Contoarele trifazate de energie AC sunt echipamente importante în sistemul de măsurare a energiei. Limita superioară a puterii lor măsurate nu este o valoare fixă, ci este determinată direct de metoda de conectare. Există trei tipuri principale: tip conexiune directă, tip transformator de curent extern (CT) și tip combinație transformator de tensiune (VT) + transformator de curent (CT). Datorită diferențelor de proiectare structurală, nivel adaptat de tensiune și caracteristici de sarcină, acestea au diferite game de putere maximă și scenarii de aplicare.
Acest articol va analiza cuprinzător caracteristicile de bază ale diferitelor tipuri de contoare de electricitate din patru dimensiuni: principiu, logica de calcul, limita superioară a domeniului de măsurare și adaptarea scenariului.
Contor de energie electrică CA cu-conexiune directă tri-fazată
Principiul conexiunii și logica calculului puterii
Contoarele de energie electrică cu-conexiune directă nu necesită transformatoare de curent suplimentare. Curentul circulă direct prin bobina de curent internă, iar tensiunea este conectată direct la bobina de tensiune internă, făcându-le potrivite pentru sistemele de distribuție a energiei de joasă tensiune (de exemplu, tensiunea nominală 380V). Puterea lor maximă este determinată de curentul lor nominal, iar formula de calcul de bază este:
▶ Pₘₐₓ=√3 × Uₙ × Iₙₘₐₓ × cosφ
Unde: Uₙ=380V (tensiunea de linie nominală a sistemului de -joasă tensiune), Iₙₘₐₓ este curentul nominal maxim al contorului de energie electrică și cosφ este factorul de putere (de obicei 0,8 pentru sarcini industriale și 1 pentru sarcini pur rezistive).
Limita superioară a puterii maxime
Luând ca exemplu contorul de energie AC trifazic cu-conexiune directă UBS (aplicabil la pile de încărcare AC trifazice și alte scenarii), curentul nominal maxim al acestuia este de obicei 0,25-5 (65) A (valoarea dintre paranteze este curentul maxim admisibil). Folosind o tensiune de 380V ca exemplu, se fac următoarele calcule:
Când cosφ=0.8, Pₘₐₓ{=√3×380V×65A×0,8≈34,45kW;
Când cosφ=1, Pₘₐₓ=√3×380V×65A×1≈42,9kW.
Câțiva producători oferă produse cu un curent maxim admisibil de 120A, corespunzător unei puteri maxime de aproximativ 79kW, dar puterea maximă suportată a produselor mainstream este concentrată în intervalul 20-70kW.
Scenarii aplicabile
Datorită eliminării nevoii de transformatoare de curent, ușurinței instalării, costurilor reduse și adaptării intervalului la sarcini de putere redusă-, contoarele de energie cu conectare directă- sunt utilizate în principal pentru:
- Contorizare în trei-faze în comunități rezidențiale (cum ar fi vile și case);
- Încărcături comerciale mici, cum ar fi magazine mici și magazine de proximitate;
- Echipamente de joasă-tensiune,-putere redusă în laboratoare și ateliere mici (cum ar fi mașini-unelte mici și echipamente de ventilație);
- Contorizare locală de distribuție de joasă tensiune-în clădiri de birouri.
Contor de energie AC cu trei faze de tip transformator de curent extern (CT).
Principiul conexiunii și logica calculului puterii
Designul de bază al acestui tip de contor de energie este „contorizarea curentului mic + extinderea curentului mare”: curentul nominal al contorului de energie în sine este de numai 0,01-0,05 (6) A/1 (6) A (specificație UBS), iar curentul măsurat efectiv este determinat de curentul primar al CT extern. Funcția CT este de a converti curentul mare din linie într-un curent mic (cum ar fi 5A) de intrare la contorul de energie conform unui raport de transformare fix. Prin urmare, limita maximă de putere depinde de specificația curentului primar al TC, iar formula de calcul este:
▶ Pₘₐₓ=√3 × Uₙ × I₁ × cosφ
Unde: Uₙ=380V (tensiune joasă/tensiune medie partea de joasă tensiune), I₁ este curentul nominal maxim al părții primare a TC, iar cosφ este luat ca 0,8-1.
Limite maxime de putere
Specificațiile de curent primar ale TC acoperă o gamă largă, de la 50A la 3000A, cu puterea maximă corespunzătoare crescând în trepte:
- CT mic (50/5A): I₁=50A, Pₘₐₓ≈26,5kW;
- CT mediu (200/5A): I₁=200A, Pₘₐₓ≈106kW;
- CT mare (1000/5A): I₁=1000A, Pₘₐₓ≈530kW;
- CT foarte-mare (3000/5A): I₁=3000A, Pₘₐₓ≈1590kW (1,59MW).
În teorie, atâta timp cât specificațiile CT se potrivesc, acest tip de contor de energie poate suporta măsurători de putere medie și mare de 20kW-2MW, ceea ce îl face alegerea principală pentru scenariile industriale.
Scenarii aplicabile
Odată cu raza extinsă de CT, contorul de energie poate fi adaptat la părțile de tensiune medie și joasă, precum și la sarcini de putere mare-de joasă tensiune. Este utilizat în principal în:
- Ateliere de fabrici mici și mijlocii-(cum ar fi producția de prelucrare, textile și electronice);
- Contorizarea distribuției principale a energiei electrice în complexe comerciale și clădiri de birouri;
- Circuite secundare pentru echipamente-de mare putere, cum ar fi aer condiționat centralizat și ascensoare în marile supermarketuri și hoteluri;
- Sisteme de distribuție a energiei electrice de joasă tensiune-în stațiile din localitate și parcuri industriale.
Transformator de tensiune (VT) + transformator de curent (CT) Contor de energie CA trifazic combinat
Principiul conexiunii și logica calculului puterii
Acest tip de contor de energie este proiectat special pentru sistemele de distribuție a energiei de înaltă tensiune-(10kV, 35kV, 110kV etc.). Necesită atât VT, cât și CT pentru a converti tensiunea înaltă și curentul ridicat la valori standard pe care contorul de energie le poate rezista (tensiune 100V, curent 5A). Puterea maximă este determinată de tensiunea nominală a sistemului și de curentul primar al TC, calculate folosind următoarea formulă:
▶ Pₘₐₓ=√3 × Uₛ × I₁ × cosφ
Unde: Uₛ este tensiunea nominală de linie a sistemului de -înaltă tensiune, I₁ este curentul nominal maxim pe partea primară a TC, iar cosφ este luat ca 0,8-1.
Limita maximă de putere
Nivelul de tensiune și specificațiile CT ale unui sistem de-înaltă tensiune determină capacitatea maximă a acestuia:
- Sistem 10kV + CT 600/5A: Pₘₐₓ=√3 × 10kV × 600A × 0,8 ≈ 8,3MW;
- Sistem 35kV + CT 1000/5A: Pₘₐₓ=√3 × 35kV × 1000A × 0,8 ≈ 48,5MW;
- Sistem 110kV + CT 3000/5A: Pₘₐₓ=√3 × 110kV × 3000A × 0,8 ≈ 474MW.
În aplicațiile practice, puterea maximă acceptată a acestui tip de contor de energie se poate extinde de la 5 MW la peste 500 MW, acoperind pe deplin cerințele de contorizare de înaltă-tensiune, înaltă-putere.
Scenarii aplicabile
Fiind un dispozitiv de măsurare de bază în sistemele de distribuție a energiei de înaltă tensiune-, aplicațiile sale sunt foarte concentrate în:
- Contorizarea energiei electrice-conectate la rețea de la marile centrale electrice și hidrocentrale;
- Contorizarea liniilor principale în substații regionale și rețele de distribuție de înaltă tensiune{0};
- Linii de producție de-înaltă tensiune în industriile grele, cum ar fi oțel, produse chimice și metale neferoase;
- Contorizarea-de înaltă tensiune a noilor centrale electrice (energie eoliană, fotovoltaică).
Rezumat
| Metoda de conectare | Gama maximă de putere acceptată | Scenarii de aplicație de bază | Considerații cheie de selecție |
|---|---|---|---|
| Conexiune directă | 20-70kW | Sarcini mici-de joasă tensiune (rezidențială, comerciale mici, laboratoare) | Potriviți curentul nominal al sarcinii; nu sunt necesare echipamente suplimentare |
| Conexiune externă CT | 50kW-2MW | Sarcini de putere medie și mare pe partea de joasă-tensiune/-tensiune joasă-(fabrici, complexe comerciale) | Selectați raportul CT în funcție de curentul de sarcină |
| Conexiune combinată VT + CT | 5MW-500MW+ | Sarcini de putere ultra{-de înaltă tensiune (centrale electrice, substații, industria grea) | Potriviți tensiunea sistemului și raportul CT; îndeplinesc cerințele de-izolație de înaltă tensiune |
Pe scurt, tipul de conexiune directă câștigă din punct de vedere al confortului și economiei, tipul CT extern câștigă în ceea ce privește domeniul flexibil de măsurare, iar tipul de combinație VT+CT este puternic în adaptarea la tensiune înaltă și la putere mare.