Elektroměr je zařízení, které umožňuje kontrolovat a evidovat spotřebovanou elektrickou energii. Připojení měřiče přes proudové transformátory lze provést podle několika schémat. Za relevantní je dnes považován třífázový elektroměr Mercury 230. Elektroměr se instaluje tak, aby počítal spotřebovanou elektřinu připojením přes napájecí obvod. Podle konfigurace existují jednofázové a třífázové měřiče, které lze připojit přímým a nepřímým způsobem.
Instalace jednofázového zařízení
Do oblasti přerušení elektrického vedení je připojen jednofázový elektroměr. Před instalací měřiče by nemělo být žádné připojení spotřebičů energie k elektrickému vedení. Instalace jističe bude důkladná z důvodu ochrany přívodního vedení. Bude také potřeba v procesu výměny zařízení. Díky instalaci vypínače nebude nutné vypínat celé přívodní vedení.
Po instalaci elektroměru přes proudové transformátory by bylo také vhodné instalovat jistič pro ochranu odchozího vedení v případě poruchy v okruhu uživatele elektřiny.
Každé jednofázové zařízení, často na zadní straně, má schéma zapojení. Zařízení s jednou fází je připojeno pomocí čtyř svorek, přes které je vodič připojen k zařízení. Fázové a nulové vodiče jsou připojeny ke svorkám podle následujícího schématu:
- svorka č. 1 k fázovému vodiči (L),
- svorka č. 2 k výstupnímu fázovému vodiči,
- svorka č. 3 k nulovému vodiči napájecího vedení (N),
- vývod č. 4 k odchozímu nulovému vodiči.
Toto schéma pro připojení jednofázového měřiče je určeno pro instalaci v soukromém domě, bytě ve výškové budově a také pro průměrnou plochu nákupního pavilonu.
Instalace třífázového zařízení
Řízení a účtování elektrické energie ve čtyřvodičových sítích vyžaduje použití třífázového elektroměru jako měřiče, jehož připojení je možné přímým způsobem a prostřednictvím proudových transformátorů. Zařízení pro měření elektřiny, připojené podle schématu pomocí proudových transformátorů, se nazývá transformátorový měřič.
Použití proudových transformátorů je nutné, když je elektroměr částečně nepřímo připojen k elektrické síti a instalovaný výkon je nad 60 kW. Tato přídavná zařízení se vyznačují použitím elektrického vodiče namísto primárního vinutí. Na základě zákonů indukce vzniká při toku proudu vodičem při sekundárním vinutí elektrický náboj, jehož velikost je zařízením řízena a zohledňována.
Množství spotřebované elektrické energie se vypočítá vynásobením odečtů měřicího zařízení transformačním poměrem. Proudové transformátory fungují jako zdroje informací při připojování zařízení pro sledování a měření elektřiny.
Připojení přes proudové transformátory
Schéma desetivodičového připojení je dnes považováno za nejdůležitější, jehož výhodou je izolace silových obvodů.
Proudové transformátory zajišťují právě tuto izolaci silových obvodů. Pro domácí nebo průmyslové použití měřicího zařízení je izolace nebo alternativně galvanické oddělení důležitým bezpečnostním faktorem. Nevýhody této metody zahrnují poměrně velké množství drátů.
Schéma zapojení je vytvořeno v jasném pořadí:
- svorka č. 1 – vstup fázového pohonu (A).
- svorka č. 2 – vstup měřicího vinutí fázového pohonu (A).
- svorka č. 3 – výstup fázového pohonu (A).
- svorka č. 4 – vstup fázového pohonu (B).
- svorka č. 5 – vstup měřicího vinutí fázového pohonu (B).
- svorka č. 6 – výstup fázového pohonu (B).
- svorka č. 7 – vstup fázového pohonu (C).
- svorka č. 8 – vstup měřicího vinutí fázového pohonu (C).
- svorka č. 9 – výstup fázového pohonu (C).
- svorka #10 – vstup nulového pohonu (N).
- svorka #11 – nulový výstup měniče (N).
V procesu instalace zařízení pro měření elektřiny jsou transformátory připojeny k přerušení obvodu pomocí speciálních svorek nazývaných L1 a L2.
Připojení třífázového elektroměru
Jednou ze zjednodušených verzí připojení třífázového elektroměru přes proudové transformátory je jejich redukce do konfigurace podobné hvězdě, pokud jde o vnější charakteristiky. Tato metoda usnadňuje instalaci měřiče, protože je zapojeno podstatně méně vodičů. To je způsobeno složitou konfigurací vnitřních obvodů zařízení.
Zastaralejší, ale stále se ve skutečnosti vyskytuje, je schéma sedmivodičového připojení pro třífázový měřič přes proudové transformátory.
Nevýhodou sedmivodičové metody je absence izolace měřicích obvodů, což je extrémně nebezpečný faktor při používání a údržbě zařízení.
Zařízení nové generace
Přesně k tomu slouží třífázový elektroměr Mercury 230 pro záznam činné a jalové elektrické energie v sítích s napětím 380 V. Mercury 230 se vyznačuje dvěma telemetrickými výstupy, ochranou proti vloupání a třídou přesnosti v rozmezí 0,5-1 S. Mercury 230 je asi 6-9 V. K dispozici jsou rozhraní pro výměnu dat. Elektroměr Mercury 230 je vybaven elektronickou plombou a automatickou diagnostikou, která detekuje chyby a poruchy.
Připojení elektroměru Mercury 230 je možné jak přímým, tak transformátorovým způsobem. Díky těmto schopnostem je zařízení použitelné téměř v jakýchkoliv provozních podmínkách.
Platba za spotřebovanou elektřinu se provádí na základě odečtů elektroměrů. Instalace spotřebičů je povinná pro všechny uživatele a místnosti využívající odpovídající zdroj. Existuje několik možností a modelů, které se liší typy připojení a úrovní mezního zatížení. Připojení proudových transformátorů k třífázovému elektroměru se provádí různými způsoby – výběr obvodu závisí na místnosti a napětí.
Obecné požadavky
Proudové transformátory jsou zařízení, která se instalují za účelem snížení (přeměny) indikátoru na úroveň normální pro provoz měřicích a regulačních mechanismů (měřidel).
Jinými slovy, tato zařízení (výrobce Mercury, Lenelectro a další) se instalují do prostor se značným výkonem v případě, kdy není možné přímé připojení z důvodu vysokých proudů. Přímé připojení bez vhodné pojistky spálí magnetické cívky a poškodí zařízení.
Připojováním proudových transformátorů se zpravidla zabývají mistři speciálních instalačních a spouštěcích organizací. Ve velkých průmyslových odvětvích existují samostatné dílny a laboratoře.
Nejprve se provádí audit zařízení – externí prohlídka, test výkonu a maximálního výkonu. Kromě toho se měří tečna vnitřního izolačního drátu a odpor. Na základě získaných údajů se vybere schéma připojení, provede se značení, vyvrtá se požadovaný počet otvorů.
Princip činnosti přístrojových transformátorů
Interně je zařízení a způsob činnosti proudových transformátorů založen na jednoduchých principech, obvod je jednoduchý. Primární vinutí cívky je zapojeno do série tak, aby protékal fázový zátěžový proud. Poté dochází k indukci elektromagnetického pole, které přechází na vinutí sekundární cívky. V druhém jsou zabudovány třífázové transformátory.
Pro snížení se používá transformační poměr, díky kterému do sekundárního vinutí vstupuje menší množství elektřiny. Tím je zajištěna normální činnost čítače a výstupní indikátory se musí vynásobit číslem koeficientu, aby se získala skutečná hodnota spotřebovaného napětí.
Mechanismus transformátoru tak převádí vysoké vstupní napětí na napětí přijatelné pro elektroměr. Zařízení pracuje na frekvenci 50Hz a proudu 5A. například pokud má zařízení limit zatížení 100A, výstup se vynásobí 20 (100 děleno 5).
Díky adaptérům jsou měřiče chráněny před přepětím, zkratem a přetížením. Navíc, pokud transformátor vyhoří, je snazší vyměnit než elektroměr.
Při připojování stojí za to zvážit některé nevýhody. Nejběžnější možnost – počáteční hodnota proudu měřicího zařízení se nebere v úvahu. V tomto případě počítadlo prostě nebude moci začít pracovat.
Další častou chybou je nesprávná polarita při zapojování. Na vstupu primární cívky jsou dvě svorky – jedna pro fázi L1, druhá pro zátěž L2. Měřicí vinutí pro cívku je rovněž vybaveno dvěma svorkami (I1 a I2). Kabel musí být připojen k příslušným kontaktům po předchozím výpočtu maximálního zatížení.
Pokud nejsou mikrokontakty a vodiče správně zapojeny, dojde ke zkratu. To může vést k selhání zařízení, požárům.
Schémata zapojení
Elektrické měřiče a transformátory jsou připojeny s ohledem na bezpečnostní požadavky a provozní pravidla, jakož i vlastnosti samotného zařízení. Minimální instalační teplota je +5˚ Celsia. V opačném případě nebude fungovat správné technické zapojení – zařízení pracující s napětím a proudy nesnášejí nízké teploty.
Pokud chcete připojit transformátor venku během chladného období, musíte postavit speciální skříň – izolovanou a utěsněnou. Samotné zařízení je obvykle instalováno ve výšce 1-1,7 metru.
Instalace měřiče s proudovými transformátory
Ne vždy je možné měřit spotřebovanou elektřinu pomocí měřiče připojeného ke zdroji přímo (do zásuvky). V obvodech s napětím 380 voltů a proudovými limity většími než 100A – podle toho spotřeba stoupne na 60 kW – je nutná instalace měřicího transformátoru proudu. Takové spojení masteru se nazývá nepřímé, ale tato metoda dává nejpřesnější údaje. Kromě toho existují další dva způsoby:
První se používá v průmyslových podnicích a velkých závodech se spotřebou energie nad 0,4 kW a proudem vyšším než 100A.
Schéma “hvězdy” může být naopak úplné a neúplné. Pro plnou hvězdu jsou vhodná zařízení s rovnoměrným rozložením zátěže a symetrickým tokem proudu. Transformátor je instalován na všech fázích a vinutí relé je zapojeno do hvězdy.
Neúplný – dvoufázový dvoureléový obvod se vznikem části hvězdy. Tento obvod rychle reaguje na zkraty (kromě uzemnění) a je možné jej instalovat i na sdružené stínění.
Instalace víceotáčkového měřiče
Třífázový transformátorový inkluzní měřič se používá ve vícevodičových sítích. U víceotáčkových spojů je primární vinutí cívky nahrazeno kabelovým. Zařízení řídí pohyb proudu sekundárním vinutím. Jinak transformátor funguje na stejném principu jako ostatní typy zařízení.
Desetivodičový obvod
Tento způsob zapojení je vhodný pro použití ve výkonových obvodech, jejichž provoz zajišťují transformátory. Galvanická izolace je vhodná pro průmyslové a domácí potřeby a zaručuje bezpečnost provozu zařízení. Pořadí připojení podle svorek (od prvního k poslednímu):
- fáze, vstup (A);
- měřicí obvod fázového mechanismu, vstup;
- měřicí pohon, výstup (A);
- svorka, fáze, vstup;
- měřicí obvod fázového mechanismu, výstup (B);
- fáze, výstup (V);
- fáze, vstup (C);
- obvod, měření fáze – vstup.
Desetivodičový obvod nevyžaduje výpadek proudu při výměně měřiče a provádění jiných prací. Proudové obvody jsou spolehlivě uzemněny, což eliminuje možnost akumulace nežádoucího potenciálu. Každá fáze je sestavena nezávisle na sobě – v případě poruchy na jedné budou ostatní pokračovat v práci.
Sedmivodičový obvod
Toto schéma připojení má řadu výhod a některé nevýhody. Trochu jiný než desetidrát. Práce s měřičem je pohodlná – při práci se štítem, měřicími zařízeními a transformátory není nutné systém zcela vypínat.
Díky uzemněným proudovým obvodům se na výstupech sekundárních vinutí nehromadí nebezpečný potenciál, což často vede ke zkratům a vyhoření zařízení. Do obecné sítě je připojen testovací box, který umožňuje bezpečně odpojit napájecí obvody.
Metoda sedmi drátů patří mezi zastaralé, málo používané. Elektrikáři odborných firem zapojování modernějšími způsoby nedoporučují.
Schéma kombinovaného obvodu
Toto schéma se výrazně liší od předchozích. Proudové transformátory s kombinovanými obvody jsou připojeny přes speciální propojky (cesta je z L1 do L2).
Takové schéma připojení transformátoru k měřiči neodpovídá aktualizovaným bezpečnostním pravidlům platným dnes. Proto je používání kombinovaných řetězů zakázáno – v práci i doma.
Jiné spojovací systémy
Kromě těch, které jsou uvedeny, existují další schémata pro připojení měřiče k transformátoru. Použití zkušebního bloku v zapojení – v souladu s článkem 1.5.23 Pravidel pro instalaci elektrických instalací – je nutné při aktivaci vzorového měřicího zařízení. Jedná se o doplňkové vybavení, které umožňuje přemostit a vypnout proudové obvody, aktivovat měřiče bez snížení napěťového zatížení. Dalším bodem je možnost odečtů fáze po fázi.
Základem zapojení přes testovací box je desetivodičový obvod. Rozdíl spočívá v instalaci mezi měřícím zařízením a konstrukcí transformátoru přechodové jednotky s nezbytnými ochrannými a distribučními funkcemi.
Měření elektřiny proudovými transformátory
Je vyžadováno správné účtování spotřeby energie. Úmyslné nebo náhodné chyby povedou ke kontrolám, pokutám, propouštěním a ve zvláště závažných případech, kdy se finanční závazky po přepočtu ukáží jako neúnosné – k uzavření a bankrotu podniků.
Elektroměr je hlavním zařízením, které ukazuje aktuální spotřebu energie. Moderní modely poskytují odečty s větší přesností, je možné nastavit několik provozních režimů (např. různé účtování pro den a noc – liší se tarify). Mistři doporučují instalovat elektronické zařízení, nikoli indukci. První jsou mnohem dražší, ale odrážejí přesnější údaje.
První věc, kterou věnují pozornost, je počet fází v síti. Elektroměry a transformátory musí mít stejný počet fází jako síť.
Třífázová zařízení jsou povolena v jednofázových sítích (ne naopak), ale stojí několikanásobně více. Podobná možnost se používá, pokud je takový transformátor k dispozici.
Důležitým bodem je třída přesnosti transformátorů. Většina zařízení používá značení 2,0, což je dostačující pro středně velkou produkci a domácí potřeby. Pro velké továrny, rozvodny, budovy je vyžadována vyšší třída 1,0. Nejlepší možností je, pokud je označení doplněno o písmeno S, které znamená maximální přesnost zařízení.
Elektřina je komodita, za kterou se musí platit určitý poplatek. Pro různé situace – průmysl, byty, sociální zařízení atd. – jsou poskytovány samostatné tarify. Pro správné zaplacení spotřebované energie je nutné správné a přesné zaúčtování.
Pokud elektroměr funguje správně, je zaplombován příslušnými službami, jeho odečty jsou předány organizaci, se kterou byla uzavřena smlouva o dodávce elektřiny. Dále se v souladu s elektroměrem vypočítá platba.
U velkých zařízení využívajících vysoké napětí je nutná instalace transformátorů. V opačném případě nebude možné používat elektroměry a provádět odečty, vést záznamy o spotřebovaném proudu.
