Как устроен счетчик электроэнергии

Цифровой электронный электросчетчик

Время на чтение:

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.

Подключение однофазного счетчика

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

Трехфазный прибор в сети

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.

Устройство индукционного счетчика

Индукционный счетчик состоит из двух основных электромагнитов, они расположены между собой под острым углом в 90 градусов напротив друг друга. В магнитном поле находиться алюминиевый диск, именно он и показывает нам расход энергии.

Чтобы включить счетчик в цепь, необходимо его токовую обмотку соединить со всеми электроприемниками последовательно. Обмотка напряжения подключается параллельно. Во время прохождения электрического тока по обмоткам индукционного счетчика в сердечниках возникают переменные магнитные потоки, оно пронизывают алюминиевый диск и индуцируют в нем так называемые вихревые токи. Будет интересно узнать, какой счетчик лучше поставить в доме.

Вихревые токи взаимодействуют с магнитными потоками и создают усилия, с помощью которого и начинает крутиться диск. Диск непосредственно связан со стандартным счетным механизмом. В зависимости от частоты вращения диска и происходит учет потребляемой электрической энергии.

Следующим образом выглядит схема устройства электрического счетчика.

Сделаем небольшую расшифровку:

1. Обмотки тока.
2. Обмотки напряжения.
3. Механизм червячный.
4. Механизм счетный.
5. Диск из алюминия.
6. Магнит, который притормаживает работу диска.

Схему выше мы с вами уже рассмотрели, теперь посмотрите, как выглядит электрический счетчик в разрезе (вживую).

Если потребляемая электроэнергия большая, тогда используются трехфазные индукционные счетчики, принцип их работы схожий с однофазным.
Смотрите видео, как устроен электрический счетчик.

Устройство и принцип работы электросчетчика

Чтобы в режиме реального времени и непрерывно производить учет активного энергопотребления переменного тока, требуется устанавливать однофазные или трехфазные индукционные приборы учета. Если же важен учет постоянного тока, который широко распространен на железной дороге и всех видах электротранспорта, монтируют электродинамические приборы учета.

Индукционные электрические счетчики оснащены диском, изготовленным из алюминия, при потреблении ресурса этот подвижный элемент вращается из-за вихревых потоков, созданных индукционными катушками. В данном случае встречаются две разные силы – магнитное поле индукционных катушек и магнитное поле вихревых токов. Образованные в результате токи протекают в цепи параллельной нагрузки. Каждая катушка оснащена сердечником, который намагничивается переменным током. Воздействие непрерывного переменного тока приводит к тому, что полюса электромагнитов постоянно изменяются. Это приводит к прохождению между ними магнитного поля. Именно оно тянет за собой алюминиевый диск, образуя вращение.

Скорость вращения диска прямо пропорциональна величине токов, находящихся в обеих катушках. При производстве электросчетчиков применяются простые соединительные приемы из механики, благодаря чему вращающийся диск связан с цифровыми показаниями на панели.

Учет потребляемого ресурса основывается на прямом напряжении напряжения и тока. Все данные подаются на индикатор, в усовершенствованных моделях данные сохраняются в памяти устройства.

Последние годы люди все чаще отдают предпочтение электронным двухтарифным конструкциям. Непрерывно увеличивающийся спрос объясним следующим перечнем достоинств:

• Приборы более точно считывают информацию, что позволяет сократить расходы на оплату коммунальных услуг.
• В сравнении с механическими электросчетчиками они имеют компактные размеры и более привлекательный внешний вид.
• Автоматически переключаются на дневной и ночной тарифы, участие человека не требуется. Еще на этапе производства прибор программируют на два временных интервала – с 07:00 до 23:00 и с 23:00 до 07:00.
• Усовершенствованные модели нуждаются в проверке один раз в течение 5-16 лет. Требуется такая проверка для правильности учета и начисления средств. Проверкой должна заниматься энергопоставляющая компания.

Первая проверка работоспособности устройства проводится еще в заводских условиях, дата обязательно должна быть указана в сопроводительной документации.

Среди недостатков двухтарифных приборов учета выделяют высокую стоимость и их ненадежность в сравнении с механическими аналогами. Как показывает практика, электронные модели чаще выходят из строя.

Электронные

Обмануть электронные счетчики невозможно, так как все проходящие мощности через него фиксируются, за счет преобразования их в импульсные сигналы.

Данный тип бытовых электросчетчиков является хоть и более дорогостоящим, нежели индукционные, но, при этом, такие аппараты выгоднее в использовании. Они обладают более высоким классом точности, а также могут работать в режиме многотарифности.

Работают такие электронные электросчётчики, преобразовывая поступающий от датчиков тока обычный аналоговый сигнал непосредственно в цифровой код, который полностью равнозначен используемой мощности. Дальше код в системе направляется в специальный микроконтроллер, где он проходит расшифровку.

Последний этап движения – это экран дисплея, на котором уже и отображается, сколько используется сейчас электроэнергии и общий расход.

Устройство электросчетчика. Для увеличения нажмите)

Основной элемент в таких счетчиках — микроконтроллер.

Как раз в его функции входит не только расшифровка сигнала, но и расчет потребляемой энергии в данный момент.

Он также преобразует информацию для вывода на дисплей.

Такой электросчетчик представляет собой корпус, в котором находится трансформатор тока, а также специальные модули, необходимые для преобразования сигнала.

Если же говорить более детально, то он состоит из:

• дисплея, на который выводится все информация;
• источника переменного напряжения;
• главной детали в виде микроконтроллера, о котором упоминалось выше;
• преобразователя;
• супервизора;
• чипа для хранения данных;
• специального телеметрического выхода, который необходим для принятия сигнала об уровне электропотребления;
• часов, для отображения текущего времени;
• оптического порта, который необходим для считывания показаний счетчика, а также для его программирования.

Возможно, Вам будет также интересна статья о двухтарифных счетчиках электроэнергии.

Статью о том, когда и как проверять электросчетчик, читайте здесь.

Особенности подключения

Устройство электросчетчика, с точки зрения его подключения к питающей линии, также должно учитываться при выборе прибора, подходящего для конкретных условий эксплуатации. В этом случае основное внимание уделяется следующим моментам:

• При сетевом напряжении 220 Вольт в электрических цепях используются уже описанные ранее однофазные индукционные приборы или электронные счётные устройства;
• В силовые цепи, рассчитанные на 380 Вольт, должны включаться трехфазные приборы учёта, позволяющие измерять не только активную, но и реактивную составляющую электрической мощности;

Дополнительная информация. Они также позволяют определять мгновенное направление потоков энергии.

• Чисто внешнее их отличие от однофазных изделий состоит в больших габаритах и наличии на клеммнике 8-ми контактов вместо четырёх;
• Что касается внутреннего устройства такого прибора, то для вывода показаний на лицевую панель также используется один механический счётчик, но импульсы на него поступают с двух дисков;
• Суммирование каждой из учитываемых фаз происходит за счёт особой схемы подключения токовых катушек и обмоток напряжения;
• В электронных трехфазных приборах подсчёт общей расходуемой мощности осуществляется программным путём.

По результатам обзора конструктивных особенностей и принципов работы счетчика можно с уверенностью сказать, что электронные приборы превосходят свои индукционные аналоги практически по всем показателям. Они не только с большей точностью учитывают объёмы потребляемой электроэнергии, но и обеспечивают удобную форму их представления (фото ниже).

Помимо этого, в этих современных изделиях предусматривается очень удобная для эксплуатационных условий возможность дистанционного снятия показаний и многотарифного учёта расходуемого энергоносителя.

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.

Методы проверки счетчика

Самоход

Если проверяемый прибор подключен правильно, следует переходить к определению наличия так называемого самохода. Этим словом обозначена одна из неисправностей, при которой прибор ведет учет несуществующего электричества. Перед тем как проверить правильность показаний электросчетчика, нужно устранить самопроизвольные движения диска, если они имеются. Для этого нужно отключить все электроприборы. Важно помнить, что требуется именно отключить, а не перевести в режим ожидания.

Более правильный результат будет достигнут при отключении групповых автоматов, которые размещены после счетчика. Однако они не всегда присутствуют. Также стоит оставить в работе вводной автомат. В этих условиях индикатор счетчика (если он электронный) не должен сделать более 1 вспышки за 5–10 минут простоя, а диск индукционного прибора – больше одного оборота. Чем больше этот отрезок времени, тем лучше, однако лучше ознакомиться с прилагающимися к прибору документами, в которых это время указано точно.

Погрешность

Далее измеряется погрешность показаний. Чтобы проверить точность счетчика, следует применить лампу накаливания и мультиметр. Оптимально будет воспользоваться электронной версией мультиметра и не использовать в качестве нагрузки бытовые приборы. Суть в том, что современные модели бытовой техники способны самостоятельно регулировать мощность и поэтому, учитывая использование их паспортной мощности в замерах, произвести достоверную проверку электросчетчика не получится.

Процесс «контрольного замера» выглядит так:

1. замер сетевого напряжения;
2. замер силы тока лампы;
3. определение фактической силы тока в лампе;
4. замер времени, за которое диск подключенного к сети счетчика прокрутится 10 раз с одновременным контролем напряжения в сети. Для электронных моделей – 10 миганий индикатора;
5. определение постоянной счетчика, которая, как правило, указана на передней панели. Например, 3200 имп./кВт-ч;
6. расчет фактического потребления электричества;
7. расчет затраченной за время проверки мощности тока;
8. проверка счетчика на погрешность по формуле 1000*число оборотов/постоянная счетчика;
9. определение величины погрешности. Допустимое значение погрешности – до 10%

Намагниченность

Если однажды потребитель решил остановить прибор, на котором установлена антимагнитная пломба, следует обратить внимание на наклейку или индикатор, которые при наличии намагниченности изменяют свой цвет. Если проверяющие органы заметят это, потребитель может столкнуться с проблемами.

Счетчик более простой конструкции можно проверить следующим образом. Следует взять тонкую иголку и поднести ее к панели – если она притянется, это будет свидетельствовать о намагниченности счетчика. Обычно спустя 2–3 дня после снятия магнита это явление исчезает. В случае если намагниченность не уходит сама, нужно применить демагнитизатор.