СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭКОНОМИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МОЩНОСТИ В ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ УСТРОЙСТВАХ
METHOD OF MEASURING THE ECONOMY OF ELECTRIC POWER IN ENERGY SAVING DEVICES

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к способам измерения экономии электрической мощности в энергосберегающих устройствах, выполненных по схеме включения трансформатора в режиме автотрансформатора с вольтодобавочной обмоткой, включающим измерение электрической мощности с помощью первого счетчика, включенного на входе до энергосберегающего устройства.
Уровень техники
Известны энергосберегающие устройства, выполненные по схеме включения трансформатора в режиме автотрансформатора с вольтодобавочной обмоткой, например, описанные http://normel.ru/menu-10.html.
Это в данном описании и подразумевается под «стандартной схемой включения», см. фиг. 1 - уровень техники.
За счет того, что при такой схеме подключения такого устройства на входе формируется пониженное напряжение, которое достаточно для нормальной работы подключаемых устройств, то общий расход электрической мощности, который пропорционален напряжению, снижается.
Но задача по вычислению точного значения экономии электрической мощности, то есть разницы значений, которые были бы без использования ЭСУ и с ним, что особенно важно на больших предприятиях, не является простой задачей, так как напряжение в сети зависит от постоянно меняющейся нагрузки, является сложной интегральной функцией, а стало быть, вычисление разницы расходов также является сложной задачей, так как измеряется только реальный расход. А экономию - разницу реального расхода электрической мощности и предполагаемого расхода без использования ЭСУ, можно только приблизительно оценить.
Для ее оценки используется способ поочередного включения и отключения ЭСУ. В настоящее время оценка эффективности работы ЭСУ производится двумя способами, которые отличаются друг от друга длительностью интервалов времени измерения в следующих режимах: «Байпас» - ЭСУ выключено и «Энергосбережение» - ЭСУ включено. При равномерных нагрузках электропотребления: освещение, электрические тэны, асинхронные двигатели и т.п., достаточны почасовые измерения в режимах «Байпас» и «Энергосбережение». В случае неравномерных нагрузок электропотребления: насосы, компрессоры т.п., необходимы более продолжительные интервалы измерений, в режимах «Байпас» и «Энергосбережение» (сутки, недели, месяцы).
Очевидно, что такой способ измерения экономии электрической мощности в энергосберегающих устройствах имеет низкую точность измерения экономии электрической мощности, так как с его помощью нельзя измерить точное значение экономии электрической мощности за любой период времени.
Раскрытие изобретения
Опирающееся на это оригинальное наблюдение настоящее изобретение, главным образом, имеет целью предложить способ измерения экономии электрической мощности, позволяющий по меньшей мере сгладить как минимум один из указанных выше недостатков, а именно обеспечить повышение точности измерения за счет возможности вычислять точное значение экономии электрической энергии в любой момент времени, что и является поставленной технический задачей.
Для достижения этой цели способ дополнительно сдержит следующие этапы, при которых:
подключают токовый вход второго счетчика к первичной обмотке суммирующего трансформатора тока,
вторичные обмотки которого подключают:
одну - в цепь основной секции автотрансформатора,
а вторую - в цепь вольтодобавочной его секции,
при этом вход измерения напряжения второго счетчика подключают к входу энергосберегающего устройства,
после фиксируют показания первого и второго счетчиков,
по которым вычисляют экономию электрической мощности по формуле:
, где Wh 1 и Wh 2 - показания первого и второго счетчика.
Краткое описание чертежей
Другие отличительные признаки и преимущества изобретения ясно вытекают из описания, приведенного ниже для иллюстрации и не являющегося ограничительным, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
- фигура 1 схематично изображает схему подключения ЭСУ, выполненных по схеме включения трансформатора в режиме автотрансформатора с вольтодобавочной обмоткой, согласно уровню техники;
- фигура 2 изображает схему подключения счетчиков для измерения расхода электрической мощности к ЭСУ согласно изобретению.
На фигурах обозначено:
1 - первый счетчик Wh 1,
2 - второй счетчик Wh 2,
3 - вход электросети,
4 - основная секция автотрансформатора,
5 - вольтодобавочная секция автотрансформатора,
6 - нагрузка R,
7 - трансформатор тока ТА2,
8 - суммирующий трансформатор тока ТА1,
9 - трансформатор тока ТА 3,
10 - трансформатор тока ТА 4.
Осуществление изобретения
L1
Согласно фиг. 2 прибор контроля потребления электрической энергии 1(Wh 1) измеряет значения входного напряжения сети Uc и значение входного тока: Ic с помощью трансформатора тока 7 (ТА2). Прибор контроля потребления электрической энергии 2 (Wh 2) измеряет значения входного напряжения сети Uc и значения суммы токов: Iн+I - с помощью суммирующего трансформатора тока 8 - ТА1 с подключенными на его входы двумя трансформаторами тока 9 и 10 (ТА3 и ТА4).
Рассмотрим результаты измерений Wh 1 и Wh 2 в двух режимах работы ЭСУ, для упрощения расчетов предположим, что cosϕ=1.
В режиме «Байпас»
- ЭСУ выключено, т.е. часть обмотки автотрансформатора L1 отключена:
Прибор Wh1 - измеряет потребленную активную мощность:
байпас
где Uc - входное фазовое напряжение, Ic - фазовый ток электрической сети в режиме «Байпас», который измеряется трансформатором тока 7 (ТА2);
Прибор Wh 2 - измеряет потребленную активную мощность:
байпас
L1
байпас
где Uc - входное фазовое напряжение, Iн - фазовый ток нагрузки электрической сети в режиме «Байпас», I - ток обмотки L1 автотрансформатора равен нулю, т.к. она отключена и, следовательно, значения P в формулах (1) и (2) будут равными.
Таким образом, в режиме «Байпас» показания приборов Wh 1 и Wh 2 по потреблению электрической энергии будут равны. Данный режим включения ЭСУ можно использовать для контроля правильного подключения приборов контроля и трансформаторов тока в соответствии с принципиальной схемой СИЭЭМ.
В режиме «Энергосбережения»
- ЭСУ включено, часть обмотки автотрансформатора L1 включена:
Прибор Wh 2 - измеряет потребленную активную мощность:
L1
где Uc - фазовое напряжение, Iнэ - ток нагрузки в режиме «Энергосбережения», I - ток основной обмотки автотрансформатора, Uc - входное фазовое напряжение.
байпас
L1
Таким образом, согласно первому закону Кирхгофа Ic=(Iнэ+I), и показания прибора Wh 2 в режиме «Энергосбережения» будут соответствовать его показаниям в режиме «Байпас».
Показания прибора Wh 1 будут в соответствии с формулой (4)
где Iсэ - ток сети в режиме «Энергосбережения».
Таким образом, в режиме «Энергосбережения» показания прибора:
Оценку эффективности работы ЭСУ в процентах за любой выбранный интервал времени можно рассчитать по формуле (6):
Промышленная применимость
Предлагаемый способ измерения экономии электрической мощности в энергосберегающих устройствах может быть осуществлен специалистом на практике и при осуществлении обеспечивает реализацию заявленного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «промышленная применимость» для изобретения.
В соответствии с предложенным изобретением заявителям были проведены испытания способа измерения экономии электрической мощности в энергосберегающих устройствах.
Были использованы в качестве основных приборов контроля потребления электрической энергии 1 и 2 (Wh 1 и Wh 2) - счетчики «Меркурий».
Испытания показали, что способ позволяет:
- проводить проверку правильности подключения счетчиков;
- проводить одновременное измерение точных значений расхода электрической мощности с подключенным ЭСУ и без него, на основании чего можно вычислить точное значение экономии электрической мощности в энергосберегающих устройствах.
Таким образом, при предложенной схеме подключения измерительных счетчиков становится возможным одновременное измерение точных значений расхода электрической мощности с подключенным ЭСУ и без него и достигается заявленный технический результат, а именно: повышение точности измерения за счет возможности вычислять точное значение экономии электрической энергии в любой момент времени.