Đồ án công tơ điện một pha

Trên Khung gá lắp các phần tử dòng, áp cùng với Nam châm hãm, hệ thống Gối đỡ , Bộ số thường và Cơ cấu chống quay ngược hoặc Bộ số 1 hướng.. 1.1.5 Gối đỡ trên: Gối đỡ trên không bôi trơn

MỤC LỤC Chương 1 : Giới thiệu một số loại công tơ 3

1.1Công tơ điện 1 pha 3

1.2Công điện 3 pha 7

1.3Công tơ điện tử một pha nhiều biểu giá 11

Chương 2: Đo công suất và năng lượng 16

2.1 Đo công suất tác dụng 16

2.2 Đo công suất phản kháng 16

Chương 3 : Nguyên lý hoạt động của công tơ điện một pha 17

3.1 khái quát chung 17

3.2 Cấu tạo công tơ một pha 19

3.3 Nguyên lý cấu tạo 21

3.4 Nguyên lý làm việc 23

Chương 4 : Kiểm tra công tơ 26

4.1 Dựa vào hằng số công tơ 26

4.2 Phương pháp công suất thời gian 26

4.3 Phương pháp so sánh trực tiếp với công tơ chuẩn 30

4.4 Phương pháp đóng tải dài hạn 34

Chương 1

GIỚI THIỆU MỘT SỐ LOẠI CÔNG TƠ

1.1 Công tơ điện một pha:

A2: Hiệu chỉnh tải thấp (5%và 10%)

A3: Hiệu chỉnh tải cảm ứng (cos

1.1.1 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 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

1.1.2.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 chống quay ngược hoặc Bộ số 1 hướng

1.1.3 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

1.1.4 Rô to:

Trục rôto bằng thép không gỉ 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 tải rộng Mặt phía trên đĩa Rôto có các vạch chia và 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

1.1.5 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)

1.1.6 Gối đỡ dưới:

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

a.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

b 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

1.1.7 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

1.1.8 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

b.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

1.2 Công tơ điện 3 pha

- Cấu tạo :

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

1.2.1 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

1.2.2.Khung:

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

1.2.3 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

1.2.5 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)

1.2.6 Gối đỡ dưới:

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

a 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

b Gối đỡ dưới loại Gối Từ :

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 1.2.7 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

1.2.8 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

1.2.9 Bộ số:

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

a.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

b.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

1.3 Công tơ điện tử một pha nhiều biểu giá:

1.3.1 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 1.3.2 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

1.3.3.3 Cổng bổ trợ :

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

1.3.3.4 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 Cổng giao tiếp quang học (theo chuẩn IEC 1107)

1.3.3.5 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 1.3.3.6 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

1.3.3.7 Màn hiển thị LCD :

Màn hiển thị LCD của Công tơ là loại chịu được nhiệt độ cao tới 75oC và tia cực tím phù hợp với điều kiện nhiệt đới hoá và thời tiết Việt Nam

1.3.3.8 Pin :

Công tơ sử dụng Pin Litium có tuổi thọ 10 năm trong điều kiện làm việc liên tục trên lưới điện và ≥ 2 năm bảo quản Công tơ trong kho Do vậy mà các số liệu cài đặt và thu thập được trong Công tơ là hoàn toàn tin cậy

1.3.4 Sơ đồ đấu dây:

1.3.5 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

(T1, T3) là cặp biểu giá mức thấp (T2, T4) là cặp biểu giá mức cao

1.3.5.1 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 trên Máy tính

1.3.5.2 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 - Khi bấm nút SC (SCROLL) các thông số sẽ tuần tự hiển thị (Xem chi tiết trong tài liệu Kỹ thuật kèm theo Công tơ)

1.3.5.3 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 đầu tháng Công tơ có thể lưu được chỉ số điện năng của 6 tháng gần nhất 1.3.5.4 Cổng quang:

Cổng quang có kích thước vật lý và giao thức truyền thông phù hợp với IEC 1107:1996

Cổng quang dùng để giao tiếp với HHU (Thiết bị cầm tay) hoặc Máy tính thông qua Cáp nối chuyên dụng

Sử dụng cổng này để cài đặt và lấy chỉ số của Công tơ (ngoài phương thức lấy chỉ số từ xa)

1.3.5.5 Lưu trữ số liệu:

Công tơ lưu giữ thông tin năng lượng, thời gian thực, mô hình biểu giá và thông tin khách hàng được tối thiểu là 2 năm mất điện

CHƯƠNG 2

ĐO CÔNG SUẤT VÀ NĂNG LƯỢNG

Công dụng của công tơ điện một pha: Là đo điện năng tiêu thụ

cos( ) sin 2

- Công suất và năng lượng là các đại lượng cơ bản của hệ thống điện Các đại

lượng này có liên quan nhiều đến nền kinh tế quốc dân, vì vậy việc xác định công suất và năng lượng là nhiệm vụ rất quan trọng

-Với mạch xoay chiều một pha:

- P=UI=1

T 0T Pdt=0T U Ic os dt

2.2 Đo công suất phản kháng:

- Công suất phản kháng được tính theo biểu thức: Q=UIsin 

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

được góc sin  phải làm sao tạo được góc lệch

3.1 khái quát chung:

Năng lượng điện trong mạch xoay chiều một pha được tính theo biểu thức

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 quấn trên lõi thép 1 và 2 Khi có dòng điện chạy qua các cuộn dây tạo ra từ trường móc vòng qua lõi thép và phần động Phần động là đĩa nhôm 3 được gắn trên trục quay Khi có dòng điện I1 và I2 đi vào các cuộn dây phần tĩnh, chúng tạo ra

từ thông  1 và  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  1 và  2 một góc / 2

 và các dòng điện xoáy I12 và I22 Do sự tác động tương hỗ giữa từ thông  1,

2

 và dòng điện xoáy I12, I22 tạo thành momen làm quay đĩa nhôm

Mômen quay Mq là tổng của các momen thành phần:

Mq=C1  1I22  +C2  2I12 sin 

C1,C2 là hệ số;  - góc lệch pha giữa  1 và  2

3.2 Cấu tạo công tơ một pha:

- Công tơ điện một pha gồm:

1.Cuộn điện áp :

Hình 1: Cuộn điện áp Cuộn điện áp: được mắc song song với phụ tải, cuộn này có số vòng dây nhiều, tiết diện dây nhỏ

2.Cuộn dòng điện: