1. No category

8.4.2015
Sähkötehon ja –energian
mittaaminen
Pekka Rantala
K 2015
Mitataan jännitettä ja virtaa
• Viisarinäyttöinen tehomittari, wattimittari, on
kiertokäämimittari, jossa on omat kääminsä
sekä jännitteelle että virralle
• Taustalla on tehon kaava: P = U·I
• Piirrosmerkki:
– Pystysuunnassa on jännitekäämi
– Vaakasuunnassa on virtakäämi
virta
jännite
1
8.4.2015
Kuorman kuluttama teho
• Tehomittarilla mitataan aina johonkin
kuormaan menevä (kuorman ottama) teho
virta
jännite
kuorma
Suora tehon mittaus
• Jos tehomittarille menee juuri samat virta ja
jännite kuin kuormallekin, kyseessä on
suora mittaus
virta
jännite
kuorma
2
8.4.2015
Sähköenergian yksiköt
• Tehosta saadaan energia E, kun se kerrotaan
ajalla: E = P·t
• SI-järjestelmässä energian yksikkö on
wattisekunti = Ws = joule = J
• Sähkötekniikassa joulea ei kuitenkaan käytetä
• Sähköenergian yksikkö on wattitunti = Wh ja
varsinkin sen kerrannaiset
– kilowattitunti = kWh = 1000 Wh
– megawattitunti = MWh = 1000 kWh
Sähköenergiamittari
• Johdotuskuvissa energiamittari eli kWh-mittari
esitetään samanlaisena kuin tehomittari.
• Mittarissa on sisäisesti toteutettu myös ajan
mittaus, jolloin mittari mittaakin energiaa.
• Kaaviokuvissa energiamittari voidaan esittää
myös kWh-mittarina.
kWh
3
8.4.2015
Puolisuora tehon mittaus
• Kun mitattava virta kasvaa tarpeeksi suureksi,
esim. pienjännitteellä > 63 A, sitä ei viedä
suoraan tehomittarin läpi.
• Mittarille menevä virta pienennetään
mittamuuntajalla yleensä välille 0…5 A.
• Mittamuuntaja toimii mittausanturina, joka
antaa tehomittarille sopivan suuruisen virran.
Virtamuuntaja
• Virran mittaamiseen käytettävä mittamuuntaja
on nimeltään virtamuuntaja.
• Virtamuuntajan muuntosuhde (Iensiö/Itoisio) voi olla
esimerkiksi:
–
–
–
–
–
100 A / 5 A (kerroin = 20)
150 A / 5 A (kerroin = 30)
200 A / 5 A (kerroin = 40)
250 A / 5 A (kerroin = 50)
400 A / 5 A (kerroin = 80)
• Tehomittarin mittaama teho pitää kertoa
virtamuuntajan muuntosuhteeseen perustuvalla
kertoimella, jotta saadaan kuorman teho.
4
8.4.2015
Puolisuora mittauskytkentä
(virta mitataan mittamuuntajan kautta)
– Virtamuuntajan ensiovirta = Iensio = Iprimaari
– Virtamuuntajan toisiovirta = Itoisio = Isekundaari
Iensio
Itoisio
jännite
kuorma
Epäsuora tehon mittaus
(virta ja jännite mitataan mittamuuntajien kautta)
• Kun mitattava jännite on tarpeeksi suuri, esim.
keskijännite 20 kV, sitä ei viedä suoraan
tehomittarille.
• Mittarille menevä jännite pienennetään
mittamuuntajalla esim. välille 0…100 V.
• Kun sekä virta että jännite pienennetään
tehomittarille mittamuuntajien avulla,
kyseessä on epäsuora mittaus.
5
8.4.2015
Mittamuuntajien piirrosmerkit
Virtamuuntaja
Iensio
Jännitemuuntaja
suurjännite
Itoisio
pienjännite
6