Тро-бројила наизменичне струје су важна опрема у систему за мерење струје. Горња граница њихове измерене снаге није фиксна вредност, већ је директно одређена методом повезивања. Постоје три главна типа: тип директног повезивања, тип екстерног струјног трансформатора (ЦТ) и комбиновани тип напонског трансформатора (ВТ) + струјни трансформатор (ЦТ). Због разлика у конструкцијском дизајну, прилагођеном нивоу напона и карактеристикама оптерећења, они имају различите максималне опсеге снаге и сценарије примене.
Овај чланак ће свеобухватно анализирати основне карактеристике различитих типова бројила електричне енергије из четири димензије: принципа, логике прорачуна, горње границе опсега мерења и прилагођавања сценарија.
Директно-прикључак три{1}}фазни бројило наизменичне струје
Принцип везе и логика прорачуна снаге
Бројила електричне енергије са директним{0}}прикључком не захтевају додатне струјне трансформаторе. Струја тече директно кроз унутрашњу струјну завојницу, а напон је директно повезан са унутрашњим напоном, што их чини погодним за ниско{2}}напонске дистрибутивне системе (нпр. називни напон 380В). Њихова максимална снага је одређена њиховом називном струјом, а формула за израчунавање језгра је:
▶ Пₘₐₓ=√3 × Уₙ × Иₙₘₐₓ × цосφ
Где: Уₙ=380В (називни мрежни напон нисконапонског-система), Иₙₘₐₓ је максимална називна струја мерача електричне енергије, а цосφ је фактор снаге (обично 0,8 за индустријска оптерећења и 1 за чисто отпорна оптерећења).
Горња граница максималне снаге
Узимајући за пример трофазни мерач наизменичне струје УБС са директном{0}}везом- (примењиво на трофазне шипове за пуњење наизменичном струјом и друге сценарије), његова максимална номинална струја је обично 0,25-5 (65) А (вредност у заградама је максимална дозвољена струја). Користећи напон од 380В као пример, направљени су следећи прорачуни:
Када је цосφ=0.8, Пₘₐₓ=√3×380В×65А×0.8≈34.45кВ;
Када је цосφ=1, Пₘₐₓ=√3×380В×65А×1≈42,9кВ.
Неколико произвођача нуди производе са максимално дозвољеном струјом од 120А, што одговара максималној снази од приближно 79кВ, али максимална подржана снага маинстреам производа је концентрисана у опсегу од 20-70кВ.
Применљиви сценарији
Због елиминације потребе за струјним трансформаторима, лакоће уградње, ниске цене и прилагодљивости опсега малим-снагама, бројила енергије са директним-прикључцима се углавном користе за:
- Трофазно мерење{0}}у стамбеним заједницама (као што су виле и градске куће);
- Мали комерцијални терети као што су мале продавнице и продавнице;
- Ниско{0}}опрема мале снаге-у лабораторијама и малим радионицама (као што су мале алатне машине и опрема за вентилацију);
- Локално нисконапонско{0}}разводно мерење у пословним зградама.
Екстерни струјни трансформатор (ЦТ) тип три{0}}фазни мерач наизменичне струје
Принцип везе и логика прорачуна снаге
Основни дизајн овог типа мерача енергије је „мерење мале струје + проширење велике струје“: називна струја самог мерача енергије је само 0,01-0,05 (6) А/1 (6) А (УБС спецификација), а стварна измерена струја је одређена примарном струјом екстерног ЦТ-а. Функција ЦТ-а је да конвертује велику струју у линији у малу струју (као што је 5А) улаз за мерач енергије у складу са фиксним односом трансформације. Стога, граница максималне снаге зависи од спецификације примарне струје ЦТ-а, а формула за израчунавање је:
▶ Пₘₐₓ=√3 × Уₙ × И₁ × цосφ
Где је: Уₙ=380В (нисконапонска/средњенапонска страна ниског напона), И₁ је максимална називна струја примарне стране ЦТ, а цосφ се узима као 0,8-1.
Ограничења максималне снаге
Спецификације примарне струје ЦТ покривају широк опсег, од 50А до 3000А, са одговарајућом максималном снагом која се постепено повећава:
- Мали ЦТ (50/5А): И₁=50А, Пₘₐₓ≈26,5кВ;
- Средњи ЦТ (200/5А): И₁=200А, Пₘₐₓ≈106кВ;
- Велики ЦТ (1000/5А): И₁=1000А, Пₘₐₓ≈530кВ;
- Екстра-велики ЦТ (3000/5А): И₁=3000А, Пₘₐₓ≈1590кВ (1,59МВ).
У теорији, све док се спецификације ЦТ поклапају, овај тип мерача енергије може да подржи мерења средње и велике снаге од 20кВ-2МВ, што га чини главним избором за индустријске сценарије.
Применљиви сценарији
Са опсегом проширеним помоћу ЦТ-а, мерач енергије може да се прилагоди средњим и ниским напонима, као и нисконапонским високо{0}}оптерећењима. Углавном се користи у:
- Мале и средње{0}}фабричке радионице (као што су машинска обрада, производња текстила и електронике);
- Главно дистрибутивно мјерење електричне енергије у пословним комплексима и пословним зградама;
- Гранични кругови за опрему велике{0}}е снаге као што су централни клима уређаји и лифтови у великим супермаркетима и хотелима;
- Нисконапонски{0}}системи за дистрибуцију електричне енергије у градским трафостаницама и индустријским парковима.
Напонски трансформатор (ВТ) + струјни трансформатор (ЦТ) комбиновани трофазни мерач наизменичне струје
Принцип везе и логика прорачуна снаге
Овај тип мерача енергије је посебно дизајниран за-системе за дистрибуцију електричне енергије високог напона (10кВ, 35кВ, 110кВ, итд.). Захтева и ВТ и ЦТ за претварање високог напона и велике струје у стандардне вредности које мерач енергије може да издржи (100В напон, 5А струја). Максимална снага је одређена називним напоном система и примарном струјом ЦТ-а, израчунатим коришћењем следеће формуле:
▶ Пₘₐₓ=√3 × Уₛ × И₁ × цосφ
Где је: Уₛ називни линијски напон високо-напонског система, И₁ је максимална називна струја на примарној страни ЦТ, а цосφ се узима као 0,8-1.
Ограничење максималне снаге
Ниво напона и ЦТ спецификације високонапонског{0}}система одређују његов максимални капацитет:
- 10кВ систем + ЦТ 600/5А: Пₘₐₓ=√3 × 10кВ × 600А × 0,8 ≈ 8,3МВ;
- 35кВ систем + ЦТ 1000/5А: Пₘₐₓ=√3 × 35кВ × 1000А × 0,8 ≈ 48,5МВ;
- 110кВ систем + ЦТ 3000/5А: Пₘₐₓ=√3 × 110кВ × 3000А × 0,8 ≈ 474МВ.
У практичним применама, максимална подржана снага овог типа мерача енергије може да се протеже од 5МВ до преко 500МВ, у потпуности покривајући захтеве за мерење високог{2}}напона и велике-снаге.
Применљиви сценарији
Као главни мерни уређај у високонапонским{0}}системима за дистрибуцију електричне енергије, његове примене су високо концентрисане на:
- Мерење електричне-прикључене електричне енергије из великих електрана и хидроелектрана;
- Мерење магистралних водова у регионалним трафостаницама и високонапонским дистрибутивним мрежама;
- Високонапонске производне линије{0} у тешким индустријама као што су челик, хемикалије и-обојни метали;
- Високо{0}}мерење излаза нових енергетских електрана (ветар, фотонапонски).
Резиме
| Начин повезивања | Максимални подржани опсег снаге | Основни сценарији апликација | Кључна разматрања при избору |
|---|---|---|---|
| Директна веза | 20-70кВ | Ниско{0}}мала оптерећења (стамбени, мали пословни, лабораторији) | Ускладите називну струју оптерећења; није потребна додатна опрема |
| Екстерна ЦТ веза | 50кВ-2МВ | Средња и велика енергетска оптерећења на страни ниског-напона/средње{1}}ниског напона-(фабрике, комерцијални комплекси) | Изаберите ЦТ однос према струји оптерећења |
| ВТ + ЦТ комбинована веза | 5МВ-500МВ+ | Високо{0}}ултра{1}}напонска оптерећења (електране, подстанице, тешка индустрија) | Ускладити напон система и ЦТ однос; испуњавају{0}}захтеве за изолацију високог напона |
Укратко, тип директне везе побеђује у смислу погодности и економичности, спољни ЦТ тип побеђује у погледу флексибилног опсега мерења, а тип комбинације ВТ+ЦТ је јак у високом напону и адаптацији велике снаге.