נושא : מערכת מנייה במתח גבוה

בס"ד , יום חמישי 24 יוני 2021

כל צרכני החשמל בארץ לפי ספר אמות המידה מקבלים חשבון חשמל פעם בחודש / חודשיים ,תלוי בגודל החיבור תהיתם לעצמכם פעם איך מודדים את ההספק ושולחים חשבון חשמל ברשתות של מתח גבוה.

צרכנים אלו בדרך כלל צרכנים גדולים ומוגדרים לפי :

• ספר אמות המידה חלק 35 פרק י :"חיבור לרשת החשמל בגודל חיבור שבין 100 קו"א ל-8 מו"א יהיה לרשת מתח גבוה."

השיטה המיושמת על ידי חברת החשמל נקראת גשר ארון ועליו נדון בהמשך אך לפני כן נסביר על מרכיביו :

      1. משנה מתח (Voltage transformers)

משנה מתח הינו שנאי שצידו הראשוני מחובר למעגל המתח הנמדד וצידו המשני באמצעות יחס הכריכות נותן לנו ערך יחסי של המתח (לפי חלוקת מספר הליפופים) והוא מוצג על גבי תווית משנה המתח

בשרטוטים בדרך כלל מסומן כ VT או PT למשנה המתח הספק עבודה מוגבל ולו 2 שימושים שונים למדידה או הגנה.

• תקן למשנה מתח IEC 60044-2

• משנה מתח להתקנה פנימית של MBS-AG ומשנה מתח להתקנה חיצונית ABB

      2. משנה זרם

משנה זרם הינו אביזר מדידה שתפקידו להציג את הזרם האמיתי הזורם במוליך מסוים באופן אשר ייצג את הזרם הנמדד באופן יחסי לצורך מדידה (באותו יחס לאותו תחום מדידה)

• תקן למשנה הזרם IEC 60044-1

• משנה זרם להתקנה פנימית וחיצונית פנימית כולל שרטוט עקרוני

מהי מערכת מדידה ארון

מערכת זו מבוססת על מדידה של 2 מדי הספק כל מד הספק מיושם על ידי מד מתח אחד ומד זרם אחד , ומכיוון שרשת תלת פאזית הן סכום של שלושת הזרמים ניתן לראות באחד המוליכים כקו חזרה משותף .

ולכן מספיק למדוד את ההספק בשני פאזות ונוכיח על פי חוקי קירכהוף את נכונות השיטה.

נבצע את החישוב פעמים פעם אחת כאשר העומס הינו בחיבור משולש ופעם שניה בחיבור כוכב לפי חוקי קירכהוף

1. עומס בחיבור כוכב.

מהחוק הראשון של קירכהוף נקבל

1. I₁+I₂+I₃=0
2. I₂=-(I₁+I₃)

ונניח שהיו לנו 3 מדי הספק ההספק הכולל היה

1. S=I₁*U₁+ I₂*U₂+ I₃*U₃

נציב את משווה 2 במשוואה 3 נקבל

1. S=I₁*U₁-U₂*(I₁+I₃) + I₃*U₃
2. S=I₁*U₁-U₂*I₁-U₂*I₃+ I₃*U₃
3. S=I₁*(U₁-U₂) +I₃ (U₃-U₂)

מכיוון ש-i₁ הוא הזרם שזורם דרך משנה הזרם ו-(U₁-U₂) הוא הפרש הפוטנציאל הנמדד במד ההספק 1

1. W1= I₁*(U₁-U₂)

ובהתאמה מכיוון ש-I₃ הוא הזרם שזורם דרך משנה הזרם ו-(U₃-U₂) הוא הפרש הפוטנציאל הנמדד במד ההספק 2

1. W₂=I₃*(U₃-U₂)
2. S=W₁+W₂

מכיוון שתוצאת הסכום המתקבלת מחיבור של שני מדי ההספק נותנים את הסכום ההספק הכולל במעגל אנו רואים כי אין תלות בסוג העומס ואינו חשוב אם הוא סימטרי או לא.

מקדם ההספק של המערכת ימצא באמצעות של אותם משוואות על ידי הצבת זוויות וזהויות טריגונומטריות נקבל .

1. cos Ø =cos[tan^-1 [√3[(W₁ – W₂) / (W₁ + W₂)]]

1. עומס בחיבור משולש

מהחוק השני של קירכהוף נקבל

1. U₁+U₂+U₃=0
2. U₂=-(U₁+U₃)

ונניח שהיו לנו 3 מדי הספק ההספק הכולל היה

1. S=I₁*U₁+ I₂*U₂+ I₃*U₃

נציב את משווה 2 במשוואה 3 נקבל

1. S=I₁*U₁-I₂*(U₁+U₃) + I₃*U₃
2. S=U₁*(I₁-I₂) +U₃ (I₃-I₂)

ומכיוון U1 הוא הפרש הפוטנציאל ו-(i1-i3) הוא הזרם הזורם דרך משנה הזרם של מד ההספק W1,

1. W1= U₁*(I₁-I₂)

ומכיוון U3 הוא הפרש הפוטנציאל ו-(i2-i3) הוא הזרם הזורם דרך משנה הזרם של מד ההספק W2,

1. W2= U₃*(I₃-I₂)

נקבל את ההספק הכולל שהוא

1. S=W₁+W₂

כמובן בסיום של משוואות אלו אנו רואים כי אין חשיבות לסוג העומס וצורת חיבורו למד ההספק .

גם כאן מקדם ההספק נמצא על ידי פיתוח של אותם משוואות והוא מוצג כאן.

1. cos Ø =cos[tan^-1 [√3[(W₁ – W₂) / (W₁ + W₂)]]

• iec 62053 התקן מגדיר את מערך המדידה.
• בצילום תא המנייה נראה כי קיימים לנו 3 משני זרם , משנה הזרם השלישי מיועד למונה נוסף הנקרא מונה מבקר ותפקידו לוודא כי אין גנבת חשמל וכי המונים תקינים.

בהצלחה