Устройство и принцип действия счетчиков электроэнергии

Принцип работы однофазного счетчика электрической энергии

Счетчик представляет собой индукционную систему и является интегрирующим во времени электроизмерительным прибором. Принцип дейст­вия — взаимодействие магнитных полей токов, протека­ющих по двум обмоткам, с магнитным полем тока, индуктируемого в алюминиевом диске, находящемся между этими обмотками.

Рисунок. (а) Измерительный механизм индукционной системы.

1 – токовая катушка;

2 – катушка напряжения;

3 – алюминиевый диск;

4 – постоянный магнит;

Рисунок (б). Устройство электросчетчика.

1 – зажимы для подключения электроприемников;

2 – зажимы для подключения к сети;

3 – токовая обмотка;

4 – постоянный магнит;

5 – червячный винт;

6 – обмотка напряжения;

8 – алюминиевый диск;

Основными узлами эл.счетчика являются катушки напряжения и тока, алюминиевый диск 3, укрепленный на оси, опоры оси — подпятник и подшипник, постоянный магнит. С осью связан при помощи зубчатой передачи счетный механизм (рисунок ниже). Электромагнит 1 содержит Ш — образный магнитопровод, на среднем стержне которого расположена многовитковая обмотка из тонкого провода, включенная на напряжение сети U параллельно нагрузке Н. При номинальном напряжении 220 В обмотка катушки напряжения имеет обычно 8-12 тысяч витков провода диаметром 0,1 — 0,15 мм. Токовая катушка через которую протекает полный ток нагрузки имеет обычно количество ампер-витков в пределах 70 — 150, т.е. при номинальном токе 5 А обмотка содержит от 14 до 30 витков. Комплекс деталей, состоящий из последовательной (токовой) и параллельной (напряжения) обмоток с их магнитопроводами, называется вращающим элементом счетчика

1 – ось измерительного механизма;

2 – система зубчатых передач;

3 – обоймы счетного механизма

Ток, протекающий по обмотке напряжения создает общий переменный магнитный поток цепи напряжения, небольшая часть которого (рабочий поток) пресекает алюминиевый диск находящийся в зазоре между обоими электромагнитами. Большая часть магнитного потока цепи напряжения замыкается через шунты и боковые стержни магнитопровода (нерабочий поток), который разделяется на две части и необходим для создания требуемого угла сдвига фаз между магнитными потоками цепи напряжения и цепи нагрузки (токовой цепи). Магнитный поток цепи напряжения прямо пропорционален приложенному напряжению (напряжению сети).

Ток нагрузки протекающий через токовую обмотку, создает переменный магнитный поток, который также пересекает алюминиевый диск и замыкается по магнитному шунту верхнего магнитопровода и частично через боковые стержни. Незначительная часть (нерабочий поток) замыкается через противополюс на пересекая диск. Так как магнитопровод токовой обмотки имеет U-образную конструкцию, то его магнитный поток пересекает диск дважды.

Токи протекающий по обмоткам напряжения и тока создают переменные магнитные потоки которые пересекают диск счетчика. Согласно закону электромагнитной индукции, переменные магнитные потоки обоих обмоток при пересечении диска, наводят в нем ЭДС, под действием которых в диске возникают соответствующие вихревые токи. В результате взаимодействия магнитного потока обмотки напряжения и вихревого тока от магнитного потока токовой обмотки и с другой стороны магнитного потока токовой обмотки и вихревого тока от обмотки напряжения, возникает электромеханические силы, которые создают вращающий момент, действующий на диск. Этот момент пропорционален произведению указанных магнитных потоков и синусу угла сдвига фаз между ними.

Постоянный магнит установленный в счетчике служит для создания тормозного момента в счетчике. Силовые линии магнитного поля этого магнита, пересекая диск, наводят в нем дополнительную ЭДС, пропорциональную частоте вращения диска. Эта ЭДС в свою очередь вызывает протекание в диске вихревого тока, взаимодействие которого с потоком постоянного магнита приводит к возникновению электромеханической силы, направленной против движения диска, т.е. приводит к созданию тормозного момента. Регулировку тормозного момента, а следовательно частоты вращения диска производят путем перемещения постоянного магнита в радиальном направлении. При приближении магнита к центру диска, частота вращения уменьшается.

Copyright 2006. All Rights reserved

Основное назначение приборов учёта электроэнергии с дистанционным снятием показаний

Дистанционная передача данных производится через интернет, поэтому в основе устройства прибора лежит программное обеспечение. Именно оно позволяет в автоматическом режиме через определённый промежуток времени считывать информацию с устройства и отправлять её на общий сервер энергосбытовой организации.

Получается так, что программа обеспечивает сбор информации по потреблению электричества, её обработку и отправку. Но кроме этого, у энергоснабжающих организаций появляется ряд удобных для них функций, которыми они пользуются. А именно:

• контроль учёта потребления электроэнергии по многотарифному графику;
• возможность подключать или отключать потребителя дистанционно;
• работать с каждым потребителем электроэнергии индивидуально с учётом требований и правил подписанного договора;
• пересылать информацию по изменениям или уведомления;
• анализировать полученную информацию и на её основе составлять планы потребления электричества по регионам и районам.

Отслеживать работу электросчётчика можно из любого места удалённо

Срок службы однотарифного и двухтарифного прибора

Устройства можно разделить по видам. Однофазными могут быть как однотарифные, так и многотарифные приборы, работающие от сети 220 Ватт.

Вам это будет интересно Выбор генератора для дома

Одноставочные устройства более практичны и считают расходуемую энергию по общему тарифу. А многотарифные устройства более трудные. Они рассчитывают энергию в зависимости от времени суток.

Трехфазные устройства, это те, которые могут функционировать от сети в 220 и 380 В. Такие приборы учета электроэнергии в основном многотарифные и чаще используются в промышленности или в домах, где подключение выполняется по двум типам напряжения. Ниже описан гарантийный срок эксплуатации однофазных приборов учета в разных помещениях.

Опломбирование прибора

В квартирахЗаменять приборы учета электроэнергии в многоквартирных домах необходимо в следующих случаях:

• неисправность счетчика;
• вышел срок годности;
• не прошёл межпроверочный интервал;
• личное предпочтение поменять счетчик.

В квартирах должны быть установлены счетчики с классом точности от 0,5 до 1. Если модель не соответствует этому, то ее нужно заменить на электронную. Далее замена приборов выполняется с периодичностью в 16 лет.

В частном доме

Жители частных домов также интересуются, когда необходимо менять старый счетчик на новый. Это зависит от срока службы и годности самого устройства.

В основном, в частных домах мощность потребляемый приборов выше. Связано это с тем, что нужно также считать расходуемую энергию, где подключено большое количество мощных устройств (котлы отопления, бойлеры, группы освещения и так далее).

Поэтому в частных домах счетчики выходят из строя раньше. Межпроверочный интервал нужно проводить каждые 6 лет и проверять прибор на дефекты.

В неприватизированной квартире

Люди, которые живут по договору социального найма, не должны покупать прибор для учета энергии и оплачивать его установку

В таком случае неважно, где находится сам счетчик, на лестничной клетке или внутри помещения

Если нужно заменить прибор, то пишется заявление в управляющую компанию. В заявлении нужно написать причины замены устройства, а также указать дату установки и межпроверочного интервала. Если есть документ о неисправности счетчика, то его нужно приложить.

Образец заявления о замене устройства

Виды трехфазных приборов учета

Трехфазные электросчетчики могут различаться как по способу подключения к сети, так и по тарификации. Сначала имеет смысл разобраться с включением прибора учета — оно может быть как прямым, так и косвенным, причем как одно, так и другое может производиться по трех- или четырехпроводной системе, т.е. с использованием нулевой жилы.

Трехфазный электросчетчик косвенного или трансформаторного подключения прямого контакта с токопроводящими жилами не имеет. На шины крепятся трансформаторы тока, которые и «передают» информацию на прибор учета. Подобная схема включения используется в сетях с более высокой нагрузкой и силой тока.

Счетчики прямого включения подразумевают непосредственное прохождение тока к потребителю через устройство — это более распространенный вариант подсоединения, используемый в частном доме и некоторых квартирах. При подобной схеме монтажа сила тока не должна превышать 100 А.

Что касается тарификации, то, наверное, ни для кого не секрет, что электроэнергия в ночное время стоит дешевле. А потому многие из тех, кто пользуется ей, в основном, по ночам, устанавливают двухтарифные трехфазные счетчики. Подобные приборы имеют возможность автоматического переключения и считают отдельно потраченную электроэнергию в промежутках с 7 до 23 часов и с 23 до 7. Естественно, выходит немалая экономия на оплате подобной коммунальной услуги.

Подключаются двухтарифные трехфазные счетчики электроэнергии точно так же, как и обычный — никаких принципиальных различий в монтаже нет.

Основное различие между приборами учета электроэнергии состоит в том, к какому виду он относится — аналоговый (его так же называют индукционным) или электронный.

Схема подключения через трансформаторы

Аналоговые индукционные счетчики

Принцип действия этих приборов учета аналогичен аналоговому однофазному счетчику. Электроэнергия, протекая через токовую катушку, создает электромагнитное поле вихревого тока, которое воздействует на алюминиевый диск, заставляя вращаться. Вращение, посредством червячной передачи, проходит на механический счетчик, который и фиксирует расход.

Естественно, чем выше нагрузка на токовую катушку, тем быстрее будет происходить отсчет кВт/ч. В настоящее время повсеместно идет замена аналоговых приборов учета на электронные трехфазные счетчики электроэнергии как обладающие большей точностью и меньшей погрешностью в расчетах. Также причиной подобного замещения стало и то, что индукционные счетчики невозможно использовать в качестве двухтарифных, равно как и при автоматическом снятии с них показаний.

Электронные приборы

Схема подключения трехфазного счетчика подобного вида обусловлена работой аналого-цифрового преобразователя (АЦП), который выдает импульсы на микросхему в соответствии с частотным графиком. Ниже, на схематическом изображении показан принцип работы такого электросчетчика.

Сама же микросхема запоминает все данные, при этом имеет возможность вывода на дисплей как моментальных показателей, так и полученных за определенное время, в зависимости от сложности и стоимости прибора учета.

Принцип работы электронного прибора учета

Конечно, у электронных счетчиков, помимо несомненных преимуществ, таких как высокий класс точности, возможности двухтарифного или автоматического учета и широкого диапазона рабочих температур, есть и свои недостатки. К ним можно отнести отсутствие защиты от помех. Также подобные счетчики не ремонтируются и очень «не любят» скачков напряжения.

Но все же повсеместный переход на электронные приборы учета взамен аналоговых показал их преимущество перед индукционными устройствами.

Рекомендации экспертов Zuzako по выбору «умного» энергосчётчика

«Умные» электросчётчики передают все необходимые данные в энергопоставляющую компанию без человеческого участия. Автоматическая отправка исключает подачу неверной информации, благодаря чему достигается ощутимая экономия средств. К тому же передача информации будет осуществлена в срок, без просрочек. Отличие «умного» счётчика от обычного заключается в наличии специального контроллера, передающего данные в автоматическом режиме. В остальном же они идентичны.

Чтобы сделать прибор более точным, производители начали заменять индукционные приборы с дисковым табло на более современные — электронные с жидко-кристаллическим дисплеем. Новые устройства оснащаются микроконтроллером, который преобразует получаемую информацию с датчиков и подсчитывает потреблённое электричество. Также счётчики могут иметь проводные, беспроводные и оптические интерфейсы для интеграции прибора в автоматизированные системы учёта и разные варианты «умных» домов, производств и интернет-вещей. При выборе счётчика нужно учитывать несколько важных характеристик:

1. Количество фаз. Для бытовых нужд квартиры или дома достаточно однофазного устройства, а трёхфазные модели целесообразны для гаражей, мастерских и производств, то есть там, где используется мощное электрооборудование.
2. Увеличение количества электроприборов, включённых в домашнюю электросеть, приводит к росту потребления электрической энергии, а, соответственно, и силы тока, проходящего через прибор учёта. Для небольшой квартиры, гаража или дачи подойдёт устройство, рассчитанное на работу с током до 10A. Для небольшого коттеджа или квартиры с электроплитой уже понадобится счётчик с расчётной силой тока до 60A, а в больших загородных домах и небольших мастерских — до 100 и 120A, соответственно.
3. Тарификация. Если у вас мало энергоёмкой бытовой техники, и она в основном используется днём, то стоит остановить выбор на однотарифном электросчётчике. В том случае, когда в доме стоит электрокотел, «тёплый пол», имеется небольшое производство или мастерская с посменной работой, то присмотритесь к многотарифным моделям, которые помогут значительно сэкономить на счетах за электричество.
4. Класс точности. Согласно новым нормативам, этот показатель должен быть не ниже 2. Однако современный рынок предлагает и более точные модели электросчётчиков. Приборы с классом 0,2/0,5/1,0 — дорогостоящие трёхфазные устройства, рассчитанные на большое потребление тока, и такая точность даст небольшую экономию. Наиболее популярны электросчётчики с классом точности 1,0, и именно их предпочитают устанавливать в городских квартирах.

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).

Предлагаем ознакомиться Весенняя обработка сада – ПОШАГОВЫЙ план (6 обязательных этапов)

Как выбрать электросчётчик с пультом

Все существующие электросчётчики делятся на активные и реактивные. Также они подразделяются на однофазные, двухфазные, трёхфазные. Последний вариант не используется в быту, применяется исключительно в промышленности.

В последнее время популярными становятся счётчики электроэнергии с пультом. Принцип их работы заключается в том, что для экономии не нужно приобретать сверхсильный магнит и потом бояться проверок. Достаточно дистанционно нажать на кнопку на пульте и счётчик включится иливыключится. Для максимального удобства можно приобрести сразу несколько пультов для всех членов семьи или положить их в разных комнатах.

Наиболее востребованными считаются счётчики электроэнергии с пультом, которые могут не только останавливать, но и просто замедлять процесс учёта с 10 и до 70%. При этом внешне прибор выглядит обычно, индикатор на нём мигает, как обычно, и вряд ли в этом случае проверяющий что-то заподозрит.

Виды счетчиков

Правила выбора и виды учетных приборов, допустимых к установке в частном жилье и на производстве, строго регламентируются действующими нормативными актами, включая ПУЭ.

Перед тем, как установить счетчик электроэнергии в квартире или цехе, каждый хозяин оформляет договор на его подключение к электросетям, в котором обязательно указывается выбранная модель.

Дополнительная информация. Знание типа и марки конкретного образца счётного устройства (электросчётчика) необходимо для того, чтобы своевременно провести его поверку, периодичность которой устанавливается для каждой модели индивидуально.

Производителями приборов этого класса освоен выпуск огромного количества различных моделей и типов промышленных и бытовых счетчиков энергии. Разобраться со всем многообразием учетных устройств можно лишь в том случае, если попытаться классифицировать их по тем или иным признакам, а именно:

• Заявленный принцип работы электросчетчика данной модели;
• Количество учитываемых фаз (фазность электрического прибора);
• Указываемый в паспорте класс точности;
• Способ снятия показаний (вариант подключения);
• Тарификация учета;
• Электрические параметры (ток и мощность прибора).

Согласно первому из этих признаков все учетные приборы делятся на индукционные счетчики (ИС) и электронные аппараты, а по второму – на однофазные и трёхфазные изделия. Кроме того, в соответствии со способом интегрирования в измеряемую цепь, они подразделяются на приборы прямого включения и устройства, подсоединяемые через специальные токовые трансформаторы – ТТ (смотрите фото ниже).

Подключение через ТТ

Точность различных образцов электросчётчиков может варьироваться от 0,2 до 2,5, а по наличию особых режимов снятия показаний они делятся на одно- 2-х и 3-х тарифные приборы. Электрические (токовые и мощностные) характеристики этих устройств выбираются, исходя из условий их эксплуатации.

Самостоятельная замена счётчика — порядок действия и требования

Какой электрический счетчик выбрать

Выбирать приборы следует, исходя из следующих классификаций:

• ток потребления – переменный или постоянный;
• количество фаз – одна (50 В) или три (380 В);
• количество тарифов – один или несколько;
• тип прибора – механический или электронный.
• тип подключения – прямое либо через трансформатор.

Наиболее часто меняют механические счетчики на более современные – электронные. Дело в том, что механические устройства имеют следующие минусы:

• невозможно снимать показания автоматически;
• при учете электроэнергии происходят весьма значительные погрешности;
• могут учитывать лишь один тариф;
• их легко настроить так, чтобы отражались заниженные показатели;
• сложны в установке и эксплуатации.

Таким образом, чаще всего устанавливают электронные устройства, лишенные всех вышеперечисленных недостатков. Справка! Данное устройство основано на специальном приспособлении, которое электронным путем подсчитывает потребляемую электроэнергию и фиксирует показания. Такие счетчики позволяют учитывать любое количество электроэнергии, их можно установить как в квартире, так и в частном доме.

Также довольно часто устанавливают многотарифные счетчики. Суть их работы заключается в подсчитывании энергии в зависимости от времени суток, что приводит к меньшим затратам по сравнению с начислением по одному тарифу.

Существуют наиболее современные счетчики, имеющие жидкокристаллический дисплей и цифровой интерфейс. Их минус заключается в их высокой стоимости, поэтому потребители чаще выбирают более простые устройства.

Подготовка необходимых документов

По закону недопустимо проводить замену электросчетчика без разрешения от энергосбытовой компании. Необходимо осуществить следующие действия:

1. Подготовить паспорт (удостоверение личности) и документы, подтверждающие права собственности на помещение, в котором следует произвести замену. В отсутствие собственника необходимо оформить доверенность.
2. С подготовленными документами обратиться к поставщику (Энергосбыту) и написать заявление, указав в нем причину замены прибора.

Энергосбытовая компания должна принять заявление и направить специалиста, который должен установить, действительно ли требуется замена. Затем он снимает пломбы и фиксирует последние начисленные показания.

Снятие и установка счётчика

Демонтаж старого счетчика и установка нового, как правило, осуществляется специалистом Энергосбыта, но вы можете осуществить замену самостоятельно, если уверены в своей квалификации. Необходимо выполнить следующие действия:

Отключают электрический ток посредством вводного автомата

Обратите внимание, что существуют два выключателя — перед счетчиком и после него. Разумеется, для замены прибора учета следует отключить автомат, которые находится перед устройством

Открывают крышку устройства и убеждаются, что на всех контактах отсутствует электрическое напряжение. Разъединяют все провода внутри устройства. Если питание однофазно, то всего проводов будет четыре: 2 на вход и 2 на выход. Снимают сам корпус счетчика. Как правило, для последующего крепления нового устройства используется DIN-рейка.

Акт замены счетчика электроэнергии

Как уже было сказано, специалист должен составить акт замены электросчетчика, в котором указывается следующая информация:

• наименование фидера, где выполнена замена;
• тип, год выпуска, заводской номер и класс точности нового прибора;
• дата последней проверки старого и нового счетчиков;
• показания счетчика электроэнергии;
• неучтенная электроэнергия за период замены оборудования;
• причины замены.

После проверки правильности подключения необходимо ввести новый прибор в эксплуатацию. Для этого необходимо провести следующие мероприятия:

1. Обратиться к энергосбытовой компании с заявлением, в котором содержится просьба об опломбировке счетчика и его ввода в эксплуатацию.
2. После принятия заявления к вам придет специалист, проверит подключение, поставит пломбу и составит акт замены прибора.

Индукционный счетчик электроэнергии: описание и принцип действия, плюсы и минусы

Индукционный счетчик электроэнергии с электромеханическим устройством подсчета расхода энергии до сих пор является надежным прибором, установленным в жилых помещениях. Пользователей привлекает его надежность, простота в обслуживании, долгий срок службы и низкая стоимость.

Конструкция индукционного счётчика

Однофазный индукционный счетчик

Основными составными элементами индукционного электросчетчика являются электромагниты напряжения и электрического тока. При их взаимодействии вместе с входящими в них магнитопроводами появляется электромагнитное поле. Через передаточное устройство поле воздействует на алюминиевый диск вращения.

Электромагнит тока при работе испытывает большие нагрузки, поэтому его обмотка изготовлена из проволоки большого сечения. Число витков не превышает тридцати. Проволока равномерно намотана на двух магнитах, которые с помощью зажимов подключены последовательно к сети.

Катушка напряжения параллельно подсоединена к сети и создает электромагнитное поле, прямо пропорциональное действующему напряжению. Обмотка катушки выполнена из тонкой проволоки сечением 0,1…0,15 мм². Число витков может достигать 12000, что позволяет создать индуктивное сопротивление больше, чем активное. Такое устройство позволяет уменьшить расход электроэнергии при работе счетчика.

Все компоненты механического однофазного электросчетчика размещены в пластмассовом корпусе. Данные по расходу электричества за текущий период выводятся на цифровой барабан. Интенсивность расхода энергии можно определить по величине скорости вращения диска.

Как работает индукционный счётчик

Внутреннее устройство индукционного счетчика

Алюминиевый диск индукционного счетчика электрической энергии является подвижным токопроводящим элементом, на который воздействует электромагнитное поле, создаваемое в катушках счетчика. В результате их действия возникает магнитное поле, переменное по направлению и действующее на диск, в котором создаются вихревые токи, совпадающие по направлению с магнитными потоками.

Между вихревыми токами и магнитными потоками происходит взаимодействие, которое создает вращающий момент, меняющийся по величине и приводящий во вращение алюминиевый диск.

Между вращающим моментом и суммарным магнитным потоком от двух катушек тока и напряжения создается зависимость, с учетом сдвига фазы на 90º и обратной связью.

Под воздействием вращающего момента диск крутится с частотой в зависимости от величины поступающей энергии. Ось диска связана со счетным устройством цифрового барабана, на котором отражается действительное количество потребляемой энергии.

Плюсы и минусы приборов

Дисковый электросчетчик старого образца имеет несколько преимуществ перед новыми электронными моделями счетчиков, которые активно внедряются в жилые дома:

• имеют высокую степень надежности;
• простая схема исполнения и принцип действия;
• стоимость электросчетчика старого образца ниже, чем электронного;
• безразличны к возможным перепадам напряжения электрической сети;
• обладают длительным сроком эксплуатации.

При низком классе точности электросчетчика потребитель может как переплачивать за электроэнергию, так и недоплачивать

В то же время электромеханические счетчики имеют и ряд недостатков, к которым относятся:

• Низкий класс точности учета электрической энергии, особенно при малых нагрузках.
• Для оплаты электроэнергии используется только один тариф, в то время как большинство электрических компаний предоставляет разную стоимость электроэнергии в дневное и ночное время.
• Возможность остановить вращение диска, и даже отмотать показатели назад, чем могут воспользоваться недобросовестные пользователи. Остановка диска возможна и в случае поломки.

Все недостатки, присущие индукционным изделиям, известны заводам изготовителям. Они постоянно работают над модернизацией и улучшением качества своей продукции, повышая класс точности и срок службы.

Однако особенности конструкции не позволяют в полной мере воплотить все эти полезные необходимые условия в устройстве. Поэтому на смену индукционным приборам приходят более совершенные, электронные.