Численное значение израсходованной энергии определяется по счетному механизму счетчика и фиксируется человеком через отверстие в щитке счетчика, прикрывающем счетный механизм.

Энергия, израсхо­дованная за определенный промежуток времени, находится как разность показаний счетчика в конце и начале этого промежутка.

 

                                                              4.Необходимость замены индукционных счетчиков электронными

Важной задачей в России является замена однофазных электросчетчиков класса точности 2,5 на приборы класса 2,0. Кроме того, существует также проблема замены трехфазных электросчетчиков как в быту, так и на предприятиях.

Миллионы жилых и производственных помещений в России до сих пор оборудованы старыми индукционными электросчетчиками. Это самый распространенный тип приборов учета, имеющий, к сожалению, множество недостатков. Предприятия-изготовители постоянно работают над повышением класса точности, увеличением межповерочного интервала и срока службы приборов учета. Но полностью усовершенствовать индукционный прибор не позволяет его конструкция. Поэтому старые модели индукционных электросчетчиков не всегда в состоянии обеспечить точный и достоверный учет электроэнергии.

В девяностых годах ХХ века в России стало развиваться производство нового поколения приборов учета - электронные электросчетчики. Эти приборы точнее и надежнее, чем их предшественники. Сегодня все энергосистемы, во избежание потерь электроэнергии и предотвращения лишних расходов, рекомендуют переход с использования индукционных электросчетчиков на электронные на всех уровнях потребления. Тем более что электронные электросчетчики теперь сопоставимы по стоимости с индукционными и значительно превосходят их по полезным качествам.

Электронным называется счетчик, в котором переменный ток и напряжение воздействуют на твердотельные (электронные) элемен­ты для создания на выходе импульсов, число которых пропорцио­нально измеряемой активной энергии. То есть измерения активной энергии такими счетчиками основаны на преобразовании аналого­вых входных сигналов тока и напряжения в счетный импульс.

Измерительный элемент электронного счетчика служит для со­здания на выходе импульсов, число которых пропорционально из­меряемой активной энергии.

Счетный механизм представляет собой электромеханическое или электронное устройство, содержащее как запоминающее устройство, так и дисплей.

Одним из основных достоинств электронных счетчиков являет­ся возможность учета электроэнергии по дифференцированным та­рифам (одно-, двух- и более тарифный), которая обеспечивается с помощью внешнего устройства переключения тарифов.

Многотарифный счетчик представляет собой счетчик электриче­ской энергии, снабженный набором счетных механизмов, каждый из которых работает в установленные интервалы времени, соответ­ствующие различным тарифам.

Сравнение важнейших характеристик:

1) Класс точности. Погрешности

Электронные	Индукционные
·высокий КТ=2.0, 1.0	·невысокий КТ=2.5, 2.0
·стабильность КТ в течение длительного времени, дополнительный запас по КТ.	-

 

Предприятие – изготовитель гарантирует стабильность класса точности электронных приборов в течение длительного времени. У индукционных электросчетчиков погрешность измерения из-за износа опор вращающегося диска постоянно возрастает, что не способствует повышению точности учета. Следствие этого – маленький межповерочный интервал индукционных электросчетчиков, в то время как у электронных он составляет 16 лет.

Кроме того, для электронных счетчиков электроэнергии производители обычно устанавливают дополнительный запас по классу точности

·межповерочный интервал – 16 лет	·межповерочный интервал – 5 лет
·средний срок службы – 24 года	·средний срок службы – лет
·нормирование погрешности электро-счетчиков защищает приборы от самохода даже при падении напряжения в сети до 60% от номинального значения.	·подвержен самоходу - в силу несовершенства своей конструкции фиксирует киловатты даже при отключенной нагрузке.

 

Собственное энергопотребление

Электронные	Индукционные
·потребляют 5 или менее ватт	·потребляют 10 Вт

 

Надежность

Электронные	Индукционные
-	·значительное снижение точности учета в сторону недоучета с течением времени.

 

·наработка на отказ - 160 000 часов. Разница - два с лишним года безотказной работы.	·наработка на отказ - 141 000 часов
·устойчивость к механическим, климатическим и электромагнитным воздействиям.	-

 

Недоучет

Электронные	Индукционные
·высокая чувствительность по току нагрузки (чувствительны к маленьким токам!)	·недоучет потребляемой мощности на маленьких токах.

 

Для электронных счетчиков введен класс точности с буквой S – например, 0,2S. Эта буква означает, что уже с 1% от номинального тока счетчик входит в класс точности.

На практике чаще всего бывает так: нагрузка падает – происходит смещение в сторону минимальных токов, а индукционные счетчики не работают в малых диапазонах.

Кроме того, индукционные счетчики за счет своей конструкции имеют инерцию. Инерция не успевает за броском (когда резко повышается потребляемая энергия) – в результате возникает область недоучета (рис!). Этот недоучет составляет 4-8% всей потребляемой энергии.

Подверженность хищениям

Электронные	Индукционные
·не подвержены абсолютному большинству известных способов хищений.	·подвержены хищениям

 

Контрольные вопросы

                        1.Дать общую характеристику приборов индукционной системы

2.Виды мощности.

3.Устройство однофазного счетчика активной энергии.

4.Чем вызвана   необходимость замены индукционных счетчиков электронными?

 

 

ЭЛЕКТРОННЫЕ ОСЦИЛЛОГРАФЫ

Электронный осциллограф (ЭО) - это прибор для визуального наблюдения и регистрации разнообразных электрических сигналов, а также для измерения различных параметров сигнала, определяющих их форму, значения, временные и частотно-фазовые соотношения. С помощью ЭО исследуют периодические и импульсные сигналы, непериодические и случайные сигналы, одиночные импульсы и оценивают их параметры. По осциллограммам, получаемых на экране ЭО, можно измерить амплитуду, частоту, фазовый сдвиг, временные интервалы и другие физические величины. На базе ЭО созданы анализаторы амплитудно-частотных характеристик, спектроанализаторы для контроля загрузки радио-эфира, различные рефлектометры для анализа состояний кабельных проводных и волоконно-оптических линий связи. Электронный осциллограф характеризуется большим входным сопротивлением, высокой чувствительностью, малой инерционностью и широким частотным диапазоном.

В соответствии со стандартами осциллографы различают следующим образом:

1) По ширине полосы пропускания:

· - низкочастотные (полоса пропускания до единиц мегагерц);

· - широкополосные (полоса пропускания до тысяч - полутора тысяч мегагерц);

· - сверхскоростные (полоса пропускания до десятков гигагерц).

2) По количеству одновременно исследуемых сигналов:

· - однолучевые;

· - двулучевые;

· - многолучевые;

· - двухканальные;

· - многоканальные.

3) По характеру исследуемого сигнала (для наблюдения непрерывных, импульсных, универсальных и специальных сигналов);

4) По точности воспроизведения формы сигнала, точности измерения временных интервалов и амплитуд: первого, второго, третьего, четвертого класса точности;

5) По масштабу времени, в котором исследуется процесс:

· - в реальном времени;

· - в измененном масштабе времени.

6) По условиям эксплуатации в соответствии с ГОСТами или технической документацией, утвержденной в установленном порядке.

Каждый электронный осциллограф состоит из взаимодействующих блоков; одни из них являются общими, другие – выполняют определенные функции. Структурная схема универсального осциллографа приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Структурная схема электронного осциллографа

 

Устройство простейшей электроннолучевой трубки ЭЛТ представлено на рисунке 2

а)                                                                                    б)                          в)

а) устройство;

б) графическое обозначение в схемах;

 в) упрощенное обозначение.

 

Рисунок 2 – Электроннолучевая трубка

К – катод; М – модулятор; А1 – первый анод; А2 – второй анод; У и X – отклоняющие пластины; A3 – третий анод; Э – экран.

 

Основой ЭЛТ является электронный прожектор (электронная пушка). Электронный прожект предназначен для создания тонкого электронного луча.

Две пары электродов в виде плоских пластин Y и X образуют электростатическую отклоняющую систему (рисунок 3). При помощи переменных резисторов R3,R4 можно установить светящееся пятно в любом месте экрана ЭЛТ.

Канал вертикального отклонения У выполняет роль устройства, формирующего на экране входной исследуемый сигнал по величине и мощности. Он состоит из входного устройства ВУ и усилителя вертикального отклонения. Входное устройство содержит выводы для присоединения внешних проводников, делитель напряжения с коммутирующими элементами и корректирующими цепями. Усилитель служит для усиления входных сигналов до уровня, необходимого для воздействия па электронный луч со стороны вертикально-отклоняющих пластин.

 Канал X обеспечивает управление лучом в горизонтальной плоскости. При исследовании временных зависимостей на пластины подается линейно изменяющееся (пилообразное) напряжение с требуемым периодом повторения. Генератор пилообразного напряжения Г с усилителем часто называют генератором развертки.

Рисунок 3 – Устройство и схема включения осциллографической электронной трубки

 

В этом же канале имеется устройство синхронизации с предварительным усилителем, которое запускает генератор синхронно с началом действия исследуемого входного сигнала. Синхронизация может быть внутренней и внешней: внешняя синхронизация производится сигналами от внешних источников через входное гнездо U_С канала X.

Генератор развертки вырабатывает напряжение развертки U_P пилообразной формы, с обязательным обеспечением линейности переднего и обратного ходов (рисунок 4).

а) форма развертывающего напряжения; б) линия развертки на экране.

Рисунок 4 – Линейная развертка

 

Линейно - изменяющееся напряжение (рисунок 5) на горизонтально-отклоняющих пластинах плавно перемещает луч в направлении от одной пластины к другой; при обратном ходе «пилы» луч затемняется (линия 1). Если теперь подать на вертикально-отклоняющие пластины исследуемый сигнал, то электронный луч будет испытывать воздействие как пилообразного, так и исследуемого напряжения, т. е. он будет двигаться по сложной траектории (кривая 2).

Рисунок 5 – Формирование изображения на экране электроннолучевой трубки

 

В начальном состоянии осциллограф включен, а входной исследуемый сигнал отсутствует; на экране видна лишь горизонтальная линия 1; это означает нормальное функционирование генератора развертки.

В практике возможны случаи несоответствия регистрируемой кривой истинной форме напряжения исследуемого сигнала – искажения осциллограмм. Они могут проявляться по-разному и вызываться самыми различными причинами. Поэтому необходимо иметь представление о возможных искажениях осциллограмм и причинах их возникновения.

Основными причинами являются:

1) нарушение работы генератора развертки (нелинейность пилы при прямом ходе t_пр (рисунок 4, а), смещение линии развертки вверх или вниз относительно центра экрана (рис.4, б));

2) невыполнение условия Т_р = nТ_у, где n – 1,2,3…

Изображение представляется наблюдателю неподвижным, если луч при каждом прямом ходе прочерчивает одну и ту же кривую. Это достигается тогда, когда период развертывающего напряжения Т_Р равен или кратен периоду исследуемого сигнала Т_У, т.е.

Т_Р=Т_У или Т_Р=nТ_У.

Два колебания, у которых частоты (периоды) равны или кратны и изменению одной из частот соответствует пропорциональное изменение второй частоты, называются синхронными (одновременными). Таким образом, для получения неподвижного изображения напряжение развертки и исследуемое напряжение должны быть синхронными. Это достигается синхронизацией напряжения развертки исследуемым сигналом или внешним напряжением с периодом, соответствующим выше названному условию Важно отметить, что пилообразное напряжение не бывает строго линейным. Часто оно изменяется по экспоненте, близкой к прямой, причем степень линеаризации зависит от схемы генератора развертки. При недостаточно большой постоянной времени экспоненты форма наблюдаемого напряжения  искажается.

В генераторах развертки предусматривается возможность регулирования частоты развертки: ступенчато — переключением конденсаторов различной емкости и плавно — переменным резистором. Положения переключателя градуируются как время/деление (мкс/дел, мс/дел, с/дел).

Часто осциллограф используют для исследования различных импульсных процессов, в том числе непериодических. Непрерывная развертка не позволяет наблюдать однократные импульсы, а при исследовании процессов с большой скважностью она оказывается малоэффективной. В последнем случае слишком малая часть периода следования импульсов приходится на долю импульса, а его вершина наблюдается в виде светящейся точки. Иначе говоря, большая часть периода напряжения горизонтальной развертки не используется, а масштаб получается очень мелким.

В этом случае используется ждущая развертка, показанная на рис.6.

Рисунок 6 – Осциллографирование периодической последовательности импульсов с большой скважностью

 

Генератор развертки следит за появлением импульсов на входе канала Y. Как только импульс появился, он задерживается на некоторое время, чтобы появился пилообразный импульс ждущей развертки. Длительность импульса ждущей развертки чуть больше ширина импульса.

 

Контрольные вопросы

1.Общее назначение и устройство электронного осциллографа.

2.Устройство электронно-лучевой трубки.

3.Измерение параметров электрических сигналов с помощью электронного осциллографа.