विद्युत उर्जेचे मोजमाप

विद्युत उत्पादन, त्याच्या उद्देशानुसार, उपयुक्त कार्य करण्यासाठी वापरण्यात येणारी सक्रिय ऊर्जा वापरते (उत्पन्न करते). स्थिर व्होल्टेज, करंट आणि पॉवर फॅक्टरवर, वापरल्या जाणार्‍या ऊर्जेचे प्रमाण (व्युत्पन्न) Wp = UItcosφ = Pt या गुणोत्तराने ठरवले जाते.

जेथे P = UIcosφ — उत्पादनाची सक्रिय शक्ती; t हा कामाचा कालावधी आहे.

ऊर्जेचे SI एकक जूल (J) आहे. व्यवहारात, वॅट एनएस तास (tu NS h) साठी मोजमापाचे एक नॉन-सिस्टमॅटिक युनिट अजूनही वापरले जाते. या युनिट्समधील संबंध खालीलप्रमाणे आहे: 1 Wh = 3.6 kJ किंवा 1 W s = 1 J.

मधूनमधून चालू असलेल्या सर्किट्समध्ये, वापरल्या जाणार्‍या किंवा व्युत्पन्न केलेल्या उर्जेचे प्रमाण इंडक्शनद्वारे किंवा इलेक्ट्रोमीटरद्वारे इलेक्ट्रॉनिक पद्धतीने मोजले जाते.

संरचनात्मकदृष्ट्या, इंडक्शन काउंटर एक मायक्रोइलेक्ट्रिक मोटर आहे, रोटरची प्रत्येक क्रांती विशिष्ट प्रमाणात विद्युत उर्जेशी संबंधित असते. काउंटर रीडिंग आणि इंजिनद्वारे केलेल्या क्रांतीची संख्या यांच्यातील गुणोत्तराला गियर रेशो म्हणतात आणि डॅशबोर्डवर दर्शविला जातो: 1 kW NS h = N डिस्कच्या क्रांती.गियर प्रमाण काउंटर स्थिरांक C = 1 / N, kW NS h / rev निर्धारित करते; ° С=1000-3600 / N W NS s / rev.

SI मध्ये, काउंटर कॉन्स्टंट जूलमध्ये व्यक्त केला जातो, कारण क्रांतीची संख्या ही परिमाणहीन परिमाण आहे. सिंगल-फेज आणि तीन- आणि चार-वायर थ्री-फेज नेटवर्क दोन्हीसाठी सक्रिय ऊर्जा मीटर तयार केले जातात.

तांदूळ. 1... मापन उपकरणांना सिंगल-फेज नेटवर्कशी जोडण्यासाठी योजना: a — डायरेक्ट, b — मापन ट्रान्सफॉर्मरची मालिका

सिंगल-फेज मीटर (Fig. 1, a) इलेक्ट्रिक एनर्जीमध्ये दोन विंडिंग असतात: वर्तमान आणि व्होल्टेज आणि सिंगल-फेज वॅटमीटरच्या स्विचिंग स्कीम्सप्रमाणेच योजनांनुसार नेटवर्कशी कनेक्ट केले जाऊ शकते. मीटर चालू करताना त्रुटी दूर करण्यासाठी आणि त्यामुळे उर्जा मोजमापातील त्रुटी दूर करण्यासाठी, सर्व प्रकरणांमध्ये मीटरचे स्विचिंग सर्किट वापरण्याची शिफारस केली जाते ज्याचे आउटपुट कव्हर होते.

हे लक्षात घ्यावे की जेव्हा मीटरच्या एका कॉइलमधील विद्युत् प्रवाहाची दिशा बदलते तेव्हा डिस्क दुसऱ्या दिशेने फिरू लागते. म्हणून, डिव्हाइसची वर्तमान कॉइल आणि व्होल्टेज कॉइल चालू करणे आवश्यक आहे, जेणेकरुन जेव्हा प्राप्तकर्ता उर्जा वापरतो तेव्हा काउंटर बाणाने दर्शविलेल्या दिशेने फिरते.

वर्तमान आउटपुट, जी अक्षराने दर्शविले जाते, नेहमी पुरवठ्याच्या बाजूने जोडलेले असते आणि वर्तमान सर्किटचे दुसरे आउटपुट, अक्षर I द्वारे दर्शविले जाते. याव्यतिरिक्त, व्होल्टेज कॉइलचे आउटपुट, जी आउटपुटसह एकध्रुवीय असते. वर्तमान कॉइल, वीज पुरवठ्याच्या बाजूला देखील जोडलेले आहे.

जेव्हा तुम्ही मापन ट्रान्सफॉर्मरद्वारे मापन यंत्रे चालू करता.वर्तमान ट्रान्सफॉर्मरने एकाच वेळी वर्तमान ट्रान्सफॉर्मर आणि व्होल्टेज ट्रान्सफॉर्मर्सच्या विंडिंग्सची ध्रुवीयता लक्षात घेतली पाहिजे (चित्र 1, ब).

कोणत्याही वर्तमान ट्रान्सफॉर्मर आणि व्होल्टेज ट्रान्सफॉर्मर्ससह वापरण्यासाठी मीटर तयार केले जातात - सार्वत्रिक, ज्याच्या चिन्हाच्या पदनामामध्ये U अक्षर जोडले आहे आणि ट्रान्सफॉर्मरसाठी वापरण्यासाठी ज्यांचे रेट केलेले ट्रान्सफॉर्मेशन गुणोत्तर त्यांच्या नेमप्लेटवर सूचित केले आहे.

उदाहरण 1. Up = 100 V आणि I = 5 A या मापदंडांसह एक सार्वत्रिक मीटर 400 A चा प्राथमिक प्रवाह आणि 5 A च्या दुय्यम प्रवाहासह आणि 3000 V आणि 3000 V च्या प्राथमिक व्होल्टेजसह व्होल्टेज ट्रान्सफॉर्मरसह वापरला जातो. 100 V चा दुय्यम व्होल्टेज.

वापरलेली उर्जा शोधण्यासाठी मीटर रीडिंगचा गुणाकार करणे आवश्यक असलेल्या सर्किट स्थिरांकाचे निर्धारण करा.

सर्किट स्थिरांक व्होल्टेज ट्रान्सफॉर्मर ट्रान्सफॉर्मर ट्रान्सफॉर्मेशन रेशोद्वारे वर्तमान ट्रान्सफॉर्मर ट्रान्सफॉर्मेशन रेशोचे गुणाकार म्हणून आढळतो: D = kti NS ktu= (400 NS 3000)/(5 NS 100) = 2400.

वॅटमीटर प्रमाणे, मापन उपकरणे वेगवेगळ्या मापन कन्व्हर्टरसह वापरली जाऊ शकतात, परंतु या प्रकरणात रीडिंगची पुनर्गणना करणे आवश्यक आहे.

उदाहरण 2. ट्रान्सफॉर्मेशन रेशो kti1 = 400/5 आणि ktu1 = 6000/100 चे ट्रान्सफॉर्मेशन रेशो असलेल्या व्होल्टेज ट्रान्सफॉर्मरच्या वापरासाठी डिझाइन केलेले मोजमाप यंत्र ऊर्जा मापन योजनेमध्ये अशा ट्रान्सफॉर्मेशन रेशो असलेल्या इतर ट्रान्सफॉर्मर्ससह वापरले जाते : kti2 = 100/ 5 आणि ktu2 = 35000/100.सर्किट स्थिरांक निश्चित करा ज्याद्वारे काउंटर रीडिंग गुणाकार करणे आवश्यक आहे.

सर्किट स्थिरांक D = (kti2 NS ktu2) / (kti1 NS ktu1) = (100 NS 35,000) /(400 NS 6000) = 35/24 = 1.4583.

थ्री-वायर नेटवर्कमध्ये ऊर्जा मोजण्यासाठी डिझाइन केलेले थ्री-फेज मीटर हे संरचनात्मकदृष्ट्या दोन एकत्रित सिंगल-फेज मीटर आहेत (चित्र 2, अ, ब). त्यांच्याकडे दोन वर्तमान कॉइल आणि दोन व्होल्टेज कॉइल आहेत. सहसा, अशा काउंटरला दोन-घटक म्हणतात.

सिंगल-फेज मीटरच्या स्विचिंग सर्किट्समध्ये डिव्हाइसच्या विंडिंगची ध्रुवीयता आणि त्याच्यासह वापरल्या जाणार्‍या मापन ट्रान्सफॉर्मर्सच्या विंडिंग्सचे निरीक्षण करण्याच्या आवश्यकतेबद्दल वर सांगितलेली प्रत्येक गोष्ट पूर्णपणे स्विचिंग स्कीम, थ्री-फेज मीटरवर लागू होते.

थ्री-फेज मीटरमध्ये घटक एकमेकांपासून वेगळे करण्यासाठी, आउटपुट अतिरिक्तपणे आउटपुटशी जोडलेल्या पुरवठा नेटवर्कच्या टप्प्यांचा क्रम दर्शविणारी संख्यांसह नियुक्त केली जातात. अशा प्रकारे, अंक 1, 2, 3 सह चिन्हांकित निष्कर्षापर्यंत, फेज L1 (A), टर्मिनल 4, 5 — फेज L2 (B) आणि टर्मिनल 7, 8, 9 — फेज L3 (C) शी कनेक्ट करा.

ट्रान्सफॉर्मरमध्ये समाविष्ट असलेल्या मीटर रीडिंगची व्याख्या उदाहरणे 1 आणि 2 मध्ये चर्चा केली आहे आणि ती तीन-फेज मीटरसाठी पूर्णपणे लागू आहे. लक्षात घ्या की क्रमांक 3, जो गुणक म्हणून ट्रान्सफॉर्मेशन गुणांकाच्या समोर मोजमाप यंत्राच्या पॅनेलवर उभा आहे, केवळ तीन ट्रान्सफॉर्मर वापरण्याची आवश्यकता बोलतो आणि म्हणूनच स्थिर सर्किट निर्धारित करताना विचारात घेतले जात नाही.

उदाहरण 3… विद्युत प्रवाह आणि व्होल्टेज ट्रान्सफॉर्मर, 3 NS 800 A/5 आणि 3 x 15000 V/100 (रेकॉर्डचा फॉर्म कंट्रोल पॅनलवरील रेकॉर्डची तंतोतंत पुनरावृत्ती करतो) सह वापरलेल्या युनिव्हर्सल थ्री-फेज मीटरसाठी सर्किट स्थिरांक निश्चित करा.

सर्किट स्थिरांक निश्चित करा: D = kti NS ktu = (800 x 1500)/(5-100) = 24000

तांदूळ. 2. थ्री-फेज मीटरला थ्री-वायर नेटवर्कशी जोडण्यासाठी योजना: a-थेटपणे सक्रिय (डिव्हाइस P11) आणि रिऍक्टिव्ह (डिव्हाइस P12) ऊर्जा मोजण्यासाठी, b — सक्रिय ऊर्जा मोजण्यासाठी वर्तमान ट्रान्सफॉर्मरद्वारे

हे ज्ञात आहे की बदलताना शक्ती घटक वेगवेगळ्या प्रवाहांवर मी सक्रिय पॉवरφसह UIcos चे समान मूल्य मिळवू शकतो आणि म्हणूनच, वर्तमान Ia = Icosφ चा सक्रिय घटक.

पॉवर फॅक्टर वाढवल्याने दिलेल्या सक्रिय शक्तीसाठी वर्तमान I मध्ये घट होते आणि त्यामुळे ट्रान्समिशन लाइन आणि इतर उपकरणांचा वापर सुधारतो. सतत सक्रिय पॉवरवर पॉवर फॅक्टरमध्ये घट झाल्यामुळे, उत्पादनाद्वारे वापरला जाणारा विद्युत् प्रवाह वाढवणे आवश्यक आहे, ज्यामुळे ट्रान्समिशन लाइन आणि इतर उपकरणांमधील तोटा वाढतो.

म्हणून, कमी उर्जा घटक असलेली उत्पादने स्त्रोताकडून अतिरिक्त ऊर्जा वापरतात. वाढलेल्या वर्तमान मूल्याशी संबंधित नुकसान भरून काढण्यासाठी ΔWp आवश्यक आहे. ही अतिरिक्त ऊर्जा उत्पादनाच्या प्रतिक्रियात्मक शक्तीच्या प्रमाणात असते आणि, वर्तमान, व्होल्टेज आणि पॉवर फॅक्टरची मूल्ये कालांतराने स्थिर राहिली तर ती ΔWp = kWq = kUIsinφ, जेथे Wq = UIsinφ — या गुणोत्तराने शोधली जाऊ शकते. प्रतिक्रियात्मक शक्ती (पारंपारिक संकल्पना).

विद्युत उत्पादनाची प्रतिक्रियात्मक ऊर्जा आणि स्टेशनची अतिरिक्त व्युत्पन्न ऊर्जा यांच्यातील समानुपातिकता कायम राखली जाते जरी व्होल्टेज, वर्तमान आणि उर्जा घटक वेळेनुसार बदलतात. प्रॅक्टिसमध्ये, रिऍक्टिव एनर्जी हे सिस्टीमच्या बाहेरील युनिट (var NS h आणि त्याचे डेरिव्हेटिव्ह्ज — kvar NS h, Mvar NS h, इ.) विशेष काउंटर वापरून मोजले जाते जे रचना पूर्णपणे सक्रिय ऊर्जा मीटरसारखे असतात आणि फक्त स्विचिंगवर भिन्न असतात. विंडिंग्सचे सर्किट (चित्र 2, a, डिव्हाइस P12 पहा).

मीटरद्वारे मोजली जाणारी प्रतिक्रियात्मक ऊर्जा निर्धारित करण्यात गुंतलेली सर्व गणना सक्रिय ऊर्जा मीटरसाठी वरील गणनांसारखीच आहे.

हे लक्षात घ्यावे की व्होल्टेज विंडिंगमध्ये वापरली जाणारी उर्जा (चित्र 1, 2 पहा) मीटरद्वारे विचारात घेतली जात नाही आणि सर्व खर्च वीज उत्पादकाने भरले आहेत आणि डिव्हाइसच्या वर्तमान सर्किटद्वारे वापरली जाणारी ऊर्जा मीटरमधून विचारात घेतले जाते, म्हणजेच या प्रकरणातील खर्च ग्राहकांना दिला जातो.

ऊर्जेव्यतिरिक्त, वीज मीटर वापरून काही इतर लोड वैशिष्ट्ये निर्धारित केली जाऊ शकतात. उदाहरणार्थ, प्रतिक्रियाशील आणि सक्रिय ऊर्जा मीटरच्या रीडिंगनुसार, आपण भारित सरासरी tgφ भाराचे मूल्य निर्धारित करू शकता: tgφ = Wq / Wp, Gwhere vs — दिलेल्या ऊर्जा मीटरद्वारे खात्यात घेतलेल्या ऊर्जेचे प्रमाण कालावधी, Wq — समान , परंतु त्याच कालावधीसाठी प्रतिक्रियाशील ऊर्जा मीटरद्वारे विचारात घेतले जाते. tgφ जाणून घेतल्यावर, त्रिकोणमितीय सारण्यांवरून cosφ शोधा.

दोन्ही काउंटरमध्ये समान गियर प्रमाण आणि सर्किट स्थिर D असल्यास, तुम्ही दिलेल्या क्षणासाठी tgφ लोड शोधू शकता.या उद्देशासाठी, त्याच वेळेच्या अंतरासाठी t = (30 — 60) s, प्रतिक्रियाशील ऊर्जा मीटरच्या nq क्रांतीची संख्या आणि सक्रिय ऊर्जा मीटरच्या np क्रांतीची संख्या एकाच वेळी वाचली जाते. नंतर tgφ = nq / np.

पुरेशा स्थिर भाराने, सक्रिय ऊर्जा मीटरच्या रीडिंगवरून त्याची सक्रिय शक्ती निश्चित करणे शक्य आहे.

उदाहरण 4… 1 kW x h = 2500 rpm च्या गियर रेशोसह सक्रिय ऊर्जा मीटर ट्रान्सफॉर्मरच्या दुय्यम विंडिंगमध्ये समाविष्ट केले आहे. मीटर विंडिंग्स kti = 100/5 सह वर्तमान ट्रान्सफॉर्मर आणि ktu = 400/100 सह व्होल्टेज ट्रान्सफॉर्मरद्वारे जोडलेले आहेत. 50 सेकंदात डिस्कने 15 आवर्तने केली. सक्रिय शक्ती निश्चित करा.

स्थिर सर्किट D = (400 NS 100)/(5 x 100) =80. गियर प्रमाण लक्षात घेऊन, काउंटर स्थिरांक C = 3600 / N = 3600/2500 = 1.44 kW NS s/rev. स्थिर योजना C' = CD = 1.44 NS 80= 115.2 kW NS s/rev ही योजना लक्षात घेऊन.

अशा प्रकारे, डिस्कचे n वळण Wp = C'n = 115.2 [15 = 1728 kW NS सह वीज वापराशी संबंधित आहेत. म्हणून, लोड पॉवर P= Wp / t = 17.28 / 50 = 34.56 kW.