Теорема Блонделя

Теорема Блонделя, названная в честь ее первооткрывателя, французского инженера-электрика Андре Блонделя , является результатом его попытки упростить как измерение электрической энергии , так и проверку таких измерений.

Результатом является простое правило, которое определяет минимальное количество счетчиков ватт-часов, необходимое для измерения потребления энергии в любой системе электрических проводников .

Теорема утверждает, что мощность, подаваемая в систему из N проводников, равна алгебраической сумме мощности, измеренной N ваттметрами. N ваттметров соединены отдельно таким образом, что каждый из них измеряет уровень тока в одном из N проводников и уровень потенциала между этим проводником и общей точкой. При дальнейшем упрощении, если эта общая точка расположена на одном из проводников, счетчик этого проводника можно удалить, и потребуется только N-1 счетчик. Счетчик электроэнергии — это ваттметр , измерения которого интегрируются с течением времени, поэтому теорема применима и к счетчикам ватт-часов . ^[1] Блондель написал статью о своих результатах, которая была представлена ​​на Международном электрическом конгрессе, состоявшемся в Чикаго в 1893 году. Хотя он не присутствовал на конгрессе, его статья включена в опубликованные Труды. ^[2]

Вместо использования отдельных счетчиков N-1 счетчики объединяются в один корпус для коммерческих целей, таких как измерение энергии, поставляемой в дома и предприятия. Каждая пара из измерительного блока тока и измерительного блока потенциала затем называется статором или элементом. Таким образом, например, счетчик для четырехпроводной сети будет включать три элемента. Теорема Блонделя упрощает работу работника электросетевого хозяйства, указывая, что N-проводная сеть будет правильно измерена счетчиком с элементом N-1. К сожалению, у таких работников возникает путаница из-за существования счетчиков, которые не содержат аккуратных пар из отдельных измерительных блоков потенциала с отдельными измерительными блоками тока. Например, счетчик ранее использовался для четырехпроводных сетей, содержащих две потенциальные катушки и три токовые катушки, и назывался счетчиком с 2,5 элементами.

Счетчики электроэнергии, которые соответствуют требованиям элементов N-1 для обслуживания с проводом N, часто называются совместимыми с Blondel . Эта маркировка идентифицирует счетчик как тот, который будет измерять правильно при любых условиях при правильной установке. Однако счетчик не обязательно должен соответствовать Blondel, чтобы обеспечивать достаточно точные измерения, и отраслевая практика часто включает использование таких несовместимых счетчиков. Счетчик формы 2S широко используется для учета в жилых трехпроводных службах, несмотря на то, что он не соответствует таким службам. Эта обычная жилая служба состоит из двух проводов по 120 вольт и одного нейтрального провода . Счетчику, соответствующему Blondel, для такой службы понадобятся два элемента (и пятиконтактная розетка для подключения такого счетчика), но счетчик 2S является счетчиком с одним элементом. Счетчик 2S включает в себя одно устройство для измерения потенциала (катушку или вольтметр ) и два устройства для измерения тока. Устройства для измерения тока обеспечивают измерение, равное половине фактического значения тока. Комбинация одной потенциальной катушки и двух так называемых половинных катушек обеспечивает высокоточное измерение в большинстве условий. Счетчик использовался с первых дней электротехнической промышленности. Преимуществами были более низкая стоимость одной потенциальной катушки и избежание помех между двумя элементами, приводящими в движение один диск в индукционном счетчике. Для линейных нагрузок счетчик соответствует требованиям Блонделя. Такие нагрузки представляют собой двухпроводные нагрузки, и достаточно одноэлементного счетчика. Несоответствие счетчика возникает при измерении линейных нагрузок. Конструкция счетчика аппроксимирует двухэлементное измерение путем объединения половинного значения тока со значением потенциала линейных соединений. Линейный потенциал в два раза больше линейных соединений, если два линейных соединения точно сбалансированы. Затем удвоенный потенциал, умноженный на половину тока, аппроксимирует фактическое значение мощности с равенством при сбалансированном потенциале. В случае линейных нагрузок удвоенное половинное значение тока, умноженное на значение потенциала, равно фактической мощности. Ошибка возникает, если потенциалы двух линий к нейтрали не сбалансированы и если нагрузки линии к нейтрали распределены неравномерно. Эта ошибка определяется как 0,5(V1-V2)(I1-I2), где V1 и I1 — это потенциал и ток, подключенные между одной линией и нейтралью, а V2 и I2 — это потенциал и ток, подключенные между другой линией и нейтралью. ^[1] Поскольку в отрасли обычно поддерживается пятипроцентная точность в потенциале, ошибка будет приемлемо низкой, если нагрузки не сильно несбалансированы.

Этот же счетчик был модифицирован или установлен в модифицированных розетках и использовался для двухпроводных услуг 120 вольт (перемаркирован как 2W на лицевой стороне счетчика). Модификация размещает две полукатушки последовательно, так что создается полная катушка. В таких установках одноэлементный счетчик соответствует стандарту Блонделя. Существует также трехпроводная версия 240/480 вольт, которая не соответствует стандарту Блонделя. Также используются трехфазные счетчики, которые не соответствуют стандарту Блонделя, такие как формы 14S и 15S, но их можно легко заменить современными счетчиками, и их можно считать устаревшими.