Принцип работы электросчетчика: импульсный, индукционный и трехфазный

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:

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.

Читайте также:  Как проверить реле: четырех- и пятиконтактное, порядок проверки тестером

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

Обзор и устройство современных счётчиков электроэнергии

За последнее время на смену индукционным счётчикам электроэнергии пришли электронные. В данных счётчиках счётный механизм приводится во вращение не с помощью катушек напряжения и тока, а с помощью специализированной электроники. Кроме того, средством счёта и отображения показаний может являться микроконтроллер и цифровой дисплей соответственно. Всё это позволило сократить габаритные размеры приборов, а также, снизить их стоимость.

В состав практически любого электронного счётчика входит одна или несколько специализированных вычислительных микросхем, выполняющие основные функции по преобразованию и измерению. На вход такой микросхемы поступает информация о напряжении и силе тока с соответствующих датчиков в аналоговом виде. Внутри микросхемы данная информация оцифровывается и преобразуется определённым образом. В результате, на выходе микросхемы формируются импульсные сигналы, частота которых пропорциональна текущей потребляемой мощности нагрузки, подключенной к счётчику. Импульсы поступают на счётный механизм, который представляет собой электромагнит, согласованный с зубчатыми передачами на колёсики с цифрами. В случае с более дорогостоящими счётчиками с цифровым дисплеем применяется дополнительный микроконтроллер. Он подключается к вышесказанной микросхеме и к цифровому дисплею по определённому интерфейсу, ведёт накопление результата измерения электроэнергии в энергонезависимую память, а также, обеспечивает дополнительный функционал прибора.

Рассмотрим несколько подобных микросхем и моделей счётчиков, которые мне попадались под руку.

Ниже на рисунке в разобранном виде изображён один из наиболее дешёвых и популярных однофазных счётчиков «НЕВА 103». Как видно из рисунка, устройство счётчика довольно простое. Основная плата состоит из специализированной микросхемы, её обвески и узла стабилизатора питания на основе балластового конденсатора. На дополнительной плате размещён светодиод, индицирующий потребляемую нагрузку. В данном случае – 3200 импульсов на 1 кВт*ч. Также есть возможность снимать импульсы с зелёного клеммника, расположенного вверху счётчика. Счётный механизм состоит из семи колёсиков с цифрами, редуктора и электромагнита. На нём отображается посчитанная электроэнергия с точностью до десятых кВт*ч. Как видно из рисунка, редуктор имеет передаточное отношение 200:1. По моим замечаниям, это означает «200 импульсов на 1 кВт*ч». То есть, 200 импульсов, поданных на электромагнит, поспособствуют прокрутке последнего красного колёсика на 1 полный оборот. Это соотношение кратно соотношению для светодиодного индикатора, что весьма не случайно. Редуктор с электромагнитом размещён в металлической коробке под двумя экранами с целью защиты от вмешательства внешним магнитным полем.

В данной модели счётчика применяется микросхема ADE7754. Рассмотрим её структуру.

На пины 5 и 6 поступает аналоговый сигнал с токового шунта, который расположен на первой и второй клеммах счётчика (на фотографии в этом месте видно повреждение). На пины 8 и 7 поступает аналоговый сигнал, пропорциональный напряжению в сети. Через пины 16 и 15 есть возможность устанавливать усиление внутреннего операционного усилителя, отвечающий за ток. Оба сигнала с помощью узлов АЦП преобразуются в цифровой вид и, проходя определённую коррекцию и фильтрацию, поступают на умножитель. Умножитель перемножает эти два сигнала, в результате чего, согласно законам физики, на его выходе получается информация о текущей потребляемой мощности. Данный сигнал поступает на специализированный преобразователь, который формирует готовые импульсы на счётное устройство (пины 23 и 24) и на контрольный светодиод и счётный выход (пин 22). Через пины 12, 13 и 14 конфигурируются частотные множители и режимы вышеперечисленных импульсов.

Стандартная схема обвески практически представляет собой схему рассматриваемого счётчика.

Общий минусовой провод соединён с нулём 220В. Фаза поступает на пин 8 через делитель на резисторах, служащий для снижения уровня измеряемого напряжения. Сигнал с шунта поступает на соответствующие входы микросхемы также через резисторы. В данной схеме, предназначенной для теста, конфигурационные пины 12-14 подключены к логической единице. В зависимости от модели счётчика, они могут иметь разную конфигурацию. В данном кратком обзоре эта информация не столь важна. Светодиодный индикатор подключен к соответствующему пину последовательно вместе с оптической развязкой, на другой стороне которой подключается клеммник для снятия счётной информации (К7 и К8).

Из этого же семейства микросхем существуют похожие аналоги для трёхфазных измерений. Вероятнее всего, они встраиваются в дешёвые трёхфазные счётчики. В качестве примера на рисунке ниже представлена структура одной из таких микросхем, а именно ADE7752.

Вместо двух узлов АЦП, здесь применено их 6: по 2 на каждую фазу. Минусовые входы ОУ напряжения объединены вместе и выводятся на пин 13 (ноль). Каждая из трёх фаз подключается к своему плюсовому входу ОУ (пины 14, 15, 16). Сигналы с токовых шунтов по каждой фазе подключаются по аналогии с предыдущим примером. По каждой из трёх фаз с помощью трёх умножителей выделяется сигнал, характеризующий текущую мощность. Эти сигналы, кроме фильтров, проходят через дополнительные узлы, которые активируются через пин 17 и служат для включения операции математического модуля. Затем эти три сигнала суммируются, получая, таким образом, суммарную потребляемую мощность по всем фазам. В зависимости от двоичной конфигурации пина 17, сумматор суммирует либо абсолютные значения трёх сигналов, либо их модули. Это необходимо для тех или иных тонкостей измерения электроэнергии, подробности которых здесь не рассматриваются. Данный сигнал поступает на преобразователь, аналогичный предыдущему примеру с однофазным измерителем. Его интерфейс также практически аналогичен.

Стоит отметить, что вышеописанные микросхемы служат для измерения активной энергии. Более дорогие счётчики способны измерять как активную, так и реактивную энергию. Рассмотрим, например, микросхему ADE7754. Как видно из рисунка ниже, её структура намного сложнее структуры микросхем из предыдущих примеров.

Микросхема измеряет активную и реактивную трёхфазную электроэнергию, имеет SPI интерфейс для подключения микроконтроллера и выход CF (пин 1) для внешней регистрации активной электроэнергии. Вся остальная информация с микросхемы считывается микроконтроллером через интерфейс. Через него же осуществляется конфигурация микросхемы, в частности, установка многочисленных констант, отражённых на структурной схеме. Как следствие, данная микросхема, в отличие от предыдущих двух примеров, не является автономной, и для построения счётчика на базе этой микросхемы требуется микроконтроллер. Можно зрительно в структурной схеме пронаблюдать узлы, отвечающие по отдельности за измерение активной и реактивной энергии. Здесь всё гораздо сложнее, чем в предыдущих двух примерах.

В качестве примера рассмотрим ещё один интересный прибор: трёхфазный счётчик «Энергомера ЦЭ6803В Р32». Как видно из фотографии ниже, данный счётчик ещё не эксплуатировался. Он мне достался в неопломбированном виде с небольшими механическими повреждениями снаружи. При всё при этом он находился полностью в рабочем состоянии.

Как можно заметить, глядя на основную плату, прибор состоит из трёх одинаковых узлов (справа), цепей питания и микроконтроллера. С нижней стороны основной платы расположены три одинаковых модуля на отдельных платах по одному на каждый узел. Данные модули представляют собой микросхемы AD71056 с минимальной необходимой обвеской. Эта микросхема является однофазным измерителем электроэнергии.

Модули запаяны вертикально на основную плату. Витыми проводами к данным модулям подключаются токовые шунты.

За пару часов удалось срисовать электрическую схему прибора. Рассмотрим её более детально.

Справа на общей схеме изображена схема однофазного модуля, о котором говорилось выше. Микросхема D1 этого модуля AD71056 по назначению похожа на микросхему ADE7755, которая рассматривалась ранее. На четвёртый контакт модуля поступает питание 5В, на третий – сигнал напряжения. Со второго контакта снимается информация в виде импульсов о потребляемой мощности через выход CF микросхемы D1. Сигнал с токовых шунтов поступает через контакты X1 и X2. Конфигурационные входы микросхемы SCF, S1 и S0 в данном случае расположены на пинах 8-10 и сконфигурированы в «0,1,1».

Читайте также:  Электросчетчик Меркурий: сферы применения, преимущества и недостатки

Каждый из трёх таких модулей обслуживает соответственно каждую фазу. Сигнал для измерения напряжения поступает на модуль через цепочку из четырёх резисторов и берётся с нулевой клеммы («N»). При этом стоит обратить внимание, что общим проводом для каждого модуля является соответствующая ему фаза. А вот, общий провод всей схемы соединён с нулевой клеммой. Данное хитрое решение по обеспечению питанием каждого узла схемы расписано ниже.

Каждая из трёх фаз поступает на стабилитроны VD4, VD5 и VD6 соответственно, затем на балластовые RC цепи R1C1, R2C2 и R3C3, затем – на стабилитроны VD1, VD2 и VD3, которые соединены своими анодами с нулём. С первых трёх стабилитронов снимается напряжение питания для каждого модуля U3, U2 и U1 соответственно, выпрямляется диодами VD10, VD11 и VD12. Микросхемы-регуляторы D1-D3 служат для получения напряжения питания 5В. Со стабилитронов VD1-VD3 снимается напряжение питания общей схемы, выпрямляется диодами VD7-VD9, собирается в одну точку и поступает на регулятор D4, откуда снимается 5В.

Общую схему составляет микроконтроллер (МК) D5 PIC16F720. Очевидно, он служит для сбора и обработки информации о текущей потребляемой мощности, поступающей с каждого модуля в виде импульсов. Эти сигналы поступают с модулей U3, U2 и U1 на пины МК RA2, RA4 и RA5 через оптические развязки V1, V2 и V3 соответственно. В результате на пинах RC1 и RC2 МК формирует импульсы для механического счётного устройства M1. Оно аналогично устройству, рассматриваемому ранее, и также имеет соотношение 200:1. Сопротивление катушки высокое и составляет порядка 500 Ом, что позволяет подключать её непосредственно к МК без дополнительных транзисторных цепей. На пине RC0 МК формирует импульсы для светодиодного индикатора HL2 и для внешнего импульсного выхода на разъёме XT1. Последний реализуется через оптическую развязку V4 и транзистор VT1. В данной модели счётчика соотношение составляет 400 импульсов на 1 кВт*ч. На практике при испытании данного счётчика (после небольшого ремонта) было замечено, что электромагнитная катушка счётного механизма срабатывает синхронно со вспышкой светодиода HL2, но через раз (в два раза реже). Это подтверждает соответствие соотношений 400:1 для индикатора и 200:1 для счётного механизма, о чём говорилось ранее.

Слева на плате расположено место для 10-пинового разъёма XS1, который служит для перепрошивки, а также, для UART интерфейса МК.

Таким образом, трёхфазный счётчик «Энергомера ЦЭ6803В Р32» состоит из трёх однофазных измерительных микросхем и микроконтроллера, обрабатывающий информацию с них.

В заключение стоит отметить, что существует ряд моделей счётчиков куда более сложней по своей функциональности. К примеру, счётчики с удалённым контролем показаний по электролинии, или даже через модуль мобильной связи. В данной статье я рассмотрел только простейшие модели и основные принципы построения их электрических схем. Заранее приношу извинения за возможно неправильную терминологию в тексте, ибо я старался излагать простым языком.

Индукционные счетчики электроэнергии: преимущества и недостатки, нюансы монтажа и использования

Электросчетчик – прибор, необходимый для учета электроэнергии в быту и на производстве.

В зависимости от принципа работы он подразделяется на индукционный и электронный. В этой статье поговорим об индукционном счетчике.

Принцип работы

Устройство индукционного счетчика. (Для увеличения нажмите)

У индукционного счетчика имеется две катушки: тока и напряжения. Токовая катушка подключается последовательно, а катушка напряжения – параллельно.

Эти две катушки образуют электромагнитный поток. У токовой катушки он пропорционален силе тока, у катушки напряжения – сетевому напряжению.

Электромагнитное поле вращает алюминиевый диск, который с помощью зубчатой и червячной передачи соединяется со счетным механизмом и приводит его в действие. При работе счетчика наблюдается такая закономерность: «чем выше потребляемая мощность, тем быстрее вращается диск по оси».

Установка

Для начала нужно определиться с местом крепления прибора и приобрести необходимые инструменты.

В магазинах продают как полные комплекты для установки счетчика, так и отдельные детали. Выбор материалов зависит от модели прибора и от особенностей подключения.

Расположение счетчика обязательно вертикальное. Местом крепления может быть деревянный (металлический) лист или специальный защищенный короб. Прибор обязательно должен находиться в зоне свободного визуального контроля.

Перед установкой следует изучить общую схему электропроводки. Это позволит правильно определить тип и количество автоматических выключателей, а также мощность групп потребителей.

Однофазные

Схема подключения однофазного счетчика. (Для увеличения нажмите)

Однофазные счетчики работают без подключения различных трансформаторов. Потребители электроэнергии питаются от одной фазы.

Такие счетчики устанавливают в жилых домах и небольших помещениях.

На аппарате имеются 4 клеммы. Они соединяются с общей электросетью и подают электроэнергию в дом.

Для установки счетчика необходимо:

    1. Закрепить прибор в подготовленном месте.
    2. К клемме № 1 подключается фазный провод.
    3. К клемме № 2 подсоединяют фазный провод от сети помещения.
  1. К клеммам № 3 и 4 подключается нулевой провод от домашней и внешней сети.
  2. При установке обязательно выполнять все строго по схеме.

Возможно, Вас заинтересует статья об однофазных электросчетчиках Меркурий.

Статью о том, как правильно снимать показания счетчиков электроэнергии, читайте здесь.

Трехфазные

Схема подключения трехфазного счетчика. (Для увеличения нажмите)

Трехфазные счетчики считаются наиболее безопасными, так как потребители электроэнергии разделены на группы. Они предназначены для больших жилых и производственных помещений.

Такие счетчики измеряют активную и реактивную энергии, а также направление потоков. На приборе расположено 8 клемм.

Чтобы установить счетчик нужно:

  1. Подключить провода одинакового цвета из общей сети к клеммам № 1,3,5,7.
  2. Подсоединить провода одинакового цвета из квартирной сети к клеммам № 2,4,6,8.
  3. Соблюдать схему установки, которая учитывает подключение входных проводов с помощью четырехполюсного вводного автомата. Кроме этого на схеме изображена установка однополюсных автоматов для каждой группы потребителей.

Тарифная система учета и снятие показаний

Для того, чтобы снять показания, необходимо посчитать:

  1. Общий расход электроэнергии – все числа до запятой, показанные на счетном механизме прибора. Последняя цифра, выделенная красной рамкой, показывает десятые доли киловатта, поэтому ее не учитывают.
  2. Расход за месяц – разница между показаниями текущего и предыдущего месяца.
  3. Общая сумма к оплате рассчитывается так: расход за месяц нужно умножить на стоимость 1 кВт по тарифу.

Это значит, что прибор не учитывает расход потребленной энергии в зависимости от времени суток. Поэтому оплата за электроэнергию у индукционных счетчиков будет значительно выше, чем у электронных.

Возможно, Вам будет также интересна статья, разъясняющая Постановление 442 о замене электросчетчиков.

Статью о том, как опломбировать счетчик электроэнергии, читайте здесь.

Плюсы и минусы

Достоинства:

  • надежные;
  • не зависят от перепадов электроэнергии;
  • дешевые;
  • большой срок эксплуатации;
  • можно легко остановить или отмотать счетчик при необходимости.

Недостатки:

  • класс точности низкий (2,0 или 2,5);
  • высокая погрешность, особенно при маленьких нагрузках;
  • однотарифные;
  • нет защиты от хищения электроэнергии.

На сегодняшний день производители индукционных счетчиков стараются улучшить свою продукцию за счет увеличения класса точности и срока службы.

Однако из-за специфической конструкции прибора сделать это практически невозможно. Поэтому на смену индукционным счетчикам пришли электронные, которые имеют ряд преимуществ.

Смотрите видео, в котором подробно разъясняются устройство и принцип работы индукционного счетчика электроэнергии:

Счетчики электроэнергии. Часть 1. Индукционные и электронные

В современном мире без этих приборов уже не обойтись. Ведь у каждого в доме есть электропроводка, следовательно, и электросчетчик должен быть. Но вот проблема. Как только приходит время заменить или установить счетчик, мы идем в магазин и на нас обрушивается шквал разнообразия выбора. Мы начинаем теряться и в итоге выбираем не то, что нам нужно. Чтобы такого не происходило, давайте разберемся, какие бывают счетчики, и какой подходит именно вам. На сегодня существует два основных типа счетчиков: индукционные (механические) и электронные.

Индукционные (механические) электросчетчики


Рис.1. Индукционный однофазный электросчетчик

Счетчики с вращающимся диском знакомы практически каждому. Это те, за прозрачной панелью которых есть вращающееся колесико. Наверняка многие не раз наблюдали за скоростью его вращения — чем выше скорость, тем больше расход энергии. А показания счетчика обозначаются цифрами на специальных барабанах.

Принцип работы таких счетчиков заключается в следующем. В электрическом счетчике имеется 2 катушки (рис. 2 — 1 и 4 указатели) — катушка напряжения (служит ограничителем переменного тока, преградой для помех и пр., создает магнитный поток, соразмерный напряжению) и токовая катушка (создает переменный магнитный поток, соразмерный току).


Рис.2. Принцип работы индукционного электросчетчика

Магнитные потоки, создаваемые катушками, проникают сквозь алюминиевый диск (рис.2, указатель 5). При этом потоки, которые создает токовая катушка, пронизывают диск несколько раз за счет своей U-образной формы. Как следствие, появляются электромеханические силы, которые и вращают диск.

Далее ось диска взаимодействует со счетным механизмом в виде червячной (зубчато-винтовой) передачи (Рис. 3), которая передает необходимые сигналы и информацию на цифровые барабаны. Чем выше крутящий момент диска, тем выше мощность подаваемого сигнала (крутящий момент равнозначен мощности сети), а значит и расход электроэнергии больше.


Рис.3. Червячная передача

Когда мощность подаваемого электромагнитного сигнала снижается, в действие приходит постоянный магнит торможения (Рис.2, указатель 3). Он и выравнивает колебания частоты вращения диска за счет взаимодействия с вихревыми потоками. Магнит создает электромеханическую силу, обратную кручению диска. Это заставляет диск снизить скорость или вообще остановиться.

Эта группа счетчиков наиболее дешевая и простая. Широко использовались индукционные электросчетчики в советское время (и по нынешнее время у большинства в квартирах установлены именно такие приборы). Но постепенно на смену им приходят электронные счетчики за счет ряда недостатков индукционных приборов. Например, индукционный электросчетчик не может снять показания автоматически, а также в показаниях зачастую присутствует погрешность.

Достоинства и недостатки индукционных счетчиков

Достоинства

  1. Надежны в использовании
  2. Многoлетний срок эксплуатации счетчика
  3. Независимость от перепадов электрoэнергии
  4. Дешевле электронных
Читайте также:  Автомат на 25 ампер: маркировка, принцип работы, устройство и особенности применения

Недостатки

  1. Класс точнoсти достаточно низок — 2,0; 2,5
  2. Практически oтсутствует защищенность от хищения электрической энергии
  3. Высокое собственное потребление тока
  4. При малых нагрузках вырастает погрешность (чем меньше класс точности, тем больше погрешность)
  5. При учете нескольких типов электроэнергии (активной и реактивной) возникает необходимость использования нескольких приборов учета энергии
  6. Энергоучет ведется в одном направлении
  7. Крупные габариты приборов

Электронные электросчетчики


Рис.4. Электронный электросчетчик

Эти приборы несколько дороже индукционных, но на сегодняшний день это наиболее выгодные и приоритетные в использовании счетчики. Они имеют более высокий класс точности и позволяют учитывать многотарифность.

Электронные электросчетчики работают за счет преобразования входного аналогового сигнала с датчика тока в цифровой код, равнозначный потребляемой мощности. Этот код отправляется расшифровываться на специальный микроконтроллер. После чего на дисплей (или цифровой барабан) выводится количество расходуемой электроэнергии.

Самая главная составляющая этих счетчиков — это микроконтроллер. Именно он производит анализ сигнала и рассчитывает количество расходуемой электроэнергии. А также передает информацию на выводящие, электромеханические устройства и дисплей.


Рис.5. Принцип работы электронного электросчетчика

Сам прибор состоит из корпуса, трансформатора тока, преобразователя сигнала и тарификационного модуля. Если же разбирать более подробно, в состав счетчика входят еще и:

  • ЖК-дисплей (или цифровой барабан)
  • источник вторичного питания (преобразует переменное напряжение)
  • микроконтроллер (просчитывает входные импульсы, рассчитывает расходуемую электроэнергию, обменивается данными с другими узлами и схемами счетчика)
  • преобразователь (преобразует аналоговый сигнал в цифровой с последующим преобразованием его в импульсный сигнал, равнозначный потребляемой энергии)
  • супервизор (формирует сигнал сброса при перебоях с питанием, выводит аварийный сигнал при снижении входного напряжения)
  • память (хранит данные об электроэнергии)
  • телеметрический выход (принимает импульсный сигнал об энергопотреблении)
  • часы реального времени (отсчитывают текущее время и дату)
  • оптический порт (считывает показания счетчика, а также программирует его)

Достоинства и недостатки электронных электросчетчиков

Достоинства

  1. Класс тoчности — от 1,0 — высокий
  2. Многотарифность (от 2)
  3. Достаточно одного счетчика при учете нескольких типов электрической энергии
  4. Энергоучет ведется в 2 направлениях
  5. Ведут измерение качества и объема мощности
  6. Хранят данные учета электроэнергии
  7. Данные легко доступны
  8. В случае хищения электроэнергии осуществляется фиксация несанкционированного доступа
  9. Возмoжность дистанциoнно снимать пoказатели
  10. Возможно применение при автоматизированном техническом учёте и контроле учета электроэнергии (АСТУЭ и АСКУЭ)
  11. Длительный срок метрологического интервала (МПИ)
  12. Малые по размеру

Недостатки

  1. Очень чувствительны к перепадам напряжения
  2. Дороже индукционных
  3. Достаточно сложно отремонтировать

Маркировка на электросчетчиках

Помимо видов счетчиков существует еще несколько нюансов, которые следует знать. На любом электросчетчике имеется определенная маркировка, условно обозначающаяся буквами и цифрами.


Рис.6. Обозначения на электросчетчике

ОбозначениеПояснение
СТип устройства (счетчик)
А, РВид учитываемой энергии (активная энергия/реактивная энергия)
ООднофазный счетчик
3, 4Число фазовых проводов в сети (четырёхпроводная/трёхпроводная)
УУниверсальность
ИТип измерительной системы (индукционный счетчик). Далее может стоять трёхзначное число, которое означает конструктивное исполнение счетчика (конструкция счетчика может быть индукционной или электронной).
ТТип счетчика в тропическом исполнении
П, МТип исполнения (прямоточный — если нет подключения к трансформатору/модернизированный). Далее могут быть такие сокращения, как «380/220 17А, 2001», что означает рабочие напряжения в проводах, максимальный поток тока и год изготовления. Также в конце надписи может стоять заводской номер.

Что касается класса точности электросчетчика, то по этим параметрам определяется точность показаний расходуемой электроэнергии. В квартирах, как правило, установлены счетчики класса 2,0, но могут быть и выше. Что это означает? А то, что ваш электросчетчик может учесть на 2% больше или меньше электроэнергии от своей собственной мощности. Или проще говоря — погрешность счетчика. Чем меньше цифра, тем меньше погрешность. В целом, в бытовых условиях достаточно электросчетчика класса 2,0. Более высокие классы точности необходимы скорее на предприятиях, где нужна большая мощность энергии.

Итак, на сегодняшний день мы можем себя не ограничивать в выборе электросчетчиков. Каждый из них имеет свои определенные особенности и функции. В этой статье мы разобрали основные особенности этих приборов и принципы их работы, что поможет вам сориентироваться в многообразии выбора.

Индукционный счетчик электроэнергии – варианты установки и снятие показаний

В последние годы индукционный счетчик электроэнергии активно вытесняется с рынка приборов учёта более современными и совершенными, элекртонными моделями.

Тем не менее, именно такие счётчики имеют достаточно большое количество преимуществ, благодаря которым до сих пор эксплуатируются отечественными потребителями во многих регионах нашей страны.

Плюсы и минусы

Немаловажным преимуществом является также устойчивость к перепадам напряжения в электрической сети.

Стоимость индукционного прибора учёта на порядок ниже цены новомодных электронных счётчиков, поэтому такое устройство по-прежнему считается самым доступным для широкого круга отечественных потребителей.

Тем не менее, класс точнoсти у таких приборов достаточно низкий, и варьируется в пределах 2.0-2.5 единиц, а также практически полностью отсутствует защита от хищений электроэнергии.

Кроме всего прочего, к недостаткам можно отнести высокое энергопотребление самим прибором и значительный рост погрешности измерений в условиях малых нагрузок. Определенное неудобство в процессе эксплуатации создают и внушительные габариты самого механического электросчётчика.

Принцип работы индукционного счетчика электроэнергии

Стандартное счетное устройство механического прибора учёта – вращающийся алюминиевый диск и специальные цифровые барабаны, которые отражают расход электрической энергии в режиме реального времени.

Принцип работы достаточно прост, и заключается во взаимодействии электромагнитного поля с диском, представляющим собой подвижный токовый проводник. Сохранение стабильной работоспособности индукционного электросчетчика возможно только в условия фазового сдвига, который должен быть равен девяносто градусам.

Устройство индукционного счетчика электроэнергии

Индукционные приборы имеют катушку напряжения и тока. При этом подключение токовой катушки производится только последовательно, а катушка на напряжение запитывается параллельно. В процессе работы обе катушки формируют электромагнитный поток, который у токовой катушки является неизменно пропорциональным силе тока, а у катушки напряжения – пропорционален напряжению в сети.

Установка

Трехфазные приборы заметно отличаются от однофазных электрических счётчиков, и способны функционировать в условиях значительной мощности электросети.

Однофазный прибор может эксплуатироваться при номинальной мощности не выше 10 кВт.

Трехфазные приборы учёта пригодны для использования в условиях номинальной мощности в 15 кВт и более.

Такие приборы учёта относятся к категории многофункциональных, поэтому применяются не только в бытовой сети, но и при выполнении контроля трехфазных двигателей.

Опломбировка счетчика – обязательное мероприятие для каждого потребителя электроэнергии. Как опломбировать счетчик электроэнергии – порядок действий описан в статье.

Инструкция по снятию показаний с электросчетчика приведена тут.

Несмотря на то что счетчик может работать многие годы, существуют нормативы, согласно которым через определенный промежуток времени после установки прибор нужно заменить. Каков срок эксплуатации электросчетчика, расскажем далее.

Однофазные

Самым простым вариантом является однофазное подключение, выполняемое посредством кабелей и нагрузки. Провода «заземление», «фаза» и «ноль» должны подключаться на вход электросчётчика и выход из прибора учёта. Перед электросчётчиком требуется установить устройство автоматического выключения, что сделает эксплуатацию максимально безопасной и удобной.

Конструкцией стандартного электросчетчика предусмотрено наличие шины, представленной обычной медной планкой. Фиксация планки осуществляется диэлектрическими зажимами. По всей длине проделаны отверстия, позволяющие легко подводить и надежно крепить все электрические кабели.

Схема подключения однофазного счетчика

Стандартная пошаговая схема самостоятельного подключения однофазного индукционного счётчика электроэнергии:

  • установка и фиксация прибора учёта в щиток;
  • установка выключателей на DIN-рейке и фиксация при помощи подпружиненной защелки;
  • установка шин заземляющего и защитного типа на DIN-рейке или изоляторах щитка;
  • подключение нагрузки на выключатели и последующее соединение автомата со счетчиком;
  • подключение электросчётчика;
  • подключение «фазы» на нижние зажимы выключателя, соединение нулевой шины с кабелем «ноль» и проводов заземления с заземляющей шиной;
  • установка перемычек на зажимы;
  • подключение электрического счетчика на нагрузку;
  • отключение подачи электричества, соединение провода «ноль» с третьей клеммой прибора учёта и подключение кабеля «фаза» на первую клемму.

На заключительном этапе проверяется работоспособность установленного оборудования на минимальной и максимальной нагрузке.

Трехфазные

Трехфазный прибор учёта расходуемой электроэнергии принято относить к категории более безопасных счётчиков, что обусловлено разделением потребителей на отдельные группы. Такой тип электросчетчика способен измерять не только активную, но и реактивную энергию с учётом потокового направления.

Схема подключения трехфазного счетчика через трансформаторы тока

Стандартная трёхфазная модель имеет восемь клемм, поэтому подключение осуществляется в следующем порядке:

  • подключение общесетевых кабелей с одинаковой цветовой маркировкой на первую, третью, пятую и седьмую клеммы;
  • подключение квартирных кабелей с одинаковой цветовой маркировкой на вторую, четвертую, шестую и восьмую клеммы.

В процессе самостоятельной установки в обязательном порядке должна соблюдаться схема, учитывающая подключение входных кабелей посредством четырёхполюсника от вводного автомата.

Тарифная система учета

Дифференцированный вариант системы учёта базируется на расходе электроэнергии в зависимости от временного интервала, что позволяет осуществлять оплату потребленного электричества по разным тарифам: дневному и ночному.

Следует отметить, что приборы учёта электроэнергии индукционного типа относятся к категории однотарифных, и не имеют системы дистанционного снятия показаний. Соответственно, оплата потребленного электричества при использовании такого прибора будет на порядок выше, чем расходы электроэнергии в условиях эксплуатации более современных многотарифных моделей.

Чтобы подобрать наиболее точный прибор учета электроэнергии, необходимо обратить внимание на коэффициент трансформации счетчика электроэнергии. Что это такое и как его рассчитать, читайте на нашем сайте.

О том, как снять показания с двухтарифного счетчика электроэнергии, читайте в этой теме.

Снятие показаний

Общие показатели расхода электрической энергии определяются на шкале значений всеми цифрами, расположенными до запятой. Последнее число, которое выделяется рамкой красного цвета, отображает десятые доли одного киловатта, и при выполнении расчётов не учитывается.

Оплата счёта за израсходованное количество кВт осуществляется в соответствии с тарифами, которые устанавливаются в каждом регионе индивидуально.

Безусловно, индукционные счетчики имеют большой ресурс эксплуатации и на их работоспособность не оказывают влияния как скачки напряжения в сети, так и качество передаваемого тока, но сэкономить на оплате электроэнергии за счёт многотарифной системы расчёта, увы, не получится.

Видео на тему

Ссылка на основную публикацию