Как работает электросчетчик – Электрический счетчик – подключение, устройство, принцип работы

Обзор и устройство современных счётчиков электроэнергии / Habr

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».

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.

habr.com

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.

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?

Смотрите также:

Мобильный теплый пол

Какой фундамент нужен на болотистой почве?

Теплый пол под линолеум

Предохранительный клапан: принцип работы и виды

Как усилить фундамент деревянного дома?

Тёплый пол ensto

chudoogorod.ru

Счетчик электроэнергии: принцип работы, устройство, назначение

Все мы знаем, зачем нужен счетчик электроэнергии – для правильного учета расхода электричества. На основании показаний электросчетчика осуществляется оплата «за свет». В этой статье мы хотели бы рассказать читателям самэлектрик.ру об устройстве и принципе работы счетчика электроэнергии. Для вас мы рассмотрим как электронную модель, так и старого образца – индукционную.

Индукционный

Старые электросчетчики состоят из следующих элементов:

1. Последовательная обмотка, именуемая также токовой катушкой. Состоит из нескольких витков толстого провода.
2. Параллельная обмотка (катушка напряжения). Устроена, наоборот, из большого количества витков провода маленькой толщины.
3. Счетный механизм. Устанавливается на оси алюминиевого диска.
4. Постоянный магнит, назначение которого – тормозить и обеспечивать плавный ход диска.
5. Диск из алюминия. Крепится на подшипниках и подпятниках.

вихревые токи

Как видно на схеме, устройство индукционного счетчика электроэнергии достаточно простое. Что касается принципа работы, он также несложен. Сначала переменное напряжение подается на параллельную обмотку (катушку напряжения) и далее протекает на вторую, токовую катушку. Между двумя электромагнитами катушек возникают магнитные вихревые токи, которые, собственно, и способствуют вращению диска. Чем больше сила тока, тем быстрее будет крутиться диск. В свою очередь счетный механизм работает по следующему принципу: вращение от диска передается к барабану за счет червячной передачи (этому способствует установленный на оси диска червяк, который передает вращение через шестеренку, что видно на схеме выше).

Наглядно увидеть, как работает индукционный электросчетчик, вы можете на видео ниже:

Схема работы прибора учета электроэнергии старого типа

Обращаем ваше внимание на то, что принцип работы однофазного счетчика электроэнергии старого образца аналогичен трехфазной модели.

Электронный

В электронном счетчике, к примеру, Энергомера ЦЭ6803В, нет ни диска, ни червячной передачи. Устройство счетчиков электроэнергии нового образца показано на схеме и фото ниже:

Принцип действия электронной модели заключается в том, что датчики тока и напряжения передают сигналы на преобразователь. Последний, в свою очередь, передает код на микроконтроллер для дальнейшей расшифровки и передачи данных на дисплей. В результате мы видим, сколько киловатт электроэнергии израсходовано на данный момент.

На этом видео подробно рассматривается устройство электронного и индукционного счетчика:

Как устроены электросчетчики

Что касается многотарифных приборов учета, типа «день-ночь» или трехтарифные модели, в их устройстве дополнительно встроен модуль памяти, который запоминает количество тока, «намотанное» в разных режимах: днем и ночью. Это нужно для того, чтобы правильно подсчитывать оплату за электроэнергию (с 23:00 до 7:00 стоимость киловатта меньше, чем в остальное время суток). Про преимущества и недостатки двухтарифных электросчетчиков можете прочитать в нашей статье.

Существуют также модели приборов учета электроэнергии с пультом. В их конструкцию внесен механизм, который может блокировать систему подсчета израсходованного электричества.

Вот и все, что хотелось рассказать вам о том, какое устройство и принцип работы счетчиков электроэнергии. Надеемся, информация была для вас понятной и полезной!

Будет полезно прочитать:

samelectrik.ru

Принцип работы электросчетчика – ElectrikTop.ru

Счетчик электроэнергии есть в доме у каждого. И не найдется такого человека, который бы не задавался вопросом о том, как устроен, из чего состоит этот неведомый черный ящик и действительно ли можно заставить его крутиться в обратную сторону. Сегодня мы удовлетворим ваше любопытство и заглянем под пломбу, закрывающую доступ к внутреннему устройству этого очень интересного прибора.

Какими бывают электрические счетчики

По принципу работы счетного механизма эти устройства бывают трех типов:

1. Механические – в их основе шестеренчатый редуктор, который приводит в движение тот самый загадочный вращающийся диск.
2. Электронные – подсчет ведет генератор импульсов, результаты отображаются на жидкокристаллическом дисплее.
3. Гибридные – генератор импульсов работает в паре с шаговым электродвигателем, аналогичным тем, что работают в кварцевых часах. Результаты выдаются тем же способом, что и у механических приборов – цифрами на разрядных кольцах, приводимых в движение шестеренчатым редуктором.

Самое интересное в том, что принцип работы электросчетчика основан на одном и том же явлении – электромагнитной индукции.

И все-таки оно вертится!

Наиболее наглядно устройство электросчетчика видно на примере однофазного бытового устройства механического типа. Его принципиальная схема приведена на рисунке ниже.

1. Ш-образный сердечник
2. П-образный сердечник
3. Редуктор
4. Постоянный магнит
5. Диск

 

 

 

К клеммам 1 и 2, в которые зажимается фазный провод, подключена катушка с небольшим количеством витков, установленная на П-образный металлический сердечник. Она называется токовой, поскольку включение последовательное. К клемме 1 также подключен еще один провод, идущий на другую катушку с большим количеством витков и установленную на Ш-образный металлический сердечник.

Место соединения разъемное, крепежом является винт, называемый «винт напряжения», поскольку второй конец катушки соединен с клеммой 3, к которой подключается нулевой провод и соединение параллельное. Сердечники катушек расположены под углом 90⁰ друг к другу, а в разрыве между ними находится край алюминиевого диска.

При прохождении переменного электрического тока через катушки в сердечниках наводится пульсирующее магнитное поле. Их произведением является вихревой магнитный поток, вращающийся всегда в одну сторону. По закону электромагнитной индукции этот вихрь наводит электрический ток в алюминиевом диске и понуждает его вращаться вслед за собой. Поскольку учитывается и напряжение в сети, и сила тока, то измеряется расход именно электрической мощности, которая является произведением этих величин.

Все это очень напоминает устройство асинхронного однофазного электродвигателя с пусковой и рабочей обмотками. Различие только в том, что счетчик электроэнергии является измерительной машиной, поэтому для точности показаний в нем надо исключить все факторы, которые могут их изменить.

Например, момент инерции. Именно поэтому ротор, роль которого играет диск, выполняется из алюминия – наиболее легкого электропроводящего материала, не подверженного вторичному намагничиванию. Дисковидная форма выбрана по той причине, что побочным явлением электромагнитной индукции является нагревание металлов так называемыми токами Фуко.

В проводниках плоской формы они быстрее затухают. Это свойство используется, например, в высоковольтных трансформаторах большой мощности, первичная обмотка которых выполняется проводником прямоугольного сечения.

Вторым отличием механического счетчика от асинхронного двигателя является наличие в его конструкции тормоза – постоянного магнита, расположенного у края диска. Он нужен для того, чтобы вращение было равномерным, без ускорения, а остановка происходила мгновенно, без выбега. Положение этого магнита можно менять, меняя величину электрической мощности, на которую устройство не реагирует. Обычной заводской настройкой является 25 Вт.

Диск насажен на ось, на одном конце которой находится червячная шестерня. Через нее и приводится в действие редуктор счетного механизма. Смена положений обмоток действительно может привести к реверсированию. Для этого надо лишь изменить порядок подключения: фазу подать на клемму 3 и снять ее с четвертой. Для борьбы с мошенничеством в редукторе установлен храповой механизм, блокирующий вращение в обратную сторону.

Трехфазные счетные механические устройства устроены подобным же образом. Но есть тонкости: если схема построена с глухозаземленной нейтралью – фазы на выходе силового трансформатора подстанции соединены звездой и линия состоит из трех проводников, то в счетчике два диска на одной оси. А при обычном для линий до 1000 вольт соединении треугольником и наличии отдельной нейтрали (четыре провода) дисков три. При этом подсчет расхода электрической мощности ведется в любом случае, даже если задействована хотя бы одна фаза.

И все-таки оно нагревается!

Принцип действия электронного счетчика основан на использовании второго, скорее побочного действия электромагнитной индукции – нагревании проводников. Температурные датчики – это могут быть термопары или терморезисторы, преобразуют тепло в электрический сигнал, который играет роль управляющего воздействия.

Подавляющее большинство электронных счетных устройств строятся на микросхемах серий МРС 3905, 3906 или 3909. Принципиально они состоят из трех модулей:

1. Двух операционных усилителей (аналог катушек тока и напряжения).
2. Генератора незатухающих колебаний, имеющего собственный блок питания и подключенного к одной из фаз.
3. Счетчика импульсов.

Операционные усилители работают в паре с термодатчиками и подают электрический управляющий сигнал на генератор незатухающих колебаний, частота которых меняется в зависимости от его величины.

Если показания электросчетчика выводятся на жидкокристаллический дисплей, то количество импульсов за единицу времени учитывается отдельной микросхемой, преобразующей его в кодовый сигнал. При использовании механических редукторов импульсы поступают непосредственно на шаговый двигатель. Чем выше частота их следования, тем быстрее он вращается.

В трехфазных приборах электрического учета таких управляющих микросхем три, а в однофазных – одна.

Какие электросчетчики лучше?

Приборы учета с вращающимся диском нередко преподносятся как нечто архаичное и подлежащее замене. Энергоснабжающие организации могут просто вынуждать потребителей делать это, аргументируя тем, что электронные точнее. Но, поскольку дьявол кроется в деталях, давайте попробуем разобраться в том, стоит ли идти на поводу у монополистов.

Когда действительно стоит менять

• Если класс точности менее 2,5. Он указан на лицевой панели прибора – цифра в кружке.
• Количество целочисленных разрядов в показаниях менее пяти. Дробный разряд указывается кольцом красного цвета и его значение не учитывается.
• Если прибор рассчитан на токи менее 30 ампер.

Достоинства и недостатки механических приборов

Недостатки:

• Невысокая точность измерений.
• Большие габариты и вес, выглядят малоэстетично.
• Могут шуметь.
• Нельзя учитывать расход по многотарифному плану.
• Для снятия показаний приходится лезть под потолок – неудобно и рискованно.

Достоинства:

• Учитывают только активную, полезную составляющую электрической энергии.
• Не реагируют на потребителей мощностью менее 25 ват (например, светодиодные лампы).
• Спокойно переносят перегрузки в сети, не выходят из строя в грозу.
• Относительно дешевы.

Достоинства и недостатки электронных приборов

Положительные качества:

• Высокая точность измерений.
• Малые габариты и вес.
• Можно установить модель, учитывающую несколько суточных тарифов.
• Есть возможность (при наличии блоков GPRS и Wi-Fi) снимать показания дистанционно и даже автоматически их отправлять поставщику.

Недостатки:

• Учитывают не только полезную активную, но и реактивную, паразитную, составляющую электроэнергии.
• Чувствительны к качеству поставляемого электричества, могут выходить из строя в грозу.
• Хороший электронный счетчик электроэнергии не может стоить дешево.

Зная устройство, а также достоинства и недостатки приборов учета электрической энергии, вы без труда можете решить, стоит ли вам менять имеющийся, а если приобретать, то какой именно. Можно сказать точно, что счетчики с вращающимся диском не стоит считать архаикой и отказываться от них. Для сельской местности – это оптимальный вариант.

electriktop.ru

Электронный счетчик электроэнергии: характеристики и определение показателей

Содержание статьи:

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

Прибор состоит из трёх одинаковых узлов (справа), цепей питания и микроконтроллера

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;

  Внешний вид электронного электросчетчика

• супервизором – отслеживает колебания напряжения на входе и подает команду сброса микроконтроллеру, когда напряжение выключается либо включается;
• системой управления;
• оптическим портом, позволяющим снимать показания устройства.

Через оптический порт можно запрограммировать цифровой счетчик.

Принцип работы цифрового счетчика электроэнергии заключается в прямом замере напряжения и тока. Он оцифровывает информацию, передавая ее на индикатор и сохраняя в памяти. Импульсы входных электронных твердотелых элементов создают под воздействием тока напряжения. Количество импульсов зависит от активности энергии.

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

Устройство индукционного счетчика электроэнергии

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

Один из критериев выбора электросчетчика – количество тарифов

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.
  
• Интеграция с АСКУЭ. Показания автоматически передаются провайдеру.
• Фазность. Информация указывается на табло. Однофазный аппарат имеет маркировку 220 или 230 В, трехфазный – 220/380 В или 230/400 В.
• Количество тарифов. Двухтарифная схема исключает переплаты за электричество в ночное время.
• Способ монтажа. Цифровой аппарат крепится на винтах (корпус S или Ш) или дин-рейках (корпус R или P).

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.

strojdvor.ru

Принцип работы электросчетчика | Заметки электрика

Здравствуйте, дорогие гости сайта «Заметки электрика».

Теме учета электроэнергии мы уже посвятили множество статей, а вот разобраться с устройством и принципом работы электросчетчика не хватало времени.

Поэтому сегодняшняя статья посвящается принципу работы однофазных и трехфазных счетчиков электрической энергии.

Как Вы уже знаете, электросчётчики по принципу работы делятся на 2 вида:

• индукционные
• электронные

Рассмотрим более подробно принцип работы каждого типа счетчиков.

Принцип работы индукционного электросчетчика

• 1 — токовая или последовательная  обмотка (катушка)

• 2 — параллельная катушка (обмотка) или катушка напряжения

• 3 — счетный механизм в виде червячной передачи

• 4 — постоянный магнит для создания торможения и плавности хода диска

• 5 — алюминиевый диск

• Фi — магнитный поток, который создается током нагрузки

• Фu — магнитный поток, который создается током в катушке напряжения

Электросчетчик состоит из 2 катушек (обмоток): катушка напряжения и токовая катушка, электромагниты которых расположены под углом 90° относительно друг друга в пространстве. В зазоре между этими электромагнитами находится алюминиевый диск, который с нижней и верхней стороны крепится на подшипниках и подпятниках. На оси диска установлен червяк, который через зубчатые колеса передает вращение счетному механизму (барабану).

Токовая катушка включается в цепь последовательно и состоит из небольшого количества витков. Наматывается такая катушка толстым проводом, соответственно, прямому номинальному току электросчетчика.

Катушка напряжения включается в цепь параллельно и состоит из большого количества витков. Наматывается тонким проводом с диаметром примерно от 0,06 -до 0,12 (мм).

При подачи переменного напряжения на катушку напряжения и при протекании через токовую катушку тока нагрузки, в зазоре  наводятся переменные магнитные потоки Фi и Фu, которые наводят в алюминиевом диске вихревые токи. При взаимодействии этих потоков и вихревых токов в диске, возникает вращающий момент — диск начинает вращаться.

Количество оборотов алюминиевого диска за определенное время — это и будет наша потребляемая электроэнергия.

При увеличении тока нагрузки (например, мы включили в сеть дополнительную нагрузку) в токовой катушке будет возникать больший вращающий момент и диск будет вращаться быстрее.

Для учета электроэнергии в трехфазных сетях переменного тока используют трехфазные индукционные электросчетчики, принцип работы которых аналогичен однофазным.

Принцип работы электронного электросчетчика

На смену индукционным электросчетчикам пришли электронные электросчетчики, например ЦЭ6803В, СЕ 102, СОЭ-55 и другие. Они обладают рядом достоинств, о которых мы поговорим в этой статье.

В электронном электросчетчике преобразователь преобразует входные аналоговые сигналы с датчиков тока и напряжения в цифровой импульсный код. Этот код подается на микроконтроллер, где расшифровывается и рассчитывается, а далее выдает количество потребляемой электроэнергии на дисплей электросчетчика.

P.S. Спасибо за внимание. Автор сайта «Заметки электрика».

Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями:

zametkielectrika.ru

Принцип работы электронного счетчика электроэнергии

Никто не спорит с тем, что электричество – это благо, но за него надо платить.

Счетчики электроэнергии, установленные во многих домах, призваны помочь стабилизировать оплату и, по возможности, минимизировать ее.

Виды приборов

Принцип работы любого счетчика заключается в измерении активной энергии и подсчете потраченного.

При этом различают несколько вариантов счетчиков.

Определиться с выбором электронного счётчика поможет данный материал: https://teplo.guru/elektrichestvo/schetchiki/kakoj-luchshe-postavit-v-kvartire.html

Они делятся:

• по принципу подключения – на приборы прямого и трансформаторного включения;
• по измеряемым величинам – на однофазные и трехфазные;
• по конструкции – на механические, электронные и гибридные;
• по количеству тарифов – на одно- и многотарифные.

В основном, для учета электричества используют электронные устройства, которые обладают рядом преимуществ: они более точные и позволяют использовать несколько тарифов, на которые они переводятся самостоятельно, без участия владельцев.

Стоит отметить: существуют также гибридные счетчики, имеющие цифровой интерфейс и механическое вычислительное устройство, но, судя по отзывам, применяются они крайне редко.

Об установке электросчётчика в частном доме можно прочитать здесь: https://teplo.guru/elektrichestvo/schetchiki/ustanovka-v-chastnom-dome.html

Как работает

Электрический учет устроен на прямом измерении напряжения и тока: вся информация о потреблении электричества подается на индикатор и сохраняется в памяти устройства.

При этом, устройство обладает рядом преимуществ:

1. Оно позволяет точнее считывать информацию, что препятствует краже электроэнергии.
2. Обладает меньшими размерами по сравнению с механическими.
3. Может автоматически переключаться по разным тарифам, не требуя присутствия человека, что позволяет экономить деньги.
4. Электронные модели проверяют раз в 4-16 лет. Это необходимо для проверки правильности начислений. Проверкой занимается Сфера государственного регулирования обеспечения единства измерений.

Примите к сведению: первая проверка проводится на заводе – ее дата указывается в паспорте прибора.

Одновременно с достоинствами обычно выделяют некоторые недостатки. К ним относят более высокую стоимость и их ненадежность: несмотря на уверения производителей, электронные модели приходится менять чаще механических. Последние способны работать несколько десятков лет, так как в них практически нечему ломаться.

Принципиальная схема электронного счетчика. (Для увеличения нажмите)

Подсчет электричества производится за счет преобразования сигналов тока и напряжения, «входящих» в прибор, в импульс, который он и подсчитывает.

Число последних при этом изменяется в соответствии с поступающей энергией. То есть, чем больше электричества будет израсходовано, тем больше импульса получит устройство и посчитает.

Вместе с подсчитывающим устройством электронный счетчик имеет дисплей, на котором отражаются изменения в потреблении тока, максимальное и минимальное значения, текущий тариф и другие необходимые хозяевам данные.

Однофазные и трехфазные модели

Главным принципом деления электронных счетчиков являются сами измеряемые величины и технические характеристики.

Они бывают:

1. Однофазными: их используют в квартирах, отдельных домах, небольших офисах и других площадках, питающихся от сети в 3-7 кВт с напряжением 220 В. Такие приборы рассчитаны на токи в 13-32 А (1 кВт = 4,5А, соответственно, 3 кВт – это 13,5 А). При выборе прибора необходимо учесть, что на нем должны быть обозначены номинальное и максимальное значения тока, обычно это соответствует 5-40 А.
2. Трехфазными: их обычно применяют в промышленных и бытовых зданиях с большой «проходимостью» тока, а также в частных коттеджах, где ввод происходит только по трехфазной системе. Самым простым способом выбрать подходящее устройство станет обращение в соответствующие службы: они смогут помочь в выборе, назвав основные характеристики или модели.

Стоит обратить внимание, что трехфазный счетчик должен иметь внутренний тарификатор. Он осуществляет формирование графика нагрузки и отслеживает переход тарифов, отмечает перенапряжения и отсутствие тока, его работу, спад или увеличение напряжения. Это помогает в снятии показаний счетчика.

Возьмите на заметку: электронные трехфазные счетчики обычно имеют журнал событий, в которых отмечаются все изменения в «работе» тока для своевременного устранения неисправностей.

При выборе электронного электросчетчика лучше остановиться на моделях в большим гарантийным сроком и указанным сроком службы, а также проследить, чтобы в городе была мастерская компании.

Чтобы безошибочно снять показания с электросчётчика рекомендуется изучить данный материал: https://teplo.guru/elektrichestvo/schetchiki/kak-snyat-pokazaniya.html

Это поможет сократить расходы в случаи поломки или установки нового.

Электронный вариант счетчика на сегодняшний день пользуется большим спросом в квартирах и домах. Благодаря расширенным возможностям он предотвращает хищения энергии и может помочь сберечь деньги владельцу жилплощади.

Выбирая модель, не стоит скупиться: дешевый вариант, сделанный из непрочных материалов, прослужит намного меньше, чем более дорогой.

Смотрите видео, в котором на примере конкретной марки рассмотрены особенности электронных счетчиков электроэнергии:

teplo.guru