الحد الأقصى لسيناريوهات الطاقة والتطبيق لطرق الاتصال المختلفة

تعد عدادات طاقة التيار المتردد ذات الثلاث-المرحلة من المعدات المهمة في نظام قياس الطاقة. الحد الأعلى لقوتها المقاسة ليس قيمة ثابتة، ولكن يتم تحديده مباشرة بواسطة طريقة الاتصال. هناك ثلاثة أنواع رئيسية: نوع الاتصال المباشر، ونوع محول التيار الخارجي (CT)، ونوع محول الجهد (VT) + نوع تركيبة محول التيار (CT). نظرًا للاختلافات في التصميم الهيكلي ومستوى الجهد المكيف وخصائص الحمل، فإن لديهم نطاقات طاقة قصوى وسيناريوهات تطبيق مختلفة.

ستحلل هذه المقالة بشكل شامل الخصائص الأساسية للأنواع المختلفة من عدادات الكهرباء من أربعة أبعاد: المبدأ، ومنطق الحساب، والحد الأعلى لنطاق القياس، والتكيف مع السيناريو.

-الوصلة الثالثة المباشرة-مقياس كهرباء التيار المتردد للمرحلة

مبدأ الاتصال ومنطق حساب الطاقة

لا تتطلب عدادات الكهرباء ذات التوصيل المباشر-محولات تيار إضافية. يتدفق التيار مباشرة عبر ملف التيار الداخلي، ويتم توصيل الجهد الكهربي مباشرة بملف الجهد الداخلي، مما يجعلها مناسبة لأنظمة توزيع الطاقة ذات الجهد المنخفض - (على سبيل المثال، الجهد المقنن 380 فولت). يتم تحديد قوتها القصوى من خلال التيار المقنن، وصيغة الحساب الأساسية هي:

◀ Pₘₐₓ=√3 × Uₙ × Iₙₘₐₓ × cosφ

حيث: Uₙ=380V (جهد الخط المقنن لنظام الجهد المنخفض-)، Iₙₘₐₓ هو الحد الأقصى للتيار المقدر لمقياس الكهرباء، وcosφ هو عامل الطاقة (عادةً 0.8 للأحمال الصناعية و1 للأحمال المقاومة البحتة).

الحد الأعلى للطاقة القصوى

بأخذ مقياس طاقة التيار المتردد المباشر -المتصل بثلاثة-مرحلة UBS كمثال (ينطبق على أكوام شحن التيار المتردد -المرحلة الثلاثة وسيناريوهات أخرى)، فإن الحد الأقصى للتيار المقدر له عادة هو 0.25-5 (65) A (القيمة الموجودة بين قوسين هي الحد الأقصى للتيار المسموح به). باستخدام جهد 380 فولت كمثال، يتم إجراء الحسابات التالية:

عندما cosφ=0.8, Pₘₐₓ=√3×380V×65A×0.8≈34.45kW;

عندما cosφ=1، Pₘₐₓ=√3×380V×65A×1≈42.9kW.

يقدم عدد قليل من الشركات المصنعة منتجات بحد أقصى للتيار المسموح به يبلغ 120 أمبير، وهو ما يعادل طاقة قصوى تبلغ حوالي 79 كيلو واط، ولكن الحد الأقصى من الطاقة المدعومة للمنتجات السائدة يتركز في نطاق 20-70 كيلو واط.

السيناريوهات القابلة للتطبيق

نظرًا لاستبعاد الحاجة إلى محولات التيار، وسهولة التركيب، والتكلفة المنخفضة، وقابلية النطاق للتكيف مع أحمال الطاقة المنخفضة-، يتم استخدام عدادات طاقة التوصيل المباشر- بشكل أساسي من أجل:

• قياس على ثلاث-مراحل في المجتمعات السكنية (مثل الفيلات والمنازل المستقلة)؛
• الأحمال التجارية الصغيرة مثل المحلات التجارية الصغيرة والمتاجر الصغيرة؛
• معدات -جهد منخفض، ومنخفض-طاقة في المعامل وورش العمل الصغيرة (مثل الأدوات الآلية الصغيرة ومعدات التهوية)؛
• قياس فرعي لتوزيع الجهد المنخفض المحلي-في مباني المكاتب.

محول التيار الخارجي (CT) من النوع الثالث-مقياس طاقة التيار المتردد للمرحلة

مبدأ الاتصال ومنطق حساب الطاقة

التصميم الأساسي لهذا النوع من عدادات الطاقة هو "قياس تيار صغير + تمديد تيار كبير": التيار المقدر لمقياس الطاقة نفسه هو فقط 0.01-0.05 (6) A/1 (6) A (مواصفات UBS)، ويتم تحديد التيار المقاس الفعلي بواسطة التيار الأساسي لجهاز CT الخارجي. تتمثل وظيفة CT في تحويل التيار الكبير في الخط إلى تيار صغير (مثل 5A) يدخل إلى عداد الطاقة وفقًا لنسبة تحويل ثابتة. لذلك، يعتمد الحد الأقصى للطاقة على المواصفات الحالية الأساسية لجهاز CT، وصيغة الحساب هي:

◀ Pₘₐₓ=√3 × Uₙ × I₁ × cosφ

حيث: Uₙ=380V (جانب الجهد المنخفض/الجهد المتوسط)، I₁ هو الحد الأقصى للتيار المقدر للجانب الأساسي من CT، ويتم أخذ cosφ كـ 0.8-1.

حدود الطاقة القصوى

تغطي المواصفات الحالية الأساسية لأجهزة CT نطاقًا واسعًا، من 50 أمبير إلى 3000 أمبير، مع زيادة الطاقة القصوى المقابلة بطريقة متدرجة:

• مقطع صغير (50/5A): I₁=50A، Pₘₐₓ≈26.5kW؛
• متوسط ​​CT (200/5A): I₁=200A، Pₘₐₓ≈106kW؛
• CT كبيرة (1000/5A): I₁=1000A، Pₘₐₓ≈530kW؛
• CT كبيرة جدًا (3000/5A): I₁=3000A، Pₘₐₓ≈1590 كيلووات (1.59 ميجاوات).

من الناحية النظرية، طالما أن مواصفات CT تتوافق، فإن هذا النوع من عدادات الطاقة يمكن أن يدعم قياسات الطاقة المتوسطة والعالية من 20 كيلو واط إلى 2 ميجا واط، مما يجعله الاختيار السائد للسيناريوهات الصناعية.

السيناريوهات القابلة للتطبيق

من خلال النطاق الموسع بواسطة CT، يمكن تكييف مقياس الطاقة مع جوانب الجهد المتوسط ​​والمنخفض، بالإضافة إلى أحمال الطاقة ذات الجهد المنخفض{0}}. يتم استخدامه بشكل رئيسي في:

• ورش المصانع الصغيرة والمتوسطة-(مثل تصنيع الآلات والمنسوجات والإلكترونيات)؛
• قياس توزيع الطاقة الرئيسية في المجمعات التجارية ومباني المكاتب؛
• الدوائر الفرعية للمعدات عالية الطاقة-مثل أجهزة تكييف الهواء المركزية والمصاعد في محلات السوبر ماركت الكبيرة والفنادق؛
• أنظمة توزيع الطاقة ذات الجهد المنخفض-في المحطات الفرعية بالبلدات والمجمعات الصناعية.

محول الجهد (VT) + محول التيار (CT) المدمج في ثلاثة - جهاز قياس طاقة التيار المتردد للمرحلة

مبدأ الاتصال ومنطق حساب الطاقة

تم تصميم هذا النوع من عدادات الطاقة خصيصًا لأنظمة توزيع الطاقة ذات الجهد العالي-(10 كيلو فولت، 35 كيلو فولت، 110 كيلو فولت، وما إلى ذلك). يتطلب الأمر كلاً من VT وCT لتحويل الجهد العالي والتيار العالي إلى قيم قياسية يمكن أن يتحملها مقياس الطاقة (جهد 100 فولت، تيار 5 أمبير). يتم تحديد الحد الأقصى للطاقة من خلال الجهد المقنن للنظام والتيار الأساسي لجهاز CT، ويتم حسابه باستخدام الصيغة التالية:

◀ Pₘₐₓ=√3 × Uₛ × I₁ × cosφ

حيث: Uₛ هو جهد الخط المقنن لنظام الجهد العالي-، وI₁ هو الحد الأقصى للتيار المقنن على الجانب الأساسي من CT، ويتم أخذ cosφ كـ 0.8-1.

الحد الأقصى للطاقة

يحدد مستوى الجهد ومواصفات CT لنظام الجهد العالي-سعته القصوى:

• نظام 10 كيلو فولت + CT 600/5A: Pₘₐₓ=√3 × 10 كيلو فولت × 600 أمبير × 0.8 ≈ 8.3 ميجاوات؛
• نظام 35 كيلو فولت + CT 1000/5A: Pₘₐₓ=√3 × 35 كيلو فولت × 1000 أمبير × 0.8 ≈ 48.5 ميجاوات؛
• نظام 110 كيلو فولت + CT 3000/5A: Pₘₐₓ=√3 × 110 كيلو فولت × 3000 أمبير × 0.8 ≈ 474 ميجاوات.

في التطبيقات العملية، يمكن أن تمتد الطاقة القصوى المدعومة لهذا النوع من عدادات الطاقة من 5 ميجاوات إلى أكثر من 500 ميجاوات، مما يغطي بالكامل متطلبات قياس الطاقة-الجهد العالي والجهد العالي-.

السيناريوهات القابلة للتطبيق

وباعتباره جهاز قياس أساسيًا في أنظمة توزيع الطاقة ذات الجهد العالي-، فإن تطبيقاته تتركز بشكل كبير في:

• قياس الكهرباء المتصلة بالشبكة-من محطات الطاقة الكبيرة ومحطات الطاقة الكهرومائية؛
• قياس الخطوط الرئيسية في المحطات الفرعية الإقليمية وشبكات توزيع الجهد العالي-؛
• خطوط إنتاج الجهد العالي-في الصناعات الثقيلة مثل الصلب والمواد الكيميائية والمعادن غير الحديدية-؛
• قياس مخرجات الجهد العالي-لمحطات توليد الطاقة الجديدة (طاقة الرياح والطاقة الكهروضوئية).

ملخص

باختصار، يفوز نوع الاتصال المباشر من حيث الراحة والاقتصاد، ويفوز نوع CT الخارجي من حيث نطاق القياس المرن، ونوع الجمع VT+CT قوي في الجهد العالي والتكيف مع الطاقة العالية.