Search in:

Измеряем и учитываем электроэнергию

Измерение напряжения. Для измерения напряжения служат вольтметры. Нужно знать, что не всяким вольтметром можно измерять напряжение. Например, для сети (или прибора) с номинальным напряжением 220 В подходит вольтметр со шкалой 250 В или больше, но вольтметр со шкалой 140 В не годится; приборы постоянного тока нельзя включать в сеть переменного тока и т. п.  При измерениях напряжения постоянного тока важно соблюдать полярность. Она указана на зажимах прибора. 

При измерениях много определительными приборами один провод (его следует отметить) всегда присоединяют к общему зажиму, в нашем примере — к зажиму со звездочкой. Если стрелка правильно расположенного, но еще не присоединенного вольтметра стоит не на нуле, то ее нужно установить на нуль, пользуясь винтом 1, головка которого находится на крышке прибора. Универсальный измерительный прибор ампер-вольт-омметр часто называют тестером. Сегодня их есть великое множество и стрелочные и электронные.  

Рассмотрим работу со стрелочным тестером,  с электронным все намного проще, главное определиться с шкалой и единицей измерения. Стандартным стрелочным  тестером можно измерять напряжение постоянного тока до 600 В (пределы 0,6; 1,5; 6; 30; 120 и 600 В); напряжение переменного тока до 600 В (пределы 3; 7,5; 30; 150; 600 В); силу постоянного тока до 0,75 А (пределы 0,3; 3; 30; 300; 750 мА); сопротивление постоянному току от 5 Ом до 500 килоом (кОм). Пределы измерений сопротивлений: 5—500 Ом; 0,05—5; 0,5—50 и 5—500 кОм.

Прибор 1 имеет три шкалы. Верхняя служит для измерения сопротивлений; нуль у нее справа, а деления даны в правой части шкалы в омах, а затем килоомах (легче писать 0,1 кОм, чем 100 Ом). Средняя шкала предназначена для измерения напряжения переменного тока. По нижней шкале измеряют напряжение и силу постоянного тока. У средней и нижней шкал нули расположены слева.

Измерение напряжения постоянного тока. Переключатель устанавливают так, чтобы стрелка, нарисованная на нем, указывала знак «—» (обозначение постоянного тока). Включают провод с черным наконечником в гнездо, над которым написан «—» (минус). В зависимости от порядка величины измеряемого напряжения включают провод с коричневым наконечником в одно из гнезд, руководствуясь надписями 600; 120; 30; 6; 1,5; 0,6, расположенными под знаком «+V». Если порядок величины напряжения неизвестен, то измерение начинают й большего предела. Присоединяют щуп с черным наконечником к минусу, а щуп с коричневым наконечником — к плюсу. Если стрелка -прибора отклоняется не вправо, а влево, значит, полярность неправильна: надо поменять местами провода. Отсчет делают по нижней шкале.

Допустим, прибор показал 19 делений. Какое же измерено напряжение? Это зависит от того, на каком пределе производилось измерение. Рассмотрим характерные примеры:

1-й случай. Пусть провод с коричневым наконечником включен в гнездо «30». Шкала имеет 30 делений. $начит, цена каждого деления 30 : 30 = 1 В и измерено 1X19=19 В.

2-й случай. Провод с коричневым наконечником в гнезде «6». Значит, отклонению стрелки на 30 делений, Соответствует 6 В и цена деления 6:30=0,2 В. Умножая 19 на 0,2 В, получаем 3,8 В.

3-й случай. Провод с коричневым наконечником в гнезде «120». Цена деления 120 : 30=4 В. Измеренное напряжение равно 19X4=76 В.

Измерение напряжения переменного тока. Переключатель устанавливают так, чтрбы стрелка указывала знак переменного тока ». Провод черным наконечником включают в гнездо «—», а проход с коричневым наконечником — в одно из гнезд 3 (в зависимости от напряжения), расположенных под надписью «~ V». Отсчет выполняют по средней шкале. Она имеет 30 делений, поэтому измеренное напряжение определяют так же, как объяснено выше.

Измерение силы постоянного тока. Стрелку переключателя направляют на знак «—». Провод с черным наконечником включают в гнездо «—-», провод с коричневым наконечником — в одно из гнезд, над которыми написано «+тА», в зависимости от ожидаемой силы тока. Учтите, что вся шкала рассчитана всего на 750 мА=0,75 А! Отсчет выполняют по нижней шкале. Допустим, прибор показал 27 делений. Какой же измерен ток? Чтобы определить это, делим число, Написанное у гнезда, в которое включен провод, на 30 (число делений) и полученную величину (цену деления) умножаем на 27. Легко подсчитать, что 27 делениям на разных пределах соответствуют:

750:30 х 27 = 675 мА; 300:30 х 27 = 270 мА;

30:30×27 == 27 мА; 3:30×27 = 2,7 мА;

0,3:30×27 = 0,27 мА.

Измерение сопротивлений требует источника э. д. с. которым служат сухие батареи. Двух батарей 9 типа ФБС (круглые) хватает для измерении пределах, до 50 кОм. Для измерений сопротивлений на пределе 5—500 кОм в работу дополнительно вводится третья батарея 8 типа КБС (плоская) Все три батарей находятся в корпусе прибора позади, под крышкой 10, и внутри соединены надлежащим образом.

Чтобы измерить сопротивление, нужно:

а) направить стрелку переключателя 7 на надпись «гж»;

б) вставить один штепсель в гнездо «—» ;

в) накоротко соединить щупы 11 и 12; при этом стрел» ка должна показывать 0 (нуль) на верхней шкале; если стрелка не устанавливается на нуле, то, не разъединяй щупы, нужно установить ее на нуль; это выполняется регулируемым резистором, над рукояткой которого 2 есть надпись «Уст. О» (Установка нуля).

Теперь можно производить измерение, Допустим, прибор на верхней шкале показал 0,2 к6м=200 Ом. Каково же на самом деле измеряемое сопротивление?

Если у гнезда, в которое вставлен штырь провода (штепсель), написано «Х1»> то сопротивление 200X1 = = 200 Ом. Если штепсель вставлен в гнездо «ХЮ0», значит, сопротивление 200X100=20 000 Ом или 20 000: : 1000 = 20 кОм, или 20 000: 1 000 000=0,02 МОм.

Как один и тот же прибор может измерять разные величины. В универсальных приборах один измерительный прибор — обычно микроамперметр магнитоэлектрической системы. Он настолько чувствителен, что его стрелка дает полное отклонение на самом малом пределе измерения. Этим одним прибором измеряют разные величины: напряжение, ток, сопротивление.

Измерение напряжения постоянного тока (рис. 1, а). Ток, пропорциональный измеряемому напряжению U, в зависимости от предела измерений проходит в прибор либо через один резистор1 (сплошная линия), либо через два резистора (штриховая линия), либо через три резистора (тире —точка). Благодаря этому на любом пределе («0,6 В», «1,5 В», «6 В») при напряжениях 0,6; 1,5; 6 В соответственно токи в измерительном приборе равны, а показания на любом пределе пропорциональны измеряемому напряжению.

Измерение напряжения переменного тока аналогично (рис. 1, б), но ток, поступающий в измерительный прибор, выпрямляется. В положительный полупериод переменного тока он проходит через диоды Д1 и Д4 — сплошные стрелки, в отрицательный — через диоды Д2 и ДЗ (штриховые стрелки). Сравнивая направление стрелок, видим, что в измерительном приборе направление тока всегда одно и то же.

Измерение силы тока (рис. 1, в). Измеряемый ток разветвляется. Часть его проходит через измерительный прибор, часть минует прибор. Рассматривая рис. 1, в справа налево, легко заметить, что соотношения сопротивлений ветвей на разных пределах различны. Подобраны сопротивления так, что на любом пределе («0,3 мА», «3 мА», «30 мА») при измеряемых токах 0,3; 3 и 30 мА соответственно токи в измерительном приборе равны. Поэтому на любом пределе показания пропорциональны измеряемому току.

izmerenie

Рис. 1. Схемы, поясняющие возможность измерения одним прибором нескольких величин. До — сопротивление измерительного прибора; Rп — подстроечный резистор для наладки); гi и г2 — резисторы, определяющие пределы измерений; д1—д4 — выпрямители (диоды); гр — регулируемый резистор для «Установки нуля»; б1 и б2 — сухие батареи

Измерения сопротивлений резисторов (рис. 1, г) сводятся к измерению тока, проходящего через резистор от вспомогательного источника э. д. е., которым служат сухие батареи. При относительно небольших сопротивлениях хватает э. д. с. батареи Б1. При больших сопротивлениях последовательно включается дополнительная батарея Б2. Чем меньше измеряемое сопротивление, тем больше ток. Поэтому на шкале сопротивлений нуль расположен не слева, а справа. Кроме того, при одном и том же значении измеряемого сопротивления ток может быть больше или меньше в зависимости от э. д. с. батареи. Поэтому прежде чем измерять сопротивление, нужно закоротить провода (чтобы сопротивление стало равным нулю), а затем регулируемым резистором гр установить стрелку на нуль.

Расход энергии учитывается счетчиками. В квартирных электросетях устанавливают однофазные и трехфазные счетчики.

Как и куда нужно включать счетчики.

Общий счетчик учитывает расход электроэнергии во всей квартире, так как через его токовую обмотку проходит ток всех потребителей.  Обратите внимание: через токовую обмотку счетчика обязательно должна проходить фаза. Предохранители могут быть заменены автоматами по любому из вариантов, рассмотренных выше. Предохранители, показанные штриховой линией, после контрольного счетчика, строго говоря, не нужны, но их обычно оставляют, так как они (или автоматы) уже имеются на стандартных квартирных щитках. Что можно определить по счетчику. Прямое назначение счетчика — учитывать расход электроэнергии. Но, кроме того, наблюдая за работой счетчика, можно получить еще ряд важных сведений. Рассмотрим эти вопросы на примерах.

Сколько израсходовано электроэнергии и на какую сумму? Пусть 23 мая счетчик показывал 758,5, а 15 июня 894,3. На щитке счетчика написано «киловатт-часы». Расход энергии вычисляется вычитанием из более поздних показаний более ранних, а именно: 894,3—758,5 = 135,8 кВт-ч.

Какой мощности приборы сейчас включены? Пользуясь секундной стрелкой часов, определим, за сколько времени диск совершит, например, 40 оборотов. Это легко сделать, так как на диске имеется зачерненная полоска и она отчетливо видна в окошечке всякий раз, когда диск заканчивает один оборот и начинает следующий. Допустим, на 40 оборотов затрачено 75 секунд (с). Затем читаем на счетчике, например, «1 кВт-ч—5000 оборотов» и составляем пропорцию, исходя из следующего. Если при 1 кВт-ч= 1000X3600 = = 3 600 000 ватт-секунд (Вт-с) совершается 5000 оборотов, а при х Вт-с —40 оборотов, то х—3 600 000X40 : : 5000=28 800 Вт-с. Зная, что 28 800 Вт-с израсходовано за 75 с, нетрудно определить мощность включенных приборов. Для этого достаточно 28 800 (работу, энергию) разделить на 75 (время). Итак, 28 800 : 75 = 384 Вт.

Какой ток проходит через счетчик?

Разделив определенную только что мощность на номинальное напряжение сети, получим: 384 Вт: 127 В = 3,1 А (или 384:220=1,74 А).

Как узнать по счетчику, не перегружена ли сеть? Зная, какое сечение имеют провода, идущие от счетчика, легко определить длительно допустимый через них ток1, например 20 А. Умножив этот ток на номинальное напряжение сети, узнаем, какая ему соответствует мощность. В данном примере это 20 АХ 127 В = 2540 Вт (или 20 АХ220 В = 4400 Вт). Задаемся каким-нибудь промежутком времени, например 30 с, и, перемножив 2540 и 30, узнаем, что счетчик должен отсчитать 2540X30 = 76 200 Вт-с. Пусть на счетчике написано «1 кВт-ч—5000 оборотов». Следовательно, при 1 кВт-ч = =3 600 000 Вт-с совершается 5000 оборотов, а при 76 200 Вт • с должно совершиться 76 200X5000 : 3 600 000= = 106 оборотов. Итак, если провода не перегружены, то диск счетчика за полминуты делает не более 106 оборотов.

Как узнать, не перегревается лисам счетчик? Пусть на нем написано «5 А, 127 В, 1 кВт-ч — 5000 оборотов». Счетчики допускают нагрузку в 2 раза (счетчики типа СО-2М), в 3 раза (счетчики типа СО-5), в 4 раза (новые счетчики) большую по сравнению с номинальной (написанной на счетчике). Значит, счетчик типа СО-2М на 5 А допускает нагрузку 5X2= = 10 А. Такому предельно допустимому току соответствует мощность 10X127=1270 Вт, расход энергии за 30 с 1270X30=38 100 Вт-с и 38 100X5000:3 600 000=50 оборотов диска. Точность учета при такой большой перегрузке значительно снизится.

О точности счетчиков. Точность измерительных приборов определяется так называемым «классом точности». Наиболее распространенные квартирные счетчики типа СО-2 имеют класс точности 2. Это значит, что совершенно исправный счетчик может учитывать на 2% больше или меньше его номинальной мощности. Например, идеальный счетчик на 127 В, 5 А должен за час учесть 127 ВХ5 АХ XI ч = 635 Вт-ч. Исправный счетчик должен работать в пределах класса точности при 50%-ной перегрузке. При малых нагрузках точность показаний снижается, а при очень малых нагрузках диск исправного счетчика может не вращаться.