Счетчик электроэнергии: принцип работы, устройство, назначение

Принцип работы электросчетчика

В каждую электрическую сеть квартиры или частного дома подключается электросчетчик, учитывающий потребленную электроэнергию. Отличительной особенностью данного прибора является его последовательное подключение. Это позволяет определять в полном объеме количество тока, проходящего через его обмотки. Принцип работы электросчетчика зависит от того, к какому типу относится тот или иной прибор.

Какие виды электросчетчиков бывают

В быту используются три вида счетчиков:

  1. Механические или индукционные, несмотря на простоту и дешевизну, они отличаются большими погрешностями, невозможностью тарификации и другими недостатками.
  2. Электрон ные счетчики обладают явными преимуществами в виде высокой точности, удобного интерфейса и многих других полезных функций.
  3. Третий вид приборов учета относится к гибридным устройствам, в которых имеется механическая и электрон ная часть. Они используются достаточно редко, поэтому более подробно следует рассмотреть два первых типа электросчетчиков.

Принцип работы индукционного счетчика

Еще совсем недавно индукционные счетчики были неотъемлемой частью электрических сетей в квартирах. Счетное устройство в этих приборах представлено вращающимся алюминиевым диском и цифровыми барабанами, отображающими показатели расхода электроэнергии в реальном времени.

Принцип действия подобных устройств достаточно простой. Электромагнитное поле, возникающее в катушках счетчика, взаимодействует с диском, выполняющим функцию подвижного токопроводящего элемента. В однофазном индукционном счетчике выполняется параллельное подключение одной из катушек к обмотке напряжения, которая служит сетью переменного тока. Другая катушка подключается последовательно на участке между обмоткой тока или нагрузкой и генератором электроэнергии.

Действие токов, протекающих по обмоткам, приводит к созданию переменных магнитных потоков, пересекающих вращающийся диск. Их величина составляет пропорцию между потребляемым током и входным напряжением. В соответствии с законом электромагнитной индукции в самом диске происходит возникновение вихревых токов, протекающих по направлению магнитных потоков.

Вихревые токи и магнитные потоки начинают взаимодействовать между собой в диске. В результате, появляется электромеханическая сила, которая и приводит к созданию вращающегося момента. Таким образом, возникает пропорция между полученным вращающимся моментом и произведением двух магнитных потоков, возникающих в обмотках тока и напряжения, умноженных на синус сдвига фазы между ними.

Нормальная работа индукционного электросчетчика возможна только при условии фазового сдвига, равного 90 градусам. Такой сдвиг можно получить, разложив магнитный поток обмотки напряжения на две части. Получается, что диск прибора вращается с частотой, пропорциональной активно потребляемой мощности. Поэтому непосредственный расход электроэнергии будет находиться в пропорции с количеством оборотов диска. Полученные данные о потреблении передаются на механическое счетное устройство, ось которого связана с осью подвижного диска с помощью зубчатой передачи. Такая конструкция обеспечивает синхронное вращение обоих элементов.

Принцип работы электрон ного счетчика электроэнергии

До недавних пор все измерения потребленной электроэнергии осуществлялись с помощью индукционных счетчиков. Постепенно, с развитием микро электрон ики, произошел существенный сдвиг в деле совершенствования приборов учета и контроля потребляемой электроэнергии. Были созданы современные цифровые электрон ные системы управления с применением новейших микроконтроллеров. Это позволило многократно повысить точность измерений, а отсутствие механики значительно повысило надежность счетчика.

Для электрон ных электросчетчиков разработана специальная элементная база и методы обработки поступающей информации. После обработки цифровых данных стал возможен одновременный подсчет не только активной, но и реактивной мощности. Данный фактор приобретает важное значение при организации учета в трехфазных сетях. В результате, были созданы многотарифные электросчетчики, учитывающие накопленную энергию в течение определенного времени суток. Данные приборы способны автоматически определять тот или иной тариф.

Простейшая цифровая система на основе обычного микроконтроллера применяется в тех случаях, когда необходимо измерить импульсы, вывести информацию на дисплей и обеспечить защиту при аварийном сбое. Такие устройства являются цифровыми аналогами механических электросчетчиков. В этой системе поступление сигнала происходит через определенные трансформаторные датчики. Далее он идет на вход микросхемы-преобразователя.

Снятие частотного сигнала, поступающего на вход микроконтроллера, осуществляется на выходе микросхемы. Микроконтроллер подсчитывает все поступившие импульсы и преобразует их в полученное количество энергии (Вт*ч). Когда поступающие единицы накапливаются, их общее значение выводится на монитор и фиксируется во внутренней флэш-памяти на случай исчезновения напряжения в сети и других сбоев. Это позволяет вести непрерывный учет потребляемой электроэнергии.

Работает многотарифный электрон ный счетчик электроэнергии по собственному алгоритму. Последовательный интерфейс позволяет обмениваться информацией с внешним миром. С его помощью задаются тарифы, устанавливается и включается таймер времени, поступает информация о накопленной электроэнергии и т.д. Энергонезависимая оперативная память разделяется на 13 банков данных, сохраняющих информацию о количестве энергии, накопленной по разным тарифам. Первый банк учитывает всю энергию, накопленную от начала работы счетчика. В следующих 12 банках производится учет накоплений за 11 предыдущих месяцев и за текущий период.

Таким образом, принцип действия электросчетчика в электрон ном варианте, позволяет изменять тарифы в соответствии с заранее установленным расписанием. Через специальный разъем можно подключиться к прибору и выяснить объем электроэнергии, оплаченной потребителем.

Срок службы электросчетчика, когда нужно менять

Как снимать показания электросчетчика

Установка электросчетчика в квартире

Класс точности электросчетчика

Как самостоятельно проверить электросчетчик

Устройство и принцип работы цифрового электросчетчика

Для контроля затрат электричества в квартирах многоэтажек используется электронный счетчик электроэнергии. Подключение цифрового прибора осуществляется через общий трансформатор. В процессе работы счетчик постоянно измеряет мощность заданного участка сети и выводит ее величину в удобочитаемом виде.

Конструкция и принцип работы

Измерительный аппарат совместим с однофазными и трехфазными цепями переменного тока. Его конструкция представлена:

  • корпусом из термостойкого пластика или металла с клеммной колодкой;
  • дисплеем – ЖК-индикатором, где отображаются данные и время, или механическим;
  • источником запитки электронной схемы;
  • токовым трансформатором – выполняет функции измерителя;
  • микроконтроллером, преобразующим сигнал на входе в электрические величины;
  • телеметрическим выходом для интеграции с АСКУЭ;
  • часами – позволяют отслеживать реальное время и даты;

Через оптический порт можно запрограммировать цифровой счетчик.

Основные характеристики цифровых счетчиков

На территории РФ приборы начали применять с момента приватизации энергетической отрасли и подорожания электричества. Электронные устройства обладают рядом положительных характеристик:

  • точность показаний при быстрой перемене напряжения или его снижении;
  • учет электроэнергии по нескольким тарифам;
  • подсчет различных типов энергии с помощью одного аппарата;
  • одновременно замеряется мощность, количество и качество энергоресурсов;
  • хранение данных в памяти и наличие к ним пользовательского доступа;
  • предотвращение несанкционированного доступа и хищения электричества;
  • дистанционное снятие показаний и предварительный подсчет потерь;
  • совместимость с автоматическими сервисами коммерческого учета электроэнергии.

Прибор не могут взломать злоумышленники и подключиться к нему для кражи электричества. Интервал проверки изделия составляет 16 лет.

Отличия электронных счетчиков от индукционных

Индукционные модели работают по принципу создания электромагнитного поля в катушке и его взаимодействия с токопроводящим диском. Однофазный аппарат подключается к катушке-сети переменного тока параллельно. Магнитные потоки и вихревые токи взаимодействуют между собой только в диске. Индукционный счетчик будет функционировать нормально при фазовом сдвиге в 90 градусов. Энергозатраты зависят от интенсивности вращения диска, которая соответствует мощности потребления.

Принцип работы эл счетчика основывается на подсчетах мощности активного и реактивного типа. Это позволяет точно подсчитывать энергозатраты, если в помещении трехфазный тип подключения.

Индукционные модели считают расход по единому тарифу, цифровые приборы отслеживают параметры в зависимости от времени суток. Точность измерения нового счетчика – 1-й категории, традиционные выпускаются с классом точности 2,5.

По сравнению с индукционным цифровой счетчик на собственные нужды затрачивает минимум энергоресурсов. Традиционные устройства нельзя поставить снаружи, а электронные могут работать в условиях мороза, защищены от воздействия влаги и пыли.

Надежность показаний и необходимость ремонта

Качественный цифровой электросчетчик отличается высокой точностью. Проверить параметры без нарушения целостности корпуса и пломб можно так:

  1. После прекращения подачи напряжения индикатор останавливается. Если учет продолжается – устройство неисправно.
  2. Счетчик всегда жужжит при работе, о неполадках свидетельствует самоход.
  3. Показания искажаются при отключении всех бытовых приборов. Обязательно проверяется наличие самохода.

Тестирования лучше производить ночью, в условиях минимальной нагрузки на электросеть. Если самохода нет, импульсы индикатора отсутствуют на протяжении 15 минут. Импульс, возникший, когда подключение не произведено, означает поломку.

Заниматься ремонтом цифрового счетчика должны только сотрудники компании энергосбережения. Пользователь обращается в инстанцию для получения разрешения на проверку и замену аппарата.

Обозначение показателей цифрового счетчика

На основании данных электронного счетчика определяется несколько показаний:

  • Энергозатраты за конкретный временной период. Понадобится вычесть из конечных показаний начальные. При необходимости расчетные данные умножают на коэффициент трансформации;
  • Подключение бытовой техники и освещения в определенный момент. Устанавливается по загоранию/выключению светового индикатора.
  • Параметры мощности, величины проходящего тока, процессы перегрузки сети и счетчика.

Цифровые приборы можно запрограммировать на дневную и ночную тарификацию. Для этого достаточно выбрать время подсчета.

Критерии подбора

Перед покупкой устройства стоит обращать внимание на ряд параметров:

  • Допустимая величина тока. Цифровые модели рассчитаны на ток 5-60А, что подходит для квартир и частных домов.
  • Дата проверки. На трехфазном счетчике должна находится пломба не старше 1 года.
  • Количество пломб. Первое опломбирование делают государственные органы – отметку проставляют на кожухе. Вторая пломба на зажимной крышке – от предприятия энергоснабжения.
  • Опционал. Чем больше функций, тем дороже счетчик. Но внутренний тарификатор создает график нагрузки, а в журнале событий отмечается повышение и понижение напряжения в каждой фазе.
  • Обслуживание и гарантии. Качественные модели имеют большой гарантийный период. Сервисный центр бренда есть в городе покупателя.
  • Интервал проверки. Оптимально – от 10 до 16 лет.

Продавец обязан поставить печать на приборе и записать его стартовые показания.

Список лучших аппаратов учета

Потребители и профессиональные электрики рекомендуют несколько устройств.

Меркурий 201.8

Прочный бюджетный прибор с разрешением ЖК-экрана 7 разряда и классом точности 1. Рассчитан на сеть с напряжением 220-230 В и силой тока 5-80 А. Исправно работает в условиях жары и мороза при влажности до 90 %. Оснащен:

  • модульным корпусом;
  • измерительным токовым конвертером;
  • винтовыми клеммами;
  • светодиодной подсветкой зоны показаний.

Эксплуатационный срок модели – 30 лет, ревизионный – 16 лет.

Нева М. Т.123

Аппарат с рабочим напряжением 230 В и номинальным током 5 А. Гарантия изготовителя – 30 лет. Предназначен для измерения:

  • частоты напряжения в сети;
  • активной мощности электролинии;
  • показателей токового напряжения и силы.

Модель имеет 1 класс точности, может устанавливаться в офисах, домах, торговых залах и квартирах.

Энергомера CE102M S7 145-JV

Класс точности модели – 1. Она не подвергается климатическим, электромагнитным и механическим повреждениям. Устройство рассчитано на силу тока 5-60 А, рабочее напряжение 220-230 В. Может работать без сбоев при температуре от -45 до +70 градусов и влажности 98 %. Дополнительные возможности:

  • шпунт;
  • память энергонезависимого типа;
  • интерфейсы связи;
  • пользовательское перепрограммирование;
  • вывод данных за нужный период времени;
  • снятие информации без напряжения.

В память счетчика нельзя внести корректировки.

Электронные счетчики – это современные учетные аппараты с широкими функциональными возможностями. Они гарантируют точность измерений, отличаются надежностью и стойкостью к внешним воздействиям.

Цифровой электронный электросчетчик

Размер платы за электроэнергию зависит не только от количества подключенных приборов, но и от точности и типа счетчика. Один из самых надежных — электронный электросчетчик.

Суть работы любого счетчика заключается в измерении активной энергии и расчете потребления. В то же время имеются несколько вариантов конструкции счетчика. Данные приборы делятся:

  • В соответствии с принципом подключения — оборудование напрямую подключено или подключено в трансформаторную цепь.
  • В зависимости от измеряемых значений — однофазные и трехфазные.

  • По типу конструкции — механические, электронные и гибридные.
  • По числу тарифов — одно- или многотарифные.

Электронные устройства имеют ряд преимуществ: они более точны и позволяют использовать несколько цен на электроэнергию, при этом показания пересчитываются по этим ценам независимо от владельца.

Важно! Существуют также гибридные счетчики с цифровым интерфейсом и механическим вычислительным устройством, но используются они редко.

  • Уровень точности не менее 0,5S.
  • Соответствие требованиям ГОСТ Р (52320-2005, 52323-2005, 52425-2005).
  • Сертификат об утверждении типа.
  • Измерение и расчет активной и реактивной мощности (общая мощность для непрерывной работы), мощность в одном или двух направлениях (30-минутные приращения мощности).
  • Сохранять результаты измерений (на время не менее 35 дней) и информацию о состоянии измерительного прибора.
  • Наличие энергонезависимых часов, обеспечивающих точный показ даты и времени (с использованием внешней синхронизации с ежедневной точностью не менее ± 5,0 секунд в составе SOEV).
  • Поддержание автоматической коррекции времени.
  • Автоматическая самодиагностика через обобщенные сигналы в журнале событий.
  • Предотвращение несанкционированный доступ к информации и программному обеспечению.
  • Прибор должен обеспечивать работу в диапазоне температур, определяемых условиями эксплуатации. (-40 .. + 550С).
  • Среднее время наработки на отказ составляет не менее 35 000 часов.
  • Интервал тестирования — не менее 8 лет.

Принцип работы и схема подключения

Принцип работы счетчика основан на непосредственном измерении напряжения и тока: вся информация о потребляемой мощности подается в индикатор и сохраняется в памяти устройства.

Электронный электросчетчик имеет следующие преимущества:

  • Позволяет более точно считывать информацию, тем самым предотвращая большую погрешности измерения электроэнергии.
  • Его размер намного меньше механического.
  • Он может автоматически переключаться между тарифами без необходимости присутствия хозяина. Это существенно экономит средства.
  • Электронная модель проверяется каждые 4-16 лет. Это необходимо для проверки правильности исчисления. Проверка выполняется в рамках правил для обеспечения согласованности измерений.

Важно! Первая проверка выполняется на заводе-изготовителе, дата указана в паспорте прибора.

Помимо преимуществ имеются и некоторые недостатки. К ним относятся более высокие затраты на приобретение самого приборов и их ненадежность: несмотря на гарантию производителя, электронные модели приходится заменять чаще, чем механические модели. Последние работают в течение десятилетий, потому что их устройство очень простое, и ломаться, по сути, нечему.

Напряжение тока внутри счетчика преобразуется в электрические импульсы. Их количество варьируется в зависимости от входной энергии. То есть чем больше потребляемая мощность, тем больше импульсов получает и считает устройство.

Электронный счетчик вместе со счетным устройством имеет дисплей, который показывает изменения в потреблении тока, максимальных и минимальных значениях и других данных, требуемых владельцем.

Инструкция по применению

Инструкция по эксплуатации и монтажу содержит следующие пункты:

  • Прибор может устанавливать персонал, прошедший инструктаж по мерам безопасности и имеющий квалификационную группу по электробезопасности не ниже уровня III (электрическая установка до 1000 В).
  • Перед установкой надо извлечь прибор из транспортной упаковки и провести внешний осмотр.
  • Убедиться, что корпус и защитная крышка распределительной коробки не имеют значительных повреждений.
  • Установить счетчик на рабочем месте, снять защитную крышку распределительной коробки и подключить к цепи напряжения

Важно! Подключение к сети проводить только с отключением питания

  • Установить крышку распределительной коробки и закрепить ее двумя винтами.
  • Включить питание и убедиться, что счетчик включен: индикатор показывает значение энергии, учитываемое в текущей зоне.
  • Отметить в таблице дату установки и дату ввода в эксплуатацию.

Как самостоятельно проверить счетчик

Чтобы проверить работоспособность счетчика, нужно провести несколько шагов:

  1. Нужно убедиться, что прибор правильно подключен к сети 220 или 380 В в соответствии со схемой.
  2. Проверить, что диск не вращается произвольно. Для этого нужно отключить все автоматы в щитке и подождать некоторое время. Если счетчик все равно вращается, то он неисправен.
  3. Проверка намагниченности. Влияние магнита также меняет работу прибора. Проверить его наличие можно с помощью небольшой металлической иголкой или специальным прибором.

Электронный счетчик — дорогой, но точный прибор, который в дальнейшем поможет сэкономить на плате за электроэнергию. Сложность конструкции обеспечивает удобство работы, но также является причиной частых поломок.


Назначение, устройство, принцип работы счетчиков электрической энергии

Назначение, устройство, принцип работы

Для учета электрической энергии, выработанной на станциях и переданной потребителям, применяют счетчики электрической энергии. Их устанавливают на шинах генераторного напряжения, на отходящих линиях и на стороне НН понизительных подстанций потребителей. Для учета активной энергии применяют однофазные типов СО, СОУ или трехфазные индукционной системы типов САЗ (САЗУ), а для реактивной энергии — счетчики типов СР4 (СР4У). В обозначениях счетчиков буквы и цифры означают: С — счетчик, О — однофазный, А — активной энергии, Р — реактивной энергии, У — универсальный, 3 и 4 — для трех- и четырехпроводных сетей.
Обмотки счетчиков рассчитаны на включение непосредственна в сеть и через измерительные трансформаторы тока и напряжения. Счетчики для непосредственного включения изготовляются на 5, 10, 20, 30 и 50 А, а через трансформаторы тока — до 2000 А, вторичный номинальный ток счетчика при этом для всех случаев будет 5 А. Номинальные напряжения счетчиков для обмоток непосредственного включения: 127, 220 и 380 В, а через трансформаторы напряжения—100 В. При наличии трансформаторов счетчики можно подключать к шинам станций с рабочими напряжениями 500, 600 В или 3, 6, 10 и 35 кВ.
На однофазных трансформаторных подстанциях мощность 4 — 10 кВ-А, напряжением 6—10/0,23 кВ устанавливают счетчик активной энергии СО2М. Его присоединяют к трансформатору тока, установленному за однофазным трансформатором, поэтому он учитывает всю электроэнергию, проходящую через трансформатор. Счетчик имеет подогрев — тепловое сопротивление ПЭ-75.
На однотрансформаторных подстанциях потребителей напряжением 6—10/0,4 кВ, мощностью 100—250 кВ-А устанавливают трехфазные индукционные счетчики активной энергии типов СА4У или СА4И. Счетчики электроэнергии предназначены для четырехпроводной цепи и имеют семь выводов: по два для подключения к каждому из трех трансформаторов тока и один для подключения к нулевому проводу. Такие счетчики устанавливаются со стороны низкого напряжения силового трансформатора до шин, к которым подключены отходящие низковольтные линии, поэтому они учитывают всю электроэнергию, пропускаемую трансформатором.
Конструктивно механизм счетчика монтируется на литой стойке, расположенной в прямоугольном стальном или пластмассовом цоколе, закрывается пластмассовой крышкой. Универсальные счетчики имеют на лицевой стороне крышки съемный щиток и устройство для его опломбирования. Счетчики выпускаются, классом точности 2,0 за исключением счетчиков реактивной энергии непосредственного включения, которые имеют класс точности 3,0.
Устройство и принцип их работы рассмотрим на примере однофазного счетчика типа С0-2М (рисунок 1).
В пластмассовом корпусе расположен стальной сердечник 1, снабженный обмоткой напряжения. Она выполнена из большого числа витков провода малого диаметра и включается в цепь параллельно. Токовая обмотка 4 намотана на сердечник 5 и состоит из малого числа витков провода большого диаметра. Эта обмотка включается в цепь последовательно и рассчитана на номинальный ток 5 А. Между сердечниками имеется воздушный зазор, в котором может свободно вращаться алюминиевый диск 3, закрепленный на оси 2. Для регулировки счетчика служит установленный на стальной скобе постоянный магнит 7. Выводы обмоток подключаются к четырем клеммам б счетчика, которые закрываются крышкой и пломбируются.


Рисунок 1 – Электрический счетчик

При включении счетчика по его обмоткам текут токи, создающие магнитный поток в воздушном зазоре. Этот поток пересекает алюминиевый диск и индуктирует в нем вихревые токи. Взаимодействие токов в диске с магнитным потоком в обмотках вызывает появление механической силы, приводящей диск во вращение. Диск связан зубчатой передачей со счетным механизмом счетчика, дающим показания в кВт • ч.
В схеме включения однофазного счетчика (рисунок 2, а) фазный провод подключается к первой клемме Г (генераторный зажим), а нулевой провод — к третьей клемме Г. Провода, отходящие к электроприемникам, подключаются ко второй и четвертой клеммам, обозначенным буквой Н (нагрузка).
Для измерения расхода электроэнергии в трехфазных электроустановках можно воспользоваться тремя однофазными счетчиками, включенными в каждую фазу по схеме, приведенной на рисунок 2, б. При этом расход энергии определяется как сумма показаний трех счетчиков. Значительно удобнее, однако, пользоваться трехфазными счетчиками, которые представляют собой три однофазных счетчика, собранных в одном корпусе и имеющих общий счетный механизм.


Рисунок 2 – Схемы включения счетчиков:
а — однофазного, б — трёх однофазных в трёхфазную сеть, в — трехфазного

В схеме включения трехфазного трехэлементного счетчика типа СА4 (рисунок 2, в) три фазы подаются на зажимы Г, трехфазная нагрузка подключается на зажимы Н, а на зажимы О подается нулевой провод.
Схемы включения всегда приводятся на обратной стороне крышки счетчика любого типа, закрывающей контакты.
Токовая обмотка счетчика для установки в квартире рассчитана на номинальный ток 5 А, но в современных жилых домах имеются большие многокомнатные квартиры, которые потребляют значительно большую силу тока. В целом же по дому токовая нагрузка может доходить до нескольких сотен ампер. Ясно, что в цепь с такими токами счетчики непосредственно включать нельзя. Для понижения переменного электрического токи большой силы до значения, удобного для измерения стандартными измерительными приборами, предназначен трансформатор тока, или измерительный трансформатор.
Трансформатор тока типа ТК-20 (рисунок 3) имеет стальной сердечник 2 с обмотками. Первичная обмотка 3 с выводами Л1 и Л2 выполнена из провода большого сечения, рассчитанного на ток, который необходим для нормальной работы электроустановки. Вторичная обмотка 4 и выводы И1 и И2 вторичной обмотки подключены к клеммнику 1. Она имеет такое количество витков, чтобы при номинальном токе первичной обмотки в ней индуктировался ток 5 А.


Рисунок 3 – Трансформатор тока ТК-20

Трансформаторы тока выпускаются с разными коэффициентами трансформации: 10/5, 15/5, 20/5 А и применяются в зависимости от величины рабочего тока потребителя.
В настоящее время планируется введение в эксплуатацию систем автоматического учета потребления энергии. Создание таких систем стало возможным благодаря разработке электронных счетчиков. Например, счетчики электрической активной энергии электронные прямого включения типа «Энергия – 9» предназначены для учета электрической активной энергии в однофазных цепях переменного тока частотой 50 Гц, в зависимости от исполнения по одному или нескольким дифференцированным во времени тарифам.
Счетчики, в зависимости от исполнения, обеспечивают также:
– формирование базы данных, содержащей измерительную информацию;
– передачу интерфейсными каналами измерительной информации, хранимой в базе данных, устройствам учета электрической энергии высшего уровня.
Область применения счетчиков – учет электрической энергии на промышленных (мелкомоторных) предприятиях и в коммунально бытовой сфере в условиях применения дифференцированных во времени тарифов на электрическую энергию.
Счетчики, имеющие последовательный интерфейс и телеметрический импульсный выход могут быть применены в автоматизированных системах учета и контроля электрической энергии.

В схеме включения однофазного счетчика совместно с трансформатором тока (рисунок 4, а) первичная обмотка трансформатора Л1 — Л2 включена последовательно в линейный провод с большим током, а токовая обмотка счетчика подключена ко вторичной обмотке трансформатора тока (выводы И1 — И2). Как и в обычной схеме, обмотка напряжения должна быть подключена к фазному и нулевому проводу. С этой целью на схеме между выводами Л1 и И1 сделана перемычка, а третий зажим счетчика соединен с нулевым проводом.
Схемы включения трех однофазных, а также одного трехфазного счетчика совместно с трансформаторами тока приведены на рисунок 4, 6, в.
В случае, если счетчик работает с трансформатором тока, для определения действительного расхода электроэнергии необходимо расход, показанный счетчиком, умножить на коэффициент трансформации измерительного трансформатора.


Рисунок 4 – Схемы включения счетчиков с трансформаторами тока:
а — однофазного, б—трехфазного, в — трех однофазных в трехфазную сеть

Как устроен и работает электронный счетчик электроэнергии

Основное назначение этого прибора сводится к постоянному измерению потребляемой мощности контролируемого участка электрической схемы и отображению ее величины в удобном для человека виде. Элементная база использует твердотельные электронные компоненты, работающие на полупроводниках или микропроцессорных конструкциях.

Такие приборы выпускают для работы с цепями тока:

1. постоянной величины;

2. синусоидальной гармонической формы.

Приборы учета электроэнергии постоянного тока работают только на промышленных предприятиях, эксплуатирующих мощное оборудование с большим потреблением постоянной мощности (электрифицированный железнодорожный транспорт, электромобили…). В бытовых целях они не используются, выпускаются ограниченными партиями. Поэтому в дальнейшем материале этой статьи их рассматривать не будем, хотя принцип их работы отличается от моделей, работающих на переменном токе, в основном конструкцией датчиков тока и напряжения.

Электронные счетчики мощности переменного тока изготавливаются для учета энергии электрических устройств:

1. с однофазной системой напряжения;

2. в трехфазных цепях.

Конструкция электронного счетчика

Вся элементная база располагается внутри корпуса, снабженного:

клеммной колодкой для подключения электрических проводов;

панелью ЖКИ дисплея;

органами управления работой и передачи информации от прибора;

печатной платой с твердотельными элементами;

Внешний вид и основные пользовательские настройки одной из многочисленных моделей подобных устройств, выпускаемых на предприятиях республики Беларусь, представлен на картинке.

Работоспособность такого электросчетчика подтверждается:

нанесенным клеймом поверителя, подтверждающим прохождение метрологической поверки прибора на испытательном стенде и оценке его характеристик в пределах заявленного производителем класса точности;

ненарушенной пломбой предприятия энергонадзора, ответственного за правильное подключение счетчика к электрической схеме.

Внутренний вид плат подобного прибора показан на картинке.

Здесь нет никаких движущихся и индукционных механизмов. А наличие трех встроенных трансформаторов тока, используемых в качестве датчиков с таким же количеством явно просматриваемых каналов на монтажной плате, свидетельствуют о трехфазной работе этого устройства.

Электротехнические процессы, учитываемые электронным счетчиком

Работа внутренних алгоритмов трехфазных или однофазных конструкций происходит по одним и тем же законам, за исключением того, что в 3-х фазном, более сложном устройстве, идет геометрическое суммирование величин каждого из трех составляющих каналов.

Поэтому принципы работы электронного счетчика будем преимущественно рассматривать на примере однофазной модели. Для этого вспомним основные законы электротехники, связанные с мощностью.

Ее полная величина определяется составляющими:

реактивной (суммы индуктивной и емкостной нагрузок).

Ток, протекающий по общей цепи однофазной сети, одинаков на всех участках, а падение напряжения на каждом ее элементе зависит от вида сопротивления и его величины. На активном сопротивлении оно совпадает с вектором проходящего тока по направлению, а на реактивном отклоняется в сторону. Причем на индуктивности оно опережает ток по углу, а на емкости — отстает.

Электронные счетчики способны учитывать и отображать полную мощность и ее активную и реактивную величину. Для этого производятся замеры векторов тока с напряжением, подведенных на его вход. По значению отклонения угла между этими входящими величинами определяется и рассчитывается характер нагрузки, предоставляется информация обо всех ее составляющих.

В различных конструкциях электронных счетчиков набор функций неодинаков и может значительно отличаться своим назначением. Этим они кардинально выделяются от своих индукционных аналогов, которые работают на основе взаимодействия электромагнитных полей и сил индукции, вызывающих вращение тонкого алюминиевого диска. Конструктивно они способны замерять только активную или реактивную мощность в однофазной либо трехфазной цепи, а значение полной — приходится вычислять отдельно вручную.

Принцип измерения мощности электронным счетчиком

Схема работы простого прибора учета с выходными преобразователями показана на рисунке.

В нем для замера мощности используются простые датчики:

тока на основе обычного шунта, через который пропускается фаза цепи;

напряжения, работающего по схеме широко известного делителя.

Сигнал, снимаемый таким датчиками, мал и его увеличивают с помощью электронных усилителей тока и напряжения, после которых происходит аналогово-цифровая обработка для дальнейшего преобразования сигналов и их перемножения с целью получения величины, пропорциональной значению потребляемой мощности.

Далее производится фильтрация оцифрованного сигнала и вывод на устройства:

Применяемые в этом схеме входные датчики электрических величин не обеспечивают измерения с высоким классом точности векторов тока и напряжения, а, соответственно, и расчет мощности. Эта функция лучше реализуется измерительными трансформаторами.

Схема работы однофазного электронного счетчика

В ней измерительный ТТ включен в разрыв фазного провода потребителя, а ТН подключен к фазе и нулю.

Сигналы с обоих трансформаторов не нуждаются в усилении и направляются по своим каналам на блок АЦП, осуществляющий преобразование их в цифровой код мощности и частоты. Дальнейшие преобразования выполняет микроконтроллер, осуществляющий управление:

ОЗУ — оперативным запоминающим устройством.

Через ОЗУ выходной сигнал может передаваться дальше в канал информации, например, с помощью оптического порта.

Функциональные возможности электронных счетчиков

Низкая погрешность измерения мощности, оцениваемая классом точности 0,5 S или 02 S разрешает эксплуатировать эти приборы в целях коммерческого учета использованной электроэнергии.

Конструкции, предназначенные для замеров в трехфазных схемах, могут работать в трех или четырехпроводных электрических цепях.

Электронный счетчик может непосредственно подключаться к действующему оборудованию или иметь конструкцию, позволяющую использовать промежуточные, например, высоковольтные измерительные трансформаторы. В последнем случае, как правило, осуществляется автоматический перерасчет измеряемых вторичных величин в первичные значения тока, напряжения и мощности, включая активную и реактивную составляющие.

Счетчик фиксирует направление полной мощности со всеми ее составляющими в прямом и обратном направлении, хранит эту информацию с привязкой ко времени. При этом пользователю можно снимать показания энергии по ее приращению за определенный период времени, например, текущие или выбранные из календаря сутки, месяц или год либо — накоплению на определенное назначенное время.

Фиксация значений активной и реактивной мощности за определенный период, например, 3 или 30 минут, как и быстрый вызов ее максимальных значений в течение месяца значительно облегчает анализ работы энергетического оборудования.

В любой момент можно просмотреть мгновенные показатели активного и реактивного потребления, действующего тока, напряжения, частоты в каждой фазе.

Наличие функции многотарифного учета энергии с использованием нескольких каналов передачи информации расширяет условия коммерческого применения. При этом создаются тарифы для определенного времени, например, каждого получаса выходного либо рабочего дня по сезонам или месяцам года.

Для удобства работы пользователя на дисплее выводится рабочее меню, между пунктами которого можно перемещаться, используя рядом расположенные органы управления.

Электронный счетчик электроэнергии позволяет не только считывать информацию непосредственно с дисплея, но и просматривать ее через удаленный компьютер, а также осуществлять ввод дополнительных данных или их программирование через оптический порт.

Защита информации

Установка пломб на счетчик производится в два этапа:

1. на первом уровне доступ внутрь корпуса прибора запрещается службой технического контроля завода после изготовления счетчика и прохождения им государственной поверки;

2. на втором уровне пломбирования блокируется доступ к клеммам и подключенным проводам представителем энергоснабжающей организации или энергонадзора.

Все события снятия и установки крышки оборудованы сигнализацией, срабатывание которой фиксируется в памяти журнала событий с привязкой ко времени и дате.

Система паролей предусматривает ограничение пользователей к доступу информации и может содержать до пяти ограничений.

Нулевой уровень полностью снимает ограничения и позволяет просматривать все данные местно или удаленно, синхронизировать время, корректировать показания.

Первый уровень пароля дополнительного доступа предоставляется работникам монтажной или эксплуатационной организации систем АСКУЭ для наладки оборудования и записи параметров, не оказывающих влияние на коммерческие характеристики.

Второй уровень пароля основного доступа назначается ответственным работником энергонадзора на счетчике, прошедшем наладку и полностью подготовленном к работе.

Третий уровень основного доступа дается работникам энергонадзора, осуществляющим снятие и установку крышки со счетчика для доступа к его клеммным зажимам или проведению удаленных операций через оптический порт.

Четвертый уровень предоставляет возможности установки аппаратных ключей на плату, удаление всех установленных пломб и возможность работы через оптический порт для усовершенствования конфигурации, замены калибровочных коэффициентов.

Приведенный перечень возможностей, которыми обладает электронный счетчик электроэнергии, является общим, обзорным. Он может выставляться индивидуально и отличаться даже на каждой модели одного производителя.

Искусственный интеллект нашего сайта решил, что эти статьи вам будут особенно полезны:

Назначение электрического счетчика

К электросчетчикам, стоящим в каждой квартире, все давно привыкли. По их показаниям мы определяем, сколько электроэнергии «сожгли» и какую сумму должны заплатить энергетикам. Но если пользоваться этими устройствами умеют почти все, то выбрать подходящий прибор для установки или замены устаревшего сможет не каждый.

Тем не менее подобрать счетчик электроэнергии совсем несложно – достаточно разобраться в том, какие они бывают и чем отличаются друг от друга.

Содержание статьи:

Назначение и принцип работы

Электрический счетчик предназначен для учета пройденного через него количества электроэнергии, которая измеряется в Вт/ч (ватт в час). Иными словами, по показаниям счетчика вы узнаете, сколько должны заплатить энергетикам за использованную электроэнергию.

Поскольку 1 Вт – единица не особо большая, в быту принято применять ее с кратной приставкой «кило», а количество электроэнергии в киловаттах, умноженных на часы (1 кВт/ч = 1000 Вт/ч). Практически все бытовые электросчетчики переменного тока оперируют именно такой величиной.

Разберемся, как работает счетчик. Независимо от типа все приборы учета используют принцип магнитной индукции, которая тем сильнее, чем выше питающее напряжение и ток, протекающий через прибор. Что касается типов электросчетчиков, то их три варианта:

  1. Механические. Их еще называют индукционными. Имеют две катушки – токовую и напряжения. В поле катушек помещен металлический (обычно алюминиевый) диск, в котором наводятся вихревые токи, заставляющие этот диск вращаться. Чем выше питающее напряжение и ток, тем сильнее поле и выше скорость вращения диска. Учет электроэнергии в этом случае производится при помощи механического счетного устройства – колесиков и шестеренок, связанных с диском.
  2. Электронные. В этих конструкциях тоже используются ток и напряжение, но их величины преобразуются в импульсы, количество которых в единицу времени зависит от потребляемой энергии. Эти импульсы поступают на электронную схему подсчета, данные заносятся в память и выводятся на цифровой дисплей.
  3. Электронно-механические. Количество энергии в этих устройствах также преобразуется в импульсы, но последние поступают на шаговый двигатель, приводящий в действие обычное механическое счетное устройство.

Слева направо: механический (индукционный), электронный и электронно-механический счетчик электроэнергии

Преимущества и недостатки типов

Несмотря на одно назначение, счетчики различных типов сильно различаются не только по конструкции, но и по функционалу. Для того чтобы правильно выбрать прибор учета в каждой конкретной ситуации, необходимо эти различия знать:

  1. Механические. Просты по конструкции, долговечны, имеют невысокую стоимость. К недостаткам можно отнести однотарифность, низкую точность, плохую защиту от саботажа (краж), невозможность дистанционного управления и передачи данных. Устанавливаться они должны строго вертикально и не любят пыли, поскольку начинают неизбежно «врать».
  2. Электронные и электронно-механические. Имеют широкий функционал, высокую точность, хорошую защиту от саботажа. Возможны многотарифность, накопление и дистанционная передача данных, учет реактивной энергии. Поверять такие устройства нужно не чаще чем раз в 4-15 лет. К недостаткам чисто электронных типов можно отнести невозможность их работы при минусовых температурах (замерзает ЖК-дисплей).

Основные критерии выбора

На сегодняшний день ассортимент электросчетчиков настолько широк, что несложно и потеряться. Различные типы и мощности, классы точности, цены, в конце концов. Но выбирать все равно придется самому, поскольку консультироваться не у кого. Энергетикам и продавцам безразличны ваши расходы и проблемы.

Главное – им удобно и выгодно. Советоваться с соседом тоже бесполезно – велика вероятность, что он не разбирается в этом вопросе, но никогда в этом не признается. В лучшем случае посоветует то, что сам купил.

Выбор по типу

Тут сразу стоит оговориться – несмотря на всю привлекательность механических электросчетчиков, приобретать их не стоит. Ни новых, ни подержанных. Во-первых, их точность и защита от саботажа не отвечают сегодняшним требованиям энергетических компаний, и электрики просто откажутся его устанавливать. Даже если вы произведете установку такого устройства своими силами (дело нехитрое для любого рядового электромонтера-самоучки), то вам его никто не опломбирует.

Ну а если все-таки получится, то нет никакой гарантии, что через месяц-два все это не всплывет, и вас не попросят сменить механическое устройство на электронное.

Во-вторых, такой счетчик, даже полностью исправный, просто не пройдет очередную поверку по точности. Оставшийся выбор невелик – электронный или электронно-механический. Если вы живете в холодной климатической зоне или собрались устанавливать прибор учета на улице (в частных домах такое требование не редкость), то не стоит брать устройство с электронным дисплеем.

Все они выполнены по технологии ЖК и уже при нулевой температуре тухнут, хотя, отогревшись, полностью восстанавливают работоспособность.

В остальном электронный от электронно-механического лично для вас отличается лишь более высокой стоимостью.

Функционал счетчика

На функциональность стоит обратить особое внимание, поскольку от этого напрямую зависит ваш бюджет. Сделав неправильный выбор, вы либо сильно переплатите за бесполезные для вас, но весьма дорогостоящие функции, либо будете вынуждены через год-два, а то и сразу же покупать новое устройство. На что стоит обратить внимание:

  • Многотарифность. Электросчетчик может считать количество энергии в одном режиме, а может переключаться между двумя и более тарифами. Если ваш поставщик поддерживает, к примеру, ночной тариф, и вы можете этим воспользоваться, то имеет смысл взять многотарифный прибор. Но если тариф один или ночью вы предпочитаете спать, а холодильник все равно работает круглые сутки, то смысла переплачивать за эту функцию нет. Не нужен он и в том случае, если разница между ночным и дневным тарифами невелика – установка более дорогого устройства просто не окупится.
  • Дистанционная передача данных. Тут тоже все упирается в возможности и требования поставщика энергии. Если он снимает показания дистанционно, а не использует для этой цели контролеров, то может потребовать установку счетчика с возможностью дистанционного управления. Кстати, по этой же линии электросеть сможет отключить вашу квартиру или дом за неуплату. Для вас, конечно, эта функция бесполезна, но прежде чем идти в магазин, стоит уточнить у энергетиков, не является ли дистанционная передача показаний обязательной.

Количество фаз

Существуют однофазные и трехфазные приборы учета. Первые нередко называют двухфазными, но это неверно – таких счетчиков не существует, поскольку сетей с двумя фазами просто нет. Если ваша квартира получает питание по двум проводам, то достаточно обычного однофазного электросчетчика. Но если вы пользуетесь трехфазным оборудованием, то придется купить многофазный прибор, хотя он и стоит много дороже.

Номинальная мощность

Тут выбор зависит от потребляемой вами мощности. Если у вас обычная квартира, то общая мощность электроприборов едва ли будет превышать 10 кВт. При напряжении в 220 В это будет соответствовать току в 45 А.

В этом случае счетчика на 50-60 А (указывается на корпусе и в сопроводительной документации) более чем достаточно. Если вы решаете вопрос, какой электросчетчик лучше поставить в частный дом, в котором несколько бойлеров и даже есть своя мастерская, то, возможно, ответом на него будет стоамперный прибор учета.

Этот счетчик выдерживает ток до 50 А и может работать с нагрузкой, потребляющей до 11 кВт

Погрешность измерения

Согласно существующим правилам, погрешность измерения приборами учета не должна превышать 2%. Именно по этой причине энергетики в обязательном порядке осуществляют замену механических счетчиков электронными. Сегодня существуют приборы с погрешностью и 2, и 1.5, и 1 и даже 0.5%.

Во-первых, чем выше точность, тем дороже счетчик. Во-вторых, чем выше погрешность прибора, тем ниже его чувствительность. Если, к примеру, счетчик с точностью 2-2.5% не «увидит» зарядное устройство вашего мобильника, то высокоточный прибор не только посчитает электроэнергию, потраченную компьютером или телевизором в ждущем режиме, но и может реагировать на ток утечки в электропроводке!

Вполне понятно, какой счетчик электроэнергии лучше поставить в квартире — с максимально допустимой энергетиками погрешностью. Он и стоит дешевле, и платить за электроэнергию вы будете чуть меньше.

Чудо-приборы с пультами ДУ

Как это ни дико выглядит, но в Интернете и даже в реальных магазинах можно встретить электросчетчик… с пультом дистанционного управления. При помощи этого пульта вы можете дистанционно останавливать прибор или заставлять считать по другому тарифу.

На пороге контролер? Одно нажатие на брелок в кармане, и счетчик в норме. Не жизнь, а малина! Трудно сказать, как организации, клепающие такую продукцию, сосуществуют с законом, да это и не суть важно. Вопрос в другом: нужен лично вам такой прибор учета или нет?

Как заявляет производитель, и счетчики, и пломбы на них внешне ничем не отличаются от оригинальных. Но по заявлениям самих работников энергонадзора, они эти счетчики вычисляют влет. Причем как визуально, так и при помощи специальной аппаратуры, умещающейся в кармане. Штрафы в нашей стране за хищение электроэнергии жуткие – можете сами узнать в том же Интернете.

В случае вашего «провала» энергетики снимут с вас последние штаны и, в общем, будут не так уж и неправы. Но предположим, что электрики шутят и выявить подобный прибор не в состоянии.

Средний межповерочный интервал электросчетчика – 5 лет. По истечении этого срока у вас два варианта. Первый – нужно этот счетчик у самого себя украсть, написать заявление о хищении и отправляться в магазин за новым.

Промежуток времени между «кражей» и установкой нового прибора энергетиками вам придется, ясное дело, сидеть без света. Ну и если полиция найдет вора, то он (то есть вы) будет отвечать за ложное заявление. Второй вариант – сдать это чудо техники на поверку. Но если электрики не имеют права вскрывать кожух электросчетчика, то поверочная организация разберет его до винтика и ваш волшебный выключатель, конечно, вычислит.

Все это безобразие будет отражено в протоколе поверки, сам протокол сперва попадет в руки вашим поставщикам электроэнергии, а после и в суд. Суд, в свою очередь, накрутит по полной программе, так что штраф за 5 лет хищений вы будете выплачивать полжизни. Вот и думайте – покупать такой счетчик, который, кстати, стоит раза в 2-3 дороже обычного, или не стоит.

Стоимость электросчетчика

Имеется в виду нормальный законопослушный прибор, а не со встроенными особенностями типа пультов ДУ. Тут все будет зависеть от количества фаз, типа счетчика и его функционала. Самый простой однотарифный электронно-механический однофазный счетчик стоит относительно немного – в районе 700-800 р.

Но практически любая дополнительная функция повышает стоимость весьма существенно. Второй тариф, к примеру, запросто может эту сумму удвоить.

Смена механики на электронный дисплей – еще процентов 20 стоимости. За самый же навороченный, четырехтарифный, да еще и с дистанционной передачей данных прибор с вас могут затребовать 2000 р. и более. Это столько же, сколько стоит обычный трехфазный.

Из всего вышесказанного несложно сделать вывод – к выбору электросчетчика нужно подходить максимально ответственно. Любая невостребованная вами функция – немалая копеечка, выброшенная на ветер. А как говорится, если нет разницы, зачем платить больше?

Читайте также:  Обработка древесины от гниения своими руками
Ссылка на основную публикацию