Troj{0}}fázové merače striedavého prúdu sú dôležitým zariadením v systéme merania energie. Horná hranica ich nameraného výkonu nie je pevná hodnota, ale je priamo určená spôsobom pripojenia. Existujú tri hlavné typy: typ priameho pripojenia, typ externého prúdového transformátora (CT) a kombinovaný typ napäťového transformátora (VT) + prúdového transformátora (CT). Kvôli rozdielom v konštrukčnom riešení, prispôsobenej úrovni napätia a charakteristikám zaťaženia majú rôzne rozsahy maximálneho výkonu a scenáre použitia.
Tento článok komplexne analyzuje základné charakteristiky rôznych typov elektromerov zo štyroch dimenzií: princíp, logika výpočtu, horná hranica rozsahu merania a prispôsobenie scenára.
Priame-trojfázový merač striedavého prúdu-pripojenie
Princíp pripojenia a logika výpočtu výkonu
Elektromery s priamym{0}}pripojením nevyžadujú ďalšie prúdové transformátory. Prúd preteká priamo vnútornou prúdovou cievkou a napätie je priamo pripojené k vnútornej napäťovej cievke, vďaka čomu sú vhodné pre nízkonapäťové distribučné systémy (napr. menovité napätie 380 V). Ich maximálny výkon je určený ich menovitým prúdom a základný vzorec výpočtu je:
▶ Pₘₐₓ=√3 × Uₙ × Iₙₘₐₓ × cosφ
Kde: Uₙ=380V (menovité sieťové napätie nízkonapäťového-systému), Iₙₘₐₓ je maximálny menovitý prúd elektromera a cosφ je účinník (zvyčajne 0,8 pre priemyselné záťaže a 1 pre čisto odporové záťaže).
Horná hranica maximálneho výkonu
Ak si ako príklad vezmeme merač elektrickej energie UBS s priamym-trojfázovým striedavým prúdom- (platí pre trojfázové nabíjacie batérie striedavého prúdu a iné scenáre), jeho maximálny menovitý prúd je bežne 0,25 – 5 (65) A (hodnota v zátvorkách je maximálny povolený prúd). Pri použití napätia 380 V ako príkladu sa vykonajú nasledujúce výpočty:
Keď cosφ=0.8, Pₘₐₓ=√3×380V×65A×0,8≈34,45kW;
Keď cosφ=1, Pₘₐₓ=√3×380V×65A×1≈42,9kW.
Niekoľko výrobcov ponúka produkty s maximálnym povoleným prúdom 120 A, čo zodpovedá maximálnemu výkonu približne 79 kW, ale maximálny podporovaný výkon bežných produktov je sústredený v rozsahu 20-70 kW.
Použiteľné scenáre
Z dôvodu eliminácie potreby prúdových transformátorov, jednoduchej inštalácie, nízkych nákladov a prispôsobiteľnosti dosahu nízkym -záťažom energie sa elektromery s priamym{1}}pripojením používajú hlavne na:
- Trojfázové{0}}meranie v obytných komunitách (ako sú vily a mestské domy);
- Malé obchodné náklady, ako sú malé obchody a obchody so zmiešaným tovarom;
- Nízko{0}}napäťové a nízkoenergetické zariadenia v laboratóriách a malých dielňach (ako sú malé obrábacie stroje a ventilačné zariadenia);
- Miestne nízkonapäťové{0}}meranie distribučných pobočiek v kancelárskych budovách.
Trojfázový merač striedavého prúdu typu externého transformátora prúdu (CT).
Princíp pripojenia a logika výpočtu výkonu
Základnou konštrukciou tohto typu merača energie je „meranie malého prúdu + rozšírenie veľkého prúdu“: menovitý prúd samotného merača energie je len 0,01-0,05 (6) A/1 (6) A (špecifikácia UBS) a skutočný meraný prúd je určený primárnym prúdom externého CT. Funkciou CT je previesť veľký prúd vo vedení na vstup malého prúdu (napríklad 5A) do merača energie podľa pevného transformačného pomeru. Preto limit maximálneho výkonu závisí od špecifikácie primárneho prúdu CT a vzorec pre výpočet je:
▶ Pₘₐₓ=√3 × Uₙ × I₁ × cosφ
Kde: Uₙ=380V (nízkonapäťová/strednapäťová strana), I₁ je maximálny menovitý prúd primárnej strany CT a cosφ sa berie ako 0,8-1.
Limity maximálneho výkonu
Špecifikácie primárneho prúdu CT pokrývajú široký rozsah, od 50A do 3000A, so zodpovedajúcim maximálnym zvyšovaním výkonu postupne:
- Malý CT (50/5A): I₁=50A, Pₘₐₓ≈26,5 kW;
- Stredné CT (200/5A): I₁=200A, Pₘₐₓ≈106 kW;
- Veľký CT (1000/5A): I₁=1000A, Pₘₐₓ≈530 kW;
- Extra{0}}veľký CT (3000/5A): I₁=3000A, Pₘₐₓ≈1590 kW (1,59 MW).
Teoreticky, pokiaľ sa špecifikácie CT zhodujú, tento typ elektromera môže podporovať merania stredného a vysokého výkonu 20 kW – 2 MW, čo z neho robí hlavnú voľbu pre priemyselné scenáre.
Použiteľné scenáre
S rozsahom rozšíreným o CT môže byť elektromer prispôsobený pre stredné a nízke napätie, ako aj pre nízkonapäťové vysokonapäťové-záťaže. Používa sa hlavne pri:
- malé a stredné-továrenské dielne (ako je obrábanie, výroba textilu a elektroniky);
- Meranie hlavného rozvodu energie v obchodných komplexoch a administratívnych budovách;
- odbočné okruhy pre-vysokovýkonné zariadenia, ako je centrálna klimatizácia a výťahy vo veľkých supermarketoch a hoteloch;
- Nízkonapäťové rozvodné systémy elektrickej energie v mestských rozvodniach a priemyselných parkoch.
Napäťový transformátor (VT) + prúdový transformátor (CT) kombinovaný trojfázový merač striedavého prúdu-
Princíp pripojenia a logika výpočtu výkonu
Tento typ merača energie je špeciálne navrhnutý pre vysokonapäťové distribučné systémy (10 kV, 35 kV, 110 kV atď.). Vyžaduje, aby VT aj CT previedli vysoké napätie a vysoký prúd na štandardné hodnoty, ktoré elektromer vydrží (napätie 100 V, prúd 5 A). Maximálny výkon je určený menovitým napätím systému a primárnym prúdom CT vypočítaným podľa nasledujúceho vzorca:
▶ Pₘₐₓ=√3 × Uₛ × I₁ × cosφ
Kde: Uₛ je menovité napätie siete vysokonapäťového systému, I₁ je maximálny menovitý prúd na primárnej strane CT a cosφ sa berie ako 0,8-1.
Limit maximálneho výkonu
Úroveň napätia a špecifikácie CT vysokonapäťového{0}}systému určujú jeho maximálnu kapacitu:
- 10kV systém + CT 600/5A: Pₘₐₓ=√3 × 10kV × 600A × 0,8 ≈ 8,3 MW;
- 35kV systém + CT 1000/5A: Pₘₐₓ=√3 × 35 kV × 1000 A × 0,8 ≈ 48,5 MW;
- Systém 110 kV + CT 3000/5A: Pₘₐₓ=√3 × 110 kV × 3000 A × 0,8 ≈ 474 MW.
V praktických aplikáciách sa maximálny podporovaný výkon tohto typu merača energie môže rozšíriť od 5 MW do viac ako 500 MW, čo plne pokryje požiadavky na meranie vysokého-napäťového a vysokého{3}}príkonu.
Použiteľné scenáre
Keďže ide o hlavné meracie zariadenie vo vysokonapäťových{0}}distribučných systémoch elektrickej energie, jeho aplikácie sú vysoko sústredené v:
- Meranie elektriny-pripojenej do siete z veľkých elektrární a vodných elektrární;
- Meranie hlavných vedení v regionálnych rozvodniach a vysokonapäťových{0}}distribučných sieťach;
- Vysokonapäťové{0}}výrobné linky v ťažkom priemysle, ako je oceľ, chemikálie a neželezné kovy;
- Vysokonapäťové{0}}meranie výkonu nových energetických elektrární (veterná energia, fotovoltaika).
Zhrnutie
| Spôsob pripojenia | Maximálny podporovaný rozsah výkonu | Hlavné aplikačné scenáre | Kľúčové úvahy pri výbere |
|---|---|---|---|
| Priame pripojenie | 20-70 kW | Nízkonapäťové{0}}záťaže (obytné, malé komerčné, laboratóriá) | Prispôsobte sa menovitému prúdu záťaže; nie je potrebné žiadne ďalšie vybavenie |
| Externé pripojenie CT | 50 kW - 2 MW | Stredná a veľká energetická záťaž na nízko{0}}/strednom{1}}napätí-strane nízkeho napätia (továrne, komerčné komplexy) | Zvoľte pomer CT podľa záťažového prúdu |
| Kombinované pripojenie VT + CT | 5MW-500MW+ | Vysoko{0}}napäťové ultra{1}}vysoké výkonové záťaže (elektrárne, rozvodne, ťažký priemysel) | Prispôsobte napätie systému a pomer CT; spĺňajú požiadavky na izoláciu vysokého-napätia |
Stručne povedané, typ priameho pripojenia vyhráva z hľadiska pohodlia a hospodárnosti, externý typ CT z hľadiska flexibilného rozsahu merania a typ kombinácie VT+CT je silný v adaptácii na vysoké napätie a vysoký výkon.