MINISTERUL EDUCAIEI NAIONALE

PROIECT

PENTRU ATESTAREA COMPETENELOR PROFESIONALE NIVEL 3

CALIFICAREA:TEHNICIAN N NSTALAII ELECTRICEPROIECT:MSURAREA ENERGIEI ELECTRICECUPRINS

4ARGUMENT

5CAPITOLUL I.NOIUNI GENERALE

6I.1. CONSTRUCIA I PRINCIPIUL DE FUNCIONARE AL

6APARATELOR DE INDUCIE

6I.1.1.DISPOZITIVUL DE INDUCIE CU UN FLUX

7I.1.2. DISPOZITIVUL DE INDUCIE CU DOU FLUXURI

7I.1.3. DISPOZITIVUL DE INDUCIE CU TREI FLUXURI

8I.1.4. ERORILE SI PROPRIETILE DISPOZITIVELOR

8DE INDUCIE

9CAPITOLUL II. CONTOARE DE INDUCIE

9II.1 . CLASIFICAREA CONTOARELOR

10II.2. CONSTRUCIA I PRINCIPIUL DE FUNCIONARE AL CONTORULUI

10II.2.3. CONSTRUCIA CONTORULUI

14II.4. PRINCIPIUL DE FUNCIONARE

17Capitolul III.REPARAREA SI REGLAREA

17CONTOARELOR

18III.1 VERIFICAREA CONTOARELOR

19CAPITOLUL IV. NORME DE PROTECIA MUNCII

21BIBLIOGRAFIE

ARGUMENTCunoaterea tiinific progreseaz prin descoperirea legilor care guverneaz fenomenele naturale. Aceste legi trebuie s reprezinte n mod cantitativ caracteristicile fenomenului, desfurarea sa n timp sau modul n care interacioneaz cu alte fenomene.

Referindu-ne la procesul de cunoatere a unui fenomen, putem spune c att experimentul ct i msurarea ocup un loc important.

Crearea unor mijloace tehnice din ce n ce mai perfecionate pentru scopurile practice, a utilizat din plin cuceririle tiinei i, pe de alt parte, a contribuit la dezvoltarea acesteia. Dezvoltarea tehnicilor de msurare i a aparaturii aferente a fost condiionat i impulsionat de interdependena care exist ntre tiin i tehnic.

Msurrile electrice sunt indispensabile n toate ramurile industriale, constituind o verig important n procesele de producie, n controlul calitii materiilor prime, a produselor intermediare i finale, n dezvoltarea cercetrii n toate domeniile.

n aceeai ordine de idei, putem spune c i consumurile de energie electric sunt real nregistrate dac aparatele utilizate n acest scop nu introduc erori de msurare, lucru care este posibil dac, periodic, acestea sunt verificate i reglate.

n lucrarea de fa, care are ca tem msurarea energiei electrice n curent alternativ monofazat, am artat pentru nceput construcia i principiul de funcionare ale aparatelor de inducie, aparate care stau la baza construciei contorului de inducie.

n continuare am fcut o clasificare a contoarelor i am prezentat pe larg construcia i principiul de funcionare a acestora, precum i modalitatea de legare a unui contor monofazat n circuit.

Lucrarea se ncheie cu prezentarea unor metode de reparare, reglare i verificare a contoarelor, precum i cteva msuri de protecia muncii.

CAPITOLUL I.NOIUNI GENERALESe tie c energia reprezint puterea consumat n unitatea de timp. Dac puterea rmne constant ntr-un anumit interval de timp t2t1, se poate considera energia consumat n intervalul respectiv de timp ca fiind:

(1)

n general ns, n practic puterea nu rmne constant. n acest caz, se poate mpri intervalul de timp t2t1 n intervale mici de timp t, n care s se considere c puterea rmne constant. n aceast ipotez, energia activ consumat n intervalul de timp t2t1 se poate considera a fi egal cu suma energiilor active elementare consumate n intervalele t. Deci:

(2)

unde

(3)

n mod analog se poate defini energia reactiv ca fiind:

(4)

Unitatea de msur pentru energia activ este wattsecunda, iar pentru energia reactiv este varsecunda. n practic se folosesc multiplii wattor i kilowattor i respectiv varor i kilovaror.

Energia electric se msoar cu aparate numite contoare. Contoarele sunt alctuite dintr-un dispozitiv wattmetric al crui cuplu activ este proporional cu puterea i un mecanism integrator care nsumeaz energiile elementare ntr-un anumit interval de timp.

n funcie de mrimea msurat, contoarele pot fi de energie activ sau de energie reactiv.

n funcie de principiul de funcionare, contoarele pot fi electrodinamice sau de inducie. Cel mai rspndit contor este contorul de inducie. El funcioneaz ns numai n curent alternativ. Pentru msurarea energiei n curent continuu se folosesc contoare electrodinamice.

I.1. CONSTRUCIA I PRINCIPIUL DE FUNCIONARE AL

APARATELOR DE INDUCIE

La baza principiului de funcionare al aparatelor de inducie st interaciunea dintre curenii turbionari indui ntr-o armtur metalic neferomagnetic i dou sau mai multe fluxuri magnetice alternative care au creat aceti cureni. Deoarece principiul fundamental al acestui dispozitiv este inducia electromagnetic, instrumentele de inducie pot funciona numai n curent alternativ sau, n general, numai n regim variabil.

Dispozitivele de inducie se clasific n dispozitive cu un flux sau cu mai multe fluxuri, dup cum echipajul mobil este intersectat de unul sau mai multe fluxuri.

I.1.1.DISPOZITIVUL DE INDUCIE CU UN FLUX

Din punct de vedere constructiv, dispozitivul de inducie este alctuit dintr-un electromagnet, o armtur neferomagnetic, un ax mobil, resorturi spirale, un ac indicator, un magnet permanent i o scar gradat.

Curentul I parcurgnd bobina electromagnetului d natere la fluxul (.

Valoarea efectiv a acestui flux este proporional cu curentul I i defazat n urm cu unghiul ( (de avans histerezis). Acest flux strbate armtura mobil conductoare, inducnd n ea o tensiune electromotoare ce creeaz cureni electrici circulari care se nchid n jurul liniilor de flux care i determin.

n urma interaciunii fluxului electromagnetic ( cu curentul indus Id apare o for care va crea un cuplu ce va pune discul n micare.

Deviaia permanent ( va fi cu att mai mare, cu ct inductivitatea discului este mai mare. Deoarece sensibilitatea acestui tip de dispozitiv este redus, el nu se mai folosete, locul lui fiind luat de dispozitivele cu mai multe fluxuri.

I.1.2. DISPOZITIVUL DE INDUCIE CU DOU FLUXURICurenii I1 i I2 parcurg nfurarea electromagneilor i, determin apariia fluxurilor (1 i (2 care strbat discul, inducnd n acesta tensiuni electromotoare.

Interaciunea dintre cureni i fluxuri determin apariia unui cuplu activ care pune n micare discul de aluminiu. Deviaia acestuia depinde de fluxuri i de valoarea sinusului unghiului dintre cele dou fluxuri.

Pe baza acestui dispozitiv se realizeaz wattmetre i varmetre de inducie, dar mai ales contoare de energie electric.I.1.3. DISPOZITIVUL DE INDUCIE CU TREI FLUXURI

Sensibilitatea, respectiv cuplul activ al dispozitivului cu dou fluxuri poate fi dublat, dac unul dintre fluxurile magnetice (u sau (i intersecteaz de dou ori discul neferomagnetic.Din punct de vedere constructiv acest lucru este posibil dac unul dintre electromagnei este aezat pe o direcie perpendicular pe raza discului i n partea inferioar a acestuia, iar cellalt electromagnet se aeaz n lungul razei discului, n partea superioar a acestuia. Se observ c n aceast situaie fluxul (i intersecteaz de dou ori discul, n timp ce fluxul (u, numai o singur dat. Se mai observ, de asemenea, c fluxul (i strbate discul de dou ori, dar n sensuri contrare.

Cuplul activ a acestui dispozitiv este dublu fa de cel cu dou fluxuri, motiv pentru care acesta este singurul utilizat la construcia instrumentelor de inducie(fig 1).

Fig.1. Dispozitiv de inducie cu trei fluxuri.

I.1.4. ERORILE SI PROPRIETILE DISPOZITIVELOR

DE INDUCIE

-datorit neliniaritii dependenei inducie cmp magnetic, nu exist o proporionalitate riguroas ntre valoarea efectiv a curentului prin nfurare i valoarea efectiv a fluxului electromagnetic;

-pierderile magnetice n cele dou miezuri, defazeaz fluxurile n urma curenilor n mod inegal, fcnd necesar prezena unor circuite de simetrizare;

-cuplul activ fiind direct proporional cu frecvena este puternic afectat de variaia acesteia, determinnd erori importante de indicaie;

-capacitatea de suprasarcin este ridicat deoarece eventualele resorturi spirale nu sunt strbtute de curent;-influena cmpurilor exterioare (magnetice i electrice) este n prezent neglijabil i poate fi complet nlturat prin introducerea dispozitivului ntr-o carcas feromagnetic;

-construcia simpl i robust a acestui instrument, i asigur o bun rezisten la solicitrile mecanice exterioare (vibraii);

-datorit numeroaselor surse de erori (frecven, miezuri feromagnetice, temperatur, etc.) clasele de precizie realizabile sunt inferioare clasei 1.

CAPITOLUL II. CONTOARE DE INDUCIEII.1 . CLASIFICAREA CONTOARELOR

Contoarele de inducie se clasific dup urmtoarele criterii1. Dup clasa de precizie:

contoarele se construiesc pentru clasele 0,2; 1; 2; 2,5; 3. 2. Dup felul conectrii contorului n circuitul controlat:

contor conectat direct;

contor conectat prin transformator de msur (numai circuitul de curent i/sau cel de tensiune).

3.Dup felul curentului:

monofazate;

bifazate;

trifazate.

4. Dup numrul conductoarelor reelei controlate:

contoare cu dou conductoare (de faz i nul);

contoare cu trei conductoare (sistem trifazat fr conductor neutru sau sistem bifazat cu dou faze i conductor neutru);

contoare cu patru conductoare (sistem trifazat cu conductor neutru).

5. Dup felul energiei pe care o msoar:

contoare de energie activ;

contoare de energie reactiv.

6. Dup modul de utilizare:

contoare etalon;

contoare de uz casnic;

contoare de uz industrial.

7. Dup raportul dintre curentul maxim Imax. i curentul de baz Ib:

contoare cu capacitate normal de msurare:

Imax. = 1,25 Ib;

contoare cu capacitate mare de msurare:

Imax. ( 1,25 Ib;

Contoarele la care se monteaz transformatoare de curent au bobinele construite n general pentru un curent de 5A (n cazuri speciale, de 1A, de exemplu contoare de precizie 1), curent debitat de secundarul transformatorului de curent,

Contoarele care se monteaz cu transformatorul de tensiune au bobinele de tensiune pentru 100V (ct debiteaz secundarul transformatorului de tensiune) sau de 110 V.

II.2. CONSTRUCIA I PRINCIPIUL DE FUNCIONARE AL CONTORULUI

La baza construciei contorului st dispozitivul de inducie cu trei fluxuri. El este utilizat pentru msurarea energiei n curentul alternativ.

Acest tip de contor are o construcie simpl, suport sarcini relativ mari i are siguran n exploatare, iar clasa lui de precizie este satisfctoare.

Contorul se compune dintr-un dispozitiv de inducie i un mecanism integrator.

II.2.3. CONSTRUCIA CONTORULUIElementele electromagnetice sunt:

( Circuitele magnetice, care sunt realizate din tole de tabl silicioas, nituite i lcuite.

( nfurarea de tensiune care se realizeaz din srm din cupru cu email, cu diametrul de 0,06 . 0,15 mm, folosind o carcas de bachelit.

Valoarea exact a diametrului srmei i numrului de spire se aleg n funcie de tipul contorului i de valoarea tensiunii nominale.

Fig.2. Elementele componente ale contorului.Elementele electromagnetice sunt(fig 2):

Diametrul srmei trebuie respectat, deoarece modificarea acestuia poate aduce schimbri n caracteristicile funcionale ale contorului, aa cum ar fi: posibilitile de reglare, variaiile erorii la modificarea temperaturii mediului ambiant.

( nfurarea de curent care se realizeaz dintr-un conductor de cupru cu izolaie de email sau de bumbac. Seciunea conductorului se alege n funcie de valoarea nclzirii maxime admisibile.

Echipajul mobil conine urmtoarele pri componente(fig 3):

discul din aluminiu;

axul n jurul cruia se mic discul;

crligul pentru evitarea mersului n gol;

lagrul superior i inferior.

Discul se realizeaz din aluminiu pur, de calitate superioar.Contorul trifazat se deosebete de cel monofazat prin aceea c are un numr mai mare de sisteme electromagnetice.

Echipajul mobil nu are construcii deosebite, cu excepia unui numr diferit de discuri pe ax.

Fig.3. Echipajul mobil:

1 cpcel; 2 melc; 3 crlig; 4 ax; 5 disc; 6 corpul crapodinei; 7 buca; 8 arc; 9 cpcel; 10 suportul acului.Mecanismul integrator. Energia nregistrat poate fi urmrit la mecanismul integrator numit i mecanismul totalizator sau nregistrator(fig 4). cu ac indicator;

cu role.Mecanismele integratoare cu role sunt practice n exploatare ns funcioneaz corect numai cu condiia ca piesele lor s fie confecionate cu atenie

Fig.4. Dispozitivul de citire.

Magnetul de frnare. n general, aceti magnei se confecioneaz din oeluri speciale ce se magnetizeaz puternic. Alegerea formei magnetului se face inndu-se seama de necesitatea de a obine o aciune de frnare ct mai mare a magnetului, la p dimensiune i greutate ct mai mici.Cutia contorului. ntregul mecanism al contorului este fixat pe soclul contorului. Acesta poate fi executat din tabl de oel, font sau mase plastice.

Pe soclu se fixeaz asiul contorului care servete ca suport pentru montarea electromagneilor, discului, lagrelor, magnetului permanent i mecanismului integrator.

Un alt element al contorului este capacul care acoper ntregul mecanism al contorului. Acesta se realizeaz din metal, mase plastice sau sticl. Pentru a evita ptrunderea prafului n contoare, marginea contorului are un nule n care se fixeaz o garnitur. De asemenea, prinderea ferestrei (geamului la capac) trebuie s se fac etan.

Legturile electrice de la reea se realizeaz cu ajutorul blocului bornelor. Partea principal a acestei cutii o constituie blocul, confecionat, n general, din bachelit n care se fixeaz plci de alam cu guri pentru uruburi care servesc la fixarea conductoarelor.

II.4. PRINCIPIUL DE FUNCIONAREPrincipiul de funcionare a dispozitivului de inducie const n interaciunea cmpurilor magnetice create de circuite inductoare fixe, asupra curenilor pe care aceste circuite i induc n piese conductoare mobile. Din interaciunea dintre cmpurile magnetice i curenii indui, apare un cuplu activ care pune n micare piesa mobil.

Dispozitivul de inducie folosit n contoarele de curent alternativ este realizat dintr-un disc de aluminiu ce se poate roti n jurul unui ax vertical i doi electromagnei (fig.1) (un electromagnet de curent 1 i un electromagnet de tensiune 2).

Electromagnetul de curent se monteaz n serie cu consumatorul, deci este parcurs de curentul I din circuit. El produce un flux (I care strbate de dou ori discul n sensuri contrare. Electromagnetul de tensiune este montat n paralel cu consumatorul, deci este alimentat cu tensiunea de la bornele consumatorului. El creeaz un flux (U, care strbate discul o singur dat. Fluxurile (I i (U induc cureni n disc.

Datorit interaciunii dintre curenii indui i fluxuri, ia natere un cuplu activ care pune n micare discul. Se poate demonstra c acest cuplu activ este proporional cu cele dou fluxuri i cu unghiul de defazaj ntre ele:

(5)

Pentru ca s se obin un cuplu activ proporional cu puterea activ, P = UI cos(, unde ( este defazajul dintre tensiune i curent, dispozitivul de inducie se realizeaz astfel nct fluxul (I s fie proporional cu I i aproximativ n faz cu I, iar fluxul (U s fie proporional cu U i defazat cu aproximativ (/2 fa de U. n acest scop bobina electromagnetului de tensiune se realizeaz cu inductan mare.

innd seama c ntre I i U exist defazajul ( i c ntre (U i U s-a creat un defazaj de (/2, unghiul dintre cele dou fluxuri devine:

(6)

Avnd n vedere cele de mai sus, se poate scrie:

(7)

Rezult deci c se obine un cuplu activ proporional cu puterea activ din circuit.

Cuplului activ i se opune un cuplu de frnare, realizat cu un magnet permanent 3. Cnd discul se rotete cu o vitez de rotaie n, intersecteaz liniile de cmp ale magnetului permanent i iau natere n disc cureni indui proporionali cu viteza de rotaie n. Din interaciunea acestor cureni cu fluxul creat de magnetul permanent, se obine un cuplu de frnare proporional i el cu viteza de rotaie a discului:

(8)

Cnd cuplul de frnare devine egal cu cuplul activ, discul se rotete cu vitez constant. n acest caz:

(9)

adic:

(10)

de unde:

(11)

Aceast relaie ne arat c viteza de rotaie a discului este proporional cu puterea activ.

Numrul total de rotaii N = n(t2-t1) pe care le face discul ntr-un interval de timp, este proporional cu suma energiilor elementare consumate n intervalul de timp respectiv, adic:

(12)

(13)

Constanta C se numete constant real a contorului. n practic se folosete frecvent inversul acestei constante:

(14)

Cn se numete constanta nominal a contorului i reprezint numrul de rotaii pe care le face discul pentru un consum de energie egal cu 1kWh. De obicei, aceast constat este nscris pe carcasa contorului. De exemplu: Cn = 480 rot/kWh.

Fig.5. Schema de conexiuni a unui contor monofazat.

Capitolul III.REPARAREA SI REGLAREA

CONTOARELOR

Recondiionarea contoarelor se efectueaz la semnalarea unor deficiene n funcionarea acestora, n cazul reviziilor periodice, la nlocuirea contoarelor din exploatare sau la repararea preventiv.

La repararea preventiv, similar cu noiunea de reparaie curent, se prevd curirea crapodinei i a lagrului superior i eventual nlocuirea unor piese uzate, cum ar fi: piatra, bila sau cpcelul lagrului superior. Dup curire i asamblare, contoarele se regleaz i se supun verificrii.

Procesul de reparare la contoare se poate mpri n dou etape:

remedierea defeciunilor mecanice;

reglarea electric funcional a contoarelor.

Pentru nlturarea defectelor mecanice se demonteaz capacul contorului. Capacul este reparat, curat, vopsit i i se schimb geamul, dac a fost spart, precum i garnitura de etanare. Suprafaa interioar a contorului electric trebuie s fie tears pentru a nu rmne praf i impuriti.

Dup aceea, se deponteaz mecanismul totalizator pentru a fi curat sau a i se nlocui sau repara piesele defecte.

Urmeaz curirea celorlalte piese i anume:

splarea discului cu ax;

demontarea i montarea crapodinei, splarea pieselor acesteia i splarea suportului acului;

polarizarea sau nlocuirea bilei.

Dup nlturarea deficienelor mecanice, contoarele trebuie reglate electric (etalonate), pentru obinerea curbei erorii n limitele impuse de clasa de precizie a contorului.

Pentru ca energia s fie nregistrat corect de ctre contor este necesar s se realizeze egalitatea dintre cuplurile de frecare i compensare. Aceast condiie nu se poate ndeplini la toate regimurile de funcionare, n primul rnd datorit cuplului de frnare care nu este constant i apoi datorit fluxurilor care nu sunt direct proporionale cu curenii din cauza miezurilor feromagnetice.

innd seama de acestea, contorul are o anumit eroare. Aceasta poate fi micorat dac, presupunnd condiiile nominale de funcionare ale contoarelor monofazate, urmrim urmtoarele etape de reglare:

reglarea compensrii frecrii;

reglarea defazajului la factor de putere zero;

reglarea la sarcini mari;

reglarea la sarcini mici;

reglarea la mers n gol i a sensibilitii.

III.1 VERIFICAREA CONTOARELOR

Contoarele trebuie aduse n laborator cu cel puin 6 ore nainte de nceperea verificrii, pentru a-i nsui temperatura mediului ambiant.

Principalele metode utilizate pentru verificarea contoarelor sunt urmtoarele:

msurarea energiei electrice prin msurarea concomitent a puterii i timpului:

metoda wattmetru cronometru;

metoda contorului etalon.

Compararea direct a vitezei discului contorului de verificat cu viteza discului unui contor model;

Compararea vitezei discului contorului de verificat cu viteza discului unui contor model folosind efectul stroboscopic;

Compararea energiei electrice nregistrate de contorul de verificat cu energia nregistrat de un contor model.

Metoda wattmetru cronometru utilizeaz un aparat care msoar puterea electric i unul msoar timpul(fig 6).

Fig.6. Schema de verificare a contorului monofazat de energieAceast metod este una dintre cele mai folosite metode de verificare a contoarelor electrice i const n esen din compararea indicaiilor contorului de verificat cu consumul de energie determinat cu ajutorul unui wattmetru i al unui cronometru prin calcul.

Dup stabilirea sarcinii i defazajului necesar ntre curent i tensiune se trece la determinarea erorii contorului pentru care se cronometreaz un timp t pentru n rotaii ale discului.

(15)

Din aceast relaie rezult c de fapt verificarea se reduce la compararea timpului teoretic calculat n care contorul trebuie s efectueze un numr de rotaii, cu timpul real n care se efectueaz acestea.

CAPITOLUL IV. NORME DE PROTECIA MUNCIIPentru executarea lucrrilor de reglare i verificare a contoarelor se utilizeaz scule, unelte i dispozitive, precum i mijloace de protecie electroizolante la utilizarea crora trebuie s se in cont de urmtoarele msuri de protecia muncii:

Sculele s nu prezinte decalibrri sau deformri;

Sculele care prin natura lor sunt prevzute cu mnere electroizolante, trebuie s aib materialul electroizolant integru, fr fisuri, strpungeri i s fie fixat rigid din punct de vedere mecanic;

Materialul de construcie al sculelor nu trebuie s fie casant.

n cadrul operaiilor de reglare al contoarelor, cnd se intervine direct asupra ansamblurilor i dispozitivelor de reglare, trebuie s se utilizeze urubelnie cu mnere electroizolante, precum i mnui de joas tensiune pentru a preveni atingerea prilor sub tensiune de ctre operator.

Instalaiile de verificare i reglare trebuie amplasate astfel nct s nu poat fi atinse simultan de o persoan cu alte pri ale construciei sau instalaiei, legate n mod normal la pmnt.

nainte de a ncepe lucrul la instalaia de reglat contoare este absolut necesar s se asigure ca:

alimentarea de la reea s se fac corect;

fia i priza de alimentare s fie prevzute cu contacte de protecie;

instalaia de reglat contoare i panoul de alimentare a contoarelor s fie legate la centura de mpmntare.

La instalaia de verificare i reglare trebuie s lucreze numai personal instruit n acest scop i numai dup ce i-a nsuit instruciunile de utilizare.

Lucrtorii trebuie s stea cu picioarele pe covorae sau preuri electroizolante. Trebuie s se evite atingerea simultan a dou borne, deoarece bobinele de tensiune i curent sunt separate galvanic de mas, existnd pericolul de electrocutare. Trebuie s se evite desfacerea conexiunilor circuitelor de curent de la instalaia n funciune pentru evitarea producerii de arcuri electrice periculoase.

La executarea lucrrilor de revizie a instalaiilor se va avea n vedere necesitatea deconectrii instalaiei de la reea prin scoaterea techerului din priza de alimentare. BIBLIOGRAFIE1. EUGENIA ISAC

-Msuri electrice i electronice, Editura didactic i

pedagogic, Bucureti, 1991

2. E. NICOLAU

-Manualul inginerului electronist, Msuri electrice

i electronice, Editura didactic i pedagogic,

Bucureti, 1991

3. I. CONECINI

-Verificarea panourilor i tablourilor electrice de

distribuie i de automatizare, Colecia

electricianului, Editura tehnic, Bucureti, 1981

202

_1108729515.unknown

_1108729661.unknown

_1108729862.unknown

_1078835887.unknown

_1108725096.unknown

_1108728938.unknown

_1108729412.unknown

_1108729020.unknown

_1108728696.unknown

_1108728654.unknown

_1078836031.unknown

_1078836132.unknown

_1078835953.unknown

_1078833009.unknown

_1078835636.unknown

_1078831729.unknown