục vít bằng nhựa POM (Polyacetal) lắp trên trục Rôto để dẫn động Bộ số

Rôto tránh được những hư hại do vận chuyển theo hướng dọc trục và hướng kính bằng các cữ dừng cơ khí

Gối đỡ trên

Gối đỡ trên (không bôi trơn): 1 bạc nhựa POM liền Trục vít (lắp trên Trục Rôto) quay trong 1 Trục thép không gỉ có vỏ nhựa POM bảo vệ (lắp trên Khung Công tơ)

Gối đỡ dưới

Công tơ có thể được cấp với 1 trong 2 loại Gối đỡ dưới sau:

Gối đỡ dưới loại 2 chân kính

1 Viên bi quay giữa 2 Chân kính (1 Chân kính lắp cố định trên Khung Công

tơ và 1 Chân kính quay cùng với Trục Rôto), do đó ma sát giảm đáng kể và đặc tính Công tơ ổn định tốt ngay cả ở tải thấp

Gối đỡ dưới loại Gối Từ

Gối đỡ dưới loại gối từ: 2 Nam châm hình vành khăn nạp từ đồng cực (1 Namchâm lắp cố định trên Khung công tơ và 1 Nam châm lắp với Trục Rôto) đẩy nhau Ổ đỡ gồm 1 Trục thép không gỉ và 1 bạc nhựa POM (không bôi trơn)

Do đó Gối từ mang được khối lượng Rôto trên một "đệm từ", gần như không

có ma sát Nguyên lý lực đẩy từ của Gối từ phòng ngừa được sự xâm nhập củacác phần tử sắt từ vào khe hở giữa 2 nam châm, đảm bảo ổn định đặc tính Công tơ Sự ổn định từ của Gối từ được đảm bảo bởi một quá trình chế tạo đặc biệt

Nam châm hãm

Nam châm bằng Alnico có lực kháng từ cao, có vỏ bảo vệ bằng hợp kim nhôm đúc Một hợp kim đặc biệt được gắn với cực Nam châm để bù ảnh hưởng của nhiệt độ Hiệu chỉnh tinh thực hiện được nhờ chuyển động của Sun

từ lắp bên trong Nam châm hãm do quay Vít hiệu chỉnh

Cơ cấu chống quay ngược

Cơ cấu chống quay ngược gồm 1 Đĩa cam POM lắp trên trục Rôto, 1 Cá hãm POM quay trên 1 Trục thép không gỉ và Trụ đỡ 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

Bộ số

Công tơ có thể được cấp với 1 trong 2 loại bộ số sau:

Bộ số thường: Các Tang trống số, Bánh gảy, Bánh răng, Bạc đỡ, Bạc chặn

bằng nhựa POM và các Trục thép không gỉ được lắp trên Khung Bộ số

Khung bộ số bằng hợp kim nhôm tấm

Bộ số một hướng: Bộ số một hướng có thể được cung cấp theo yêu cầu để

thay thế cho Bộ số thường và Cơ cấu chống quay ngược Bộ số một hướng sẽ chỉ quay theo 1 hướng, ngay cả khi Rôto của Công tơ bị 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 (trong đó có hoặc không có phần thập phân) Chữ số của Tang trống màu trắng trên nền đen từ 0 đến 9 (Riêng chữ

số của Tang trống số thập phân màu đỏ trên nền trắng từ 0 đến 9) Chữ số cao 5mm, rộng 3mm và nét 0,8mm Bộ số (không bôi trơn) có ma sát rất nhỏ

III Công tơ điện tử một pha nhiều biểu giá

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

Cổng bổ trợ

Công tơ có Cổng phụ nằm ở phía bên phải của ổ đấu dây, cho phép nối dây racác thiết bị bên ngoài và được đánh số thứ tự từ 1 - 6 Có thể cài đặt đượcchức năng của Cổng bổ trợ thông qua Máy tính

Nắp Công tơ

Nắp Công tơ bằng nhựa PC trong suốt, chịu va đập mạnh, chịu nhiệt độ cao,chịu tia cực tím, chống cháy Trên nắp có các Phím bấm điều khiển và Cổnggiao tiếp quang học (theo chuẩn IEC 1107)

Nắp che ổ đấu dây

Nắp che ổ đấu dây bằng nhựa PC đảm bảo che kín Đầu nối và Cáp đấu, chịu

va đập, chống cháy Sơ đồ đấu dây Công tơ ở phía trong Nắp che ổ đấu dây

Bo mạch điện tử

Bo mạch điện tử được thiết kế trên cơ sở các Linh kiện đặc chủng của các hãng nổi tiếng trên Thế giới Mạch điện nhỏ gọn làm việc tin cậy, đơn giản trong sửa chữa và 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

Sơ đồ đấu dây

Hoạt động của công tơ

Hệ thống nhiều biểu giá:

Công tơ có 4 thanh ghi biểu giá: T1, T2, T3, T4

Nếu cài đặt biểu giá theo thời gian trong ngày thì có thể cài đặt tới 4 biểu giá.Nếu cài đặt theo cả thời gian trong ngày và theo mức công suất thì cài được 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 trênMáy tính

Thông tin hiển thị:

Thông tin được hiển thị trên màn hình LCD với 7 chữ số và một số ký hiệu kèm theo Chỉ số của các biểu giá (kWh) hiển thị bằng 6 chữ số và một số thập phân

Trong chế độ bình thường - Công tơ hiển thị chỉ số của biểu giá tích cực - Khibấm nút SC (SCROLL) các thông số sẽ tuần tự hiển thị (Xem chi tiết trong tàiliệu Kỹ thuật kèm theo Công tơ)

Tự động lưu chỉ số công tơ

Cho phép lưu chỉ số điện năng của các biểu giá và biểu giá tổng vào 00.00giờ của ngày chỉ định (cài đặt bằng phần mềm CSMcom trên Máy tính) Nếu lúc

đó mất điện thì sẽ lưu ngay sau khi có điện trở lại Mặc định lưu vào ngày đầutháng Công tơ có thể lưu được chỉ số điện năng của 6 tháng gần nhất

Chương III

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC LOẠI CÔNG TƠ

I Công tơ điện một pha đo năng lượng

a> khái quát chung

Năng lượng điện trong mạch xoay chiều một pha được tính theo biểu thức W= 1t2 1t2 os

t Pdt= t UIc ϕdt KPt=

Trong đó P: công suất tiêu thụ trên phụ 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

Giản đồ véc tơ

Cấu tạo gồm 2 phần: phần tĩnh và phần động Phần tĩnh là 2 cuộn dây quấntrên lõi thép 1 và 2 Khi có dòng điện chạy qua các cuộn dây tạo ra từ trườngmóc vòng qua lõi thép và phần động Phần động là đĩa nhôm 3 được gắn trêntrục quay Khi có dòng điện I1 và I2 đi vào các cuộn dây phần tĩnh, chúng tạo

ra từ thông φ 1 và φ 2, các từ thông này xuyên qua đĩa nhôm làm xuất hiện

trong đĩa nhôm các sức điện động tương ứng E1 và E2 lệch pha với φ 1 và φ 2

một góc π / 2 và các dòng điện xoáy I12 và I22 Do sự tác động tương hỗ giữa

từ thông φ 1, φ 2 và dòng điện xoáy I12, I22 tạo thành momen làm quay đĩanhôm

Mômen quay Mq là tổng của các momen thành phần:

Mq=C1 φ 1I22ψ +C2φ 2I12sin ψ

C1,C2 là hệ số; ψ - góc lệch pha giữa φ 1 và φ 2

b> Cấu tạo công tơ một pha

Hai cuộn dây tạo thành 2 nam châm điện 1 và 2 cuộn dây một mắc song songvới phụ tải có số vòng dây lớn và tiết diện nhỏ gọi là cuộn áp cuộn dây 2 mắcnối tiếp với phụ tải có ít vòng, đuớng kính dây từ 1-2 mm gọi là cuộn dòng Đĩa nhôm 3 gắn trên trục có thể quay tự do giữa cuộn 1 và 2 Trên trục gắnhộp số cơ khí để chỉ thị Nam châm 4 có nhiệm vụ tạo momen hãm do từtrường của nó xuyên qua đĩa nhôm khi đĩa quay

Từ đó ta thấy momen tỉ lệ với công suất tiêu thụ

Để có thể thực hiện β α − 1 = π / 2 người ta điều chinh góc β tức là điều chỉnh

u

φ bằng cách thay đổi vị trí sun từ của cuộn áp hoặc đỉều chỉnh góc α 1 nghĩa

là thay đổi φi bằng cách them hoặc bớt vòng ngắn mạch của cộn dòng.

Momen quay Mq làm cho đĩa nhôm quay, khi đĩa nhôm quay trong từ trườngcủa nam châm vĩnh cửu, nó bị cản bởi momen cản Mc do từ trườn của namchâm khi xuyên qua đĩa nhôm tạo nên

MC=kIIM φm

φm: từ thông do nam châm sinh ra

IM: dòng điện xoáy sinh ra trong đĩa nhôm

Trong đó IM=k2 φmno; no: tốc độ quay đều của đĩa nhôm khi momen quay

bằng momen cản Nên ta có:

Mc=k1k2 φ2mno

Và Mc=k3 φ2mno

Khi cân bằng giữa momen quay và momen cản ta có:

Cp: hằng số của công tơ, Cp = N/W [vòng/kwh]

II Công tơ điện 3 pha đo năng lượng

Công tơ này có 2 phần tử Phần động gồm 2 đĩa nhôm được gắn vào cùng mộttrục Mỗi đĩa nhôm đều nằm trong từ trường cuộn áp và cuộn dòng của cácpha tương ứng Các cuộn áp được mắc song song với phụ tải Nam châm cảnđược đặt vào một trong 2 đĩa nhôm Momen quay được tạo ra bằng tổng của 2

momen quay của 2 phần tử và năng lượng đo được chính là năng lượng củamạch 3 pha.

III Công tơ nhiều biểu giá

1 Nhu cầu và lợi ích thiết thực của công tơ nhiều biểu giá

Một đặc điểm bất lợi đối với hệ thống điện lực Việt Nam là đồ thị phụ tải rấtkhông bằng phẳng, gây ra nhiều khó khăn cho công tác quy hoạch, phát triển,vận hành hệ thống

Để khắc phục tình trạng trên cần phải áp dụng biện pháp điều hoà phụ tải Đó

là dung giải pháp bán giá điện theo thời gian sử dụng trong ngày cho kháchhang sản xuất và kinh doanh dịch vụ Theo biểu giá này thì giá điện trong giờcao điểm sẽ cao hơn bình thường và ngược lại trong giờ thấp điểm

Để có thể đo đếm được chính xác điện năng sử dụng của khách hang theo thờigian sử dụng và các thong số quản lý phụ tải, Tổng công ty Điện Lực ViệtNam tiến hành lắp đặt công tơ điện tử nhiều biểu giá cho các khách hangthuộc đối tượng áp dụng giá điện theo thời gian sử dụng trong ngày

2 Khả năng đo đếm của công tơ nhiều biểu giá

Công tơ điện tử nhiều biểu giá cung cấp nhiều khả năng đo đếm theo thời gian

sử dung điện của khách hang Cấp chính xác của loại công tơ này tương đốicao, có thể là 0,2; 0,5; 1 Công tơ điện tử có thể được lập trình hoàn toàn chocác chức năng sử dụng của nó Thông thường, theo yêu cầu của giá điện cáccông tơ điện tử có 8 đến 16 bộ ghi điện năng theo thời gian sử dụng, 4 đến 8

bộ ghi nhu cầu công suất cực đại, 7 đến 12 mức khác nhau Dung lượng bộnhớ cho phép ghi dữ liệu phụ tải khoảng 60-90 ngày Các khả năng này chophép thực hiện các biểu giá điện theo thời gian sử dụng phức tạp trong ngàycủa từng năm Một số loại công tơ điện tử còn có khả năng ghi lại biểu đồ phụ

tải và đưa ra các tín hiệu cảnh báo khi khách hang sử dụng quá công suấttrong giờ cao điểm.

Các công tơ điện tử thường được lập trình để có được khả năng đo đếm sau:

1 Tổng điện năng hữu công

2 Tổng điện năng vo công

3 Điện năng sử dụng giá bình thường

4 Điện năng sử dụng giá cao điểm

5 Điện năng sử dụng giá thấp điểm

6 Công suất sử dụng cực đại trong thời gian bình thường

7 Công suất sử dụng cực đại trong thời gian cao điểm

8 Công suất sủ dụng cực đại trong thời gian thấp điểm

9 Thời điểm công suất cực đại của thời gian thường

10 Thời điẻm công suất cực đại của thời gian cao điểm

11 Thời điẻm công suất cực đại của thời gian thấp điểm

3 Cấu tạo nguyên lý hoạt động

Đây là một loại công tơ có hai hay nhiều bộ số và bộ số chỉ làm việc trongthời gian ấn định Điện năng tiêu thụ ghi được trên mỗi bộ số ứng với mộtbiểu giá quy định Trừ bộ số ra thì nó có cấu tạo giống công tơ thông thường

Công tơ điện tử được lập trình để đọc dữ liệu tại chỗ qua cổng thong tin quanghoặc đọc từ xa qua công RS232 Việc đọc công tơ và cài đặt chương trình chocông tơ được thực hiện trực tiếp bằng máy tính hoặc bằng thiết bị cầm tay.Một trong những ứng dụng hữu ích của công tơ điện tử là cho phép đọc tínhiệu từ xa Tại trung tâm sử lý số liệu có thể đọc được kết quả đo đếm củacông tơ qua mạng điện thoại mà không cần đến nơi trực tiếp đặt công tơ, kếtquả đọc được lưu trữ dưới dạng các file dữ liệu nên công việc sử lý dữ liệutrên máy tính rất thuận lợi.

IV Công tơ chỉ thị số

Dựa trên cảm ứng Hall được tóm tắt như sau:

Nếu dọc theo tấm mạch bán dẫn cho chạy qua một dòng điện, dưới tác dụngcủa một từ trường có hướng vuông góc với dòng điện đó sẽ xuất hiện mộtđiện thế theo hướng cắt ngang vuông góc với hướng dòng điện

Bộ biến đổi gồm một tấm bản dẫn mỏng: Hai đầu tấm bán dẫn (1 và 2) đượcnối với một nguồn dòng bên ngoài Điểm tác động của cảm ứng từ theo hướngmũi tên trên hai đầu cực( 3 và 4) sẽ xuất hiện sức điện động gọi là sức điệnđộng Hall và bằng:

E X R X l B. ( )sinF a U B

=

Trong đó :

RX : hằng số Hall phụ thuộc vào chất liệu của tấm bán dẫn

a, l, n : kích thước hình học của bộ biến đổi Hall

U : độ linh động của các phần tử dẫn điện

I : dòng điện trong bộ biến đổi

α: góc giữa véc tơ cảm ứng B và mặt phẳng bộ biến đổi

Khi đo công suất và năng lượng, trong bộ biến đổi phải bảo đảm được sự phụ thuộc giữa các đại lượng đầu vào với điện thế Un trên tải và dòng điện In

qua tải Có hai phương án chế tạo:

- Một là, qua cuộn dây tạo ra tử trường sẽ có dòng điện chạy qua, dòng điệnnày chạy qua tải In , còn dòng điện qua bộ biến đổi tỉ lệ thuận với hiệu điện thếtrên bộ biến đổi

- Hai là, dòng điện chạy qua cuộn dây tạo ra từ trường sẽ tỉ lệ với hiệu điệnthế trên tải Un Còn dòng điện qua bộ biến đổi sẽ tỉ lệ thuận với dòng điện quatai In

Trong thực tế cách thứ nhất được ứng dụng rộng rãi hơn vì trong cách thứhai khi đầu cuộn dây tạo ra từ trường vào mạch song song, do ảnh hưởng gâybởi thành phần điện cảm, sai số do tần số sẽ tăng

Khi dòng điện ổn định, sức điện động EX cũng sẽ ổn định, với dòng điện

có dạng song hình sin tần số EX sẽ có thành phần ổn định và biến thiên:

E X =K K K U I c1 2 3 n n[ os -cos(2 ϕ ω ϕt− )]

trong đó:

K1, K2 là những hệ số tỉ lệ, chúng phụ thuộc vào tính chất của bộbiến đổi và các thong số của hệ thong tạo từ thong

K3 hệ số biến đổi điện áp ra dòng điện.

ϕ : góc lệch pha giữa dòng điện và điện áp phụ tải.

Dưới đây là sơ đồ nguyên lý của một công tơ chỉ thị số:

1 Các phần tử đo 7 Bàn phím điều khiển

2 Bộ biến đổi điện áp ra tần số 8 Chỉ thị số

3 Bộ vi sử lý 9,10 Nguồn cấp điện

4 Cửa cho tín hiệu vào 11 Cổng kêt nối máy tính

5 Cửa phát xung năng lượng

6 Cửa nhận tín hiệu xung kiểm tra

Chương IV ĐO CÔNG SUẤT VÀ NĂNG LƯỢNG

I.1 Đo công suất tác dụng

Công suất và năng lượng là các đại lượng cơ bản của hệ thống điện Các đạilượng này có liên quan nhiều đến nền kinh tế quốc dân, vì vậy việc xác địnhcông suất và năng lượng là nhiệm vụ rất quan trọng

- Đối với mạch một chiều công suất tác dụng được tính theo biểu thức: P=UI

- Với mạch xoay chiều một pha:

Trong đó:

U AB,U BC,U CA là các giá trị tức thời của điện áp dây

U AN,U BN,U CN là các giá trị tức thời của điện áp fa

i i i A, ,B C là các dòng tức thời của các pha

Có thể viết các phương trình sau:

S Z

I.2 Đo công suất tác phản kháng

Công suất phản kháng được tính theo biểu thức:

Q=UIsin ϕ

I.2.1 Đo công suất phản kháng trong mạch một pha

cos( ) sin 2

Khác với công suất tác dụng, công suất phản kháng tỉ lệ với sin ϕ Để tạo ra

được góc sin ϕ phải làm sao tạo được góc lệch

2

π

γ = giữa véctơ dòng và ápcủa cuộn dây điện áp trong oatmet Muốn vậy người ta mắc them một điện trở

R1 song song với cuộn áp sau đó mắc nối tiếp cuộn dây điện cảm L2 và điệntrở R2 Với cách mắc trên đẵ tạo ra được góc lệch pha giữa U và Iu trong cuộn

áp một góc

2

π

γ = bằng cách chọn các thong số của mạch thích hợp.

Khi đó góc lệch α của oatmet là:

S= k/Zu : Độ nhạy của oátmet phản kháng

I.2.2 Đo công suất phản kháng trong mạch 3 pha

Công suất phản kháng của mạch 3 pha có thể coi là tổng công suất phảnkháng của từng pha

Q U I= fA fAsin ϕA+U I fB fBsin ϕB +U I fC fCsin ϕC

Khi tải đối xứng ta có:

3 f f sin

Để công suất phản kháng của mạch 3 pha tải đối xứng, ta có thể sử dụngoátmet đo công suất tác dụng nhưng mắc theo sơ đồ sau dưới Trong đó cuộndòng của oatmet mắc vào pha A, cuộn áp mắc vào pha B và pha C

ChươngV CÁC TIÊU CHUẨN THỬ NGHIỆM

I Định nghĩa về các đại lượng của công tơ

1 Dòng cơ bản (Ib): giá trị dòng điện mà ứng với giá trị này, đặc tính liênquan của công tơ mắc trực tiếp được ấn định.

2 Dòng danh định (Idd): giá trị mà dòng ứng với giá trị này, đặc tính liên quancủa công tơ làm việc có máy biến dòng được ấn định

3 Dòng cực đại (Imax): giá trị dòng điện cao nhất công tơ có thể chịu được màvẫn thoả mãn yêu cầu về độ chính xác theo tiêu chuẩn này

4 Điện áp chuẩn: giá trị điện áp mà ứng với điện áp này, đặc tính liên quancủa công tơ được ấn định

5 Tần số chuẩn: giá trị tần số mà ứng với tần số này, đặc tính liên quan củacông tơ được ấn định

6 Chỉ số cấp chính xác: số nêu các giới hạn sai số cho phép tính bằng phầntrăm, đối với mọi giá trị dòng trong khoảng từ 0.1Ib đến Imax hoặc trongkhoảng tử 0.05Ib đến Imax đối với hệ số công suất bằng một

7 Sai số phần trăm:

sai so phan tram = dien nang ghi duoc cua cong to - dien nang thuc

dien nang thuc

II Các phép kiểm định

1 Kiểm tra bên ngoài

2 Kiểm tra độ bền cách điện

Điều kiện thử nghiệm chung:

Quy trình thử nghiệm theo TCVN 6099-1996

Trước tiên thử nghiệm điện áp xung sau đó thử nghiệm điện áp xoay chiều.Đối với các thử nghiệm này thì thuật ngữ “đất” có ý nghĩa sau:

- Trong trường hợp vỏ công tơ làm bằng kim loại thì đất là bản than vỏcông tơ dược đặt trên một bề mặt dẫn điện phẳng

- Trong trường hợp vỏ công tơ hoặc một phần vỏ làm bằng vật liệu cáchđiện thì đất là một lá mỏng dẫn điện bao bọc công tơ tiếp xúc với tất cảnhững phần tử dẫn điện có thể chạm tới được và được nối với bề mặt dẫnđiện phẳng trên đó đặt đế công tơ

Trong khi thử nghiệm điện áp xung và điện áp xoay chiều, các mạch khôngchịu thử nghiệm đều đưọc nối vào đất như chỉ dẫn sau đây:

Không được xảy ra phóng điện bề mặt và phóng điện chọc thủng

a Thử nghiệm điện áp xung

b Thử nghiệm điện áp xoay chiều

Thực hiện theo bảng sau

Điện áp thử nghiệm phải thực chất là hình sin, tần số nằm giữa 45 Hz

và 65 Hz, và được đặt trong 1 min

Nguồn điện phải có khả năng cung cấp ít nhất là 500 VA

Trong khi thực hiện các thử ngiệm đối với đất thì các mạch phụ có điện ápchuẩn nhỏ hơn hoặc bằng 40V phải được nối đất

Giá trị hiệu dụng của

điện áp thử nghiệm Các điểm đặt điện áp thử nghiệm

2KV

A Các thử nghiệm được tiến hành khi vỏ kín,công tơ đã lắp đủ nắp và nắp đầu nối

a giữa một bên là tất cả mạch dòng, mạch áp,cũng như các mạch phụ kiện có điện áp chuẩn lớnhơn 40V, được nối với nhau và một bên là đất

b giữa các mạch điện không nối với nhau trongvận hành

C Các thử nghiệm bổ xung đối với những công tơ

có vỏ cách điện thuộc cấp bảo vệ II

a giữa một bên là tất cả các mạch dòng, mạch áp, cũng như các mạch phụ có điện áp chuẩn lớn hon 40V, được nối với nhau

điểm b không có gì nghi vấn.

3 Kiểm tra tỉ số truyền và cơ cấu đếm

Ta biết rằng với mọi giá trị của phụ tải thì tốc độ quay của công tơ tỉ lệthuận với điện năng tiêu thụ Tốc độ quay của đĩa công tơ sẽ được truyền lên

bộ số Cấu tạo của công tơ phải thoả mãn được công thức:

C.N = P.t

Trong đó:

C: Hằng số công tơ

N: Số vòng quay của đĩa công tơ

P: Công suất điện phụ tải

t: Khoảng thời gian tiêu thụ điện năng

Ta có thể kiểm tra bằng cách đếm từng vòng hoặc theo một trong hai phươngpháp:

Phương pháp công suất thời gian hoặc phương pháp dung công tơ chuẩn

Ta điều chỉnh sao cho U=Udm, I=Idm

Trong khoảng thời gian đó bộ số sẽ dịch chuyển một đơn vị nhất định Từ đó

ta sẽ xác định được mức độ đếm của cơ cấu

W ≤S (Phương pháp dung công tơ chuẩn)

Trong đó:

S: cấp chính xác của công tơ kiểm

W0, W: Số chỉ điện năng ghi được ỏ công tơ chuẩn và công tơ

P: Công suất đưa vào công tơ tính theo wattmet

t: thời gian kiểm tra

4 Kiểm tra tự quay

Như ta đã biết momen ma sát của công tơ do phải quay hộp số và do ma satgiữa trục trụ là rất lớn, mômen này gây nên sai số của công tơ Để khử momennày cần phải tạo ra một momen bù ban đầu Mb bằng cách gây ra một từ thonglêch trong không gian và trong thời gian với φU bằng một lá sắt từ đặt trong

mạch từ của cuộn áp:Mb=kφ φU Isin ψk

Để thay đổi momen bù ta thay đổi vị trí của lá sắt từ bằng vít chỉnh vị trí.Thường momen bù lớn hơn momen ma sat Khi chúng tự quay ta chỉnh biên

áp BA1 sao cho điện áp bằng điện áp định mức U=Udm

Dòng điện đi qua oatmet, công tơ, ampemet bằng khong I=0, lúc này oátmetchỉ khong và công tơ phải đứng yên nếu công tơ quay đó là hiện tượng tựquay, ta điều chỉnh vít đến khi công tơ đứng yên

ϕ = tức là cos ϕ = 0, khi đó oatmet

chỉ “0” Công tơ đứng yên, nếu công tơ vẫn quay tức 1

2

π

Để điều chỉnh β φ ( )U ta điều chỉnh bộ phân nhánh từ của cuộn áp hoặc điều

chỉnh α φ 1 ( ) 1 bằng cách điều chỉnh vòng ngắn mạch của cuộn dòng đến khi

công tơ đứng yên

5 Kiểm tra ngưỡng độ nhạy