Индукционный счетчик электроэнергии

Индукционные счетчики электрической энергии

В качестве расчетных приборов учета активной энергии используются однофазные и (или) трехфазные счетчики двух типов: индукционные и статические счетчики ватт-часов (электронные).

В настоящее время достаточно большое число установленных расчет­ных счетчиков активной и реактивной энергии — индукционные. Манипулируя расчетными параметрами таких счетчиков, схемами их подключения к сетям и различными способами подсчета потребляе­мой электроэнергии, можно осуществлять хищения электроэнергии в различных (и даже регулируемых) объемах.

Индукционным называется счетчик, в котором магнитное поле неподвижных токопроводящих катушек влияет на подвижный элемент из проводящего материала. Подвижный элемент представляет собой диск, по которому протекают токи, индуцированные магнитным полем катушек.

Принцип действия индукционного счетчика электрической энергии основан на принципе действия двухобмоточного асинхронного ЭД. Ротором является алюминиевый диск, который свободно вращается в двух магнитных зазорах катушек тока и напряжения. В одной катушке намагничивающая сила создается током нагрузки потребителя, во второй катушке намагничивающая сила пропорциональна величине напряжения питающей сети. Катушки напряжения и тока смещены в пространстве на 90 о и создают вращающееся магнитное поле, которое приводит во вращение алюминиевый диск. Движение диска передается на счетное устройство через передающую шестерню. Количество оборотов диска пропорционально количеству электрической энергии, протекающей в нагрузке.

Параллельная цепь индукционного счетчика электрической энергии состоит из П-образного сердечника и Т-образной перемычки, на которую одета катушка напряжения. Соединение катушки напряжения с сетью происходит через шунтовую перемычку.

Последовательная цепь (токовая катушка) состоит из П-образного сердечника и катушки. Соединена непосредственно с током нагрузки.

Наиболее точные показания счетчика наблюдаются в диапазоне 20-80% Iном. Номинальный ток не превышает, как правило, 5А.

Трехфазные счетчики отличаются количеством токовых обмоток и обмоток напряжения.

Бытовой однофазный счетчик U=220В, Iном =5А при нагрузках до 25Вт обладает зоной нечувствительности.

В однофазных сетях реактивная электрическая энергия не измеряется.

После изготовления счетчики проходят двойной метрологический контроль: органами технического контроля предприятия-изготовителя и органами технического контроля Госстандарта. После проверки счетчик опломбируется:

— на нижний винт ставится пломба технического контроля предприятия-изготовителя;

— на верхний винт устанавливается пломба органа Госстандарта.

В трехпроводных сетях с изолированной нейтралью трансформатора применяются трехпроводные двухэлементные счетчики типов САЗ(непосредственного включения или трансформаторные трехпроводные) и САЗУ (трансформаторные универсальные трехпроводные).

В четырехпроводных сетях с глухозаземленной нейтралью трансфор­матора применяются четырехпроводные трехэлементные счетчики типов СА4 (непосредственного включения или трансформаторные четырехпро­водные) и СА4У (трансформаторные универсальные четырехпроводные). В последние годы наблюдается тенденция перехода с индукци­онных счетчиков на статические счетчики ватт-часов (электронные).

В соответствии с ГОСТ индукционные счетчики долж­ны давать показания расхода энергии в киловатт-часах (киловар-часах) непосредственно или при умножении показания счетного меха­низма на 10 n где п — целое число.

Счетчики электрической энергии характеризуются тремя основ­ными расчетными параметрами: постоянной счетчика С, коэффици­ентом счетчика К ипередаточным числом счетчика А.

Постоянной счетчика С называется количество единиц электро­энергии (число ватт-секунд, ватт-часов или киловатт-часов), приходящихся на один оборот диска прибора. Постоянной статического (электронного) счетчика называется значение, выражающее соотношение между энергией, учитываемой счетчиком, и числом импульсов на испытательном стенде. Постоянная электронного счетчика выражается либо в импульсах на киловатт-час (имп/кВт-ч), либо в ватт-часах на импульс (Вт·ч/имп).

Коэффициентом счетчика К называется число, на которое нужно умножить показания счетчика для получения фактического расхода электроэнергии (кВт·ч).

Передаточным числам счетчика А называется число оборотов диска, соответствующее 1 кВт-ч. Передаточное число, как правило, указывается на табличке счетчика, например: 1 кВт-ч = 1500 оборотов диска.

Постоянная С индукционного счетчика и его передаточное число А взаимосвязаны:

Счетчики для однофазных сетей, или однофазные счетчики применяются в основном на вводах в индивидуальные дома или в квартиры в многоквартирных домах. Схема счетчика показана на рис. 1.

Индукционный счетчик электроэнергии

Рис.1. Схема включения однофазного счетчика.

Измерительная система счетчика содержит токовую обмотку 1 и обмотку напряжения 2. По токовой обмотке проходит потребляемый ток, а обмотка напряжения подключается на напряжение между проводами сети. На счетчике имеются зажимы для присоединения проводов, идущих от сети питания, и проводов в сеть потребителя. Обычно фазный провод присоединяется к зажиму 1, тогда нулевой должен присоединяться только к зажиму 3 (или 4), а не 2, потому что в последнем случае токовая обмотка окажется под напряжением, на которое она не рассчитана, и выйдет из строя. Тогда получается назначение зажимов: вход — 1 и 3, выход — 2 и 4. На счетчике под стеклом на панели имеется прорезь для цифр счетного механизма и надписи о данных счетчика, например, счетчик однофазный СО-И446, 220 В, 5. 17 А, год изготовления, заводской номер.

Трехфазный индукционный электросчетчик можно рассматривать как два или три однофазных прибора, смонтированных в одном корпусе. Счетчики такого типа, как правило, однотарифные, изготовлены как стационарные с непосредственным включением или через измерительные трансформаторы тока и напряжения.

Трехфазные счетчики применяются в электроустановках, где используется трехфазный ток, а также на вводе установок, где используется однофазный ток, но подводятся три фазы, например, в жилых домах и учреждениях. На рис.2 показана схема счетчика, предназначенного для включения с трансформаторами тока в четырехпроводную сеть. Как видно из схемы, токовые обмотки счетчика присоединяются ко вторичным обмоткам трансформатора тока через зажимы 1 и 3, 4 и 6, 7 и 9. Зажимы 1, 4, 7 присоединяются к фазам и к первым выводам обмоток напряжения, вторые выводы которых соединены вместе и присоединяются к нулевому проводу.

Индукционный счетчик электроэнергии

Рис.2 Схема включения трехфазного счетчика.

Могут быть трехфазные счетчики для непосредственного включения, а также счетчики для включения с трансформаторами тока и напряжения. Счетчики непосредственного включения изготовляются на ток 5, 10, 20, 30, 50 А, а счетчики с трансформаторами тока, у которых первичный ток может быть различной величины в пределах от 10 до 10 000 А, вторичный ток — 5 А, изготовляются на ток 5 А.

Трехфазные счетчики, как и однофазные, имеют защиту от несанкционированного отбора электроэнергии. Смонтированы стопоры обратного хода, устанавливаются нестандартные винты, которые снимаются только специальным инструментом.

Трехфазные счетчики можно использовать как многотарифные или в автоматизированных системах учета.

Условия надежной работы счетчиков

Устройства, содержащие счетчики, должны устанавливаться в сухих помещениях, не содержащих агрессивных примесей в воздухе, с температурой в зимнее время не ниже 0 С. Счетчики не разрешается устанавливать в помещения, где температура часто может быть выше +40 С. В зимнее время разрешается подогрев счетчиков электрическими нагревателями, но так, чтобы температура у счетчиков была не выше +20 С.

Принцип работы электросчетчика

Индукционный счетчик электроэнергии

  1. Какие виды электросчетчиков бывают
  2. Принцип работы индукционного счетчика
  3. Принцип работы электрон ного счетчика электроэнергии

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

Какие виды электросчетчиков бывают

В быту используются три вида счетчиков:

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

Принцип работы индукционного счетчика

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

Индукционный счетчик электроэнергии

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.

Индукционный счетчик электроэнергии

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

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

Принцип работы электрон ного счетчика электроэнергии

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

Индукционный счетчик электроэнергии

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

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

Индукционный счетчик электроэнергии

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

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

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

Индукционные и электронные электросчетчики: преимущества и недостатки

Индукционный счетчик электроэнергии

индукционные и электронные электросчетчики

Бурное внедрение электронных технологий в последние два десятилетия обусловило массовый выпуск и внедрение новых статических приборов учета электрической энергии. Они пришли на смену старым индукционным счетчикам.

Владельцы квартир обсуждают оба типа конструкции с точки зрения потребителя, высказывают противоречивые мнения, сравнивая удобство пользования и точность измерения.

Принцип работы устройств электросчетчиков

В алгоритм каждой схемы заложено измерение за рабочий отрезок времени составляющих потребляемой электрической мощности тока и напряжения с последующим преобразованием алгоритмами вычислений в наглядную информацию. Для этого встроены трансформаторы тока и напряжения.

Индукционный счетчик электроэнергии

алгоритм работы электросчетчика

У индукционных конструкций вторичные величины векторов создают электромагнитное поле, энергия которого раскручивает (пропорционально мощности потребления) алюминиевый диск, управляющий работой механического счетчика.

На электронных моделях применяется оцифровка вторичных величин за очень короткие промежутки времени с передачей результатов логической схеме и вычислительному устройству, работающих на микропроцессорном оборудовании. Результаты вычислений выводятся на дисплей, могут передаваться средствами удаленного доступа.

Рекомендуем ознакомиться со следующими похожими статьями по электрическим счетчикам :

  • Как подключить электросчетчик правильно? СХЕМА
  • Электрические счетчики НЕВА 102 и НЕВА 105
  • Выбор электросчетчика. индукционный, электрический
  • Назначение и разновидности счетчиков электрической энергии

Отличия конструкций электросчетчиков

Точность старых приборов учета при правильном подключении в схему зависит от:
• погрешностей установки по вертикали;
• надежности закрепления;
• отсутствия вибраций и механических воздействий на корпус;
• поддержания в чистоте механической системы, состояния вращающихся деталей;
• отсутствия дополнительных магнитных и электрических полей.
Электронные конструкции не имеют движущихся и вращающихся деталей. Они менее восприимчивы к механическим нагрузкам.

Индукционный счетчик электроэнергии

Отличия конструкций электросчетчиков

Электросчетчики с защитой от хищения электроэнергии

Индукционный счетчик электроэнергии

Этот больной вопрос очень остро стоит в нашей стране. Электричество, как и все остальное, воруют.
Старые приборы позволяют злоумышленникам:
• применять мощные магниты для уменьшения величины электромагнитного поля, вращающего индукционный механизм;
• нарушать герметичность корпуса с целью торможения алюминиевого диска всевозможными способами;
• отклонять положение корпуса от первоначальной установки;
• сдвигать фазу тока подключением к схеме фазосдвигающих трансформаторов с отводом значительной доли нагрузки на контур заземления (часто на трубопроводы отопления или водоснабжения, что травмоопасно);
• изменять схему подключения по различным вариантам;
• подключать преобразователи-генераторы, вырабатывающие импульсы тока, встречно направленные основной нагрузке для изменения показаний;
• использовать некоторые другие методы.

В новых счетчиках конструкторы учли ошибки старых разработок:
1. Вращающихся и двигающихся деталей нет. Прибор можно ориентировать как угодно. В любом положении он будет надежно работать, а нарушать герметичность корпуса не имеет смысла;

Индукционный счетчик электроэнергии

2. Для противодействия полей сильных неодимовых магнитов во многие модели введена защита. Ее срабатывание устранит только специалист. А факт причинения вреда прибору придется объяснять и компенсировать владельцу квартиры через суд;
3. В алгоритм схемы включена постоянная проверка токов утечки. Она работает по принципу УЗО: сравнивает вектора токов, входящих по фазному проводу и выходящих по нулевому. При дисбалансе величин электроснабжение квартиры автоматически отключается. Такая защитная функция повышает безопасность электроснабжения, но предоставляет очередной барьер для воров.
4. Класс точности электронных приборов намного выше, чем у индукционных.
Предприятия энергонадзора широко внедряют электронные ограничители мощности, которые успешно решают фискальные задачи. Появляются конструкции, позволяющие использовать их функции в качестве приборов учета.
Ими удобно отслеживать по цепям удаленного доступа состояние электрической сети и записывать текущие показатели мощности потребления каждого абонента. Все данные сохраняются в памяти компьютеров.

Злоумышленникам сложно будет доказывать в суде свою невиновность в ответ на предъявленные органами энергонадзора записи показаний мощности, которые первоначально были большими, а потом резко снизились. Придется платить штраф за очень большой величины.
Электромонтеры энергонадзора за каждый обнаруженный факт воровства электричества получают огромную премию. Договориться с ними о скрытии выявленных нарушений не получится. У них в арсенале есть самые новые приборы, позволяющие выявлять хищения.

Если лет десять назад найти несанкционированное подключение мог только довольно опытный специалист на основе своих знаний, то теперь прибор обнаружения скрытой проводки надежно работает в каждой бригаде. Используют его при малейшем подозрении на воровство.
Для обычного потребителя снимать показания с электронного счетчика удобнее. А знание того, что воровать безнаказанно электроэнергию довольно проблематично останавливает многих злоумышленников от недостойных поступков. Страх разоблачения сберегает им нервы, а часто и здоровье.

Индукционный счетчик электроэнергии

Оцените качество статьи. Нам важно ваше мнение:

Источники: http://studopedia.ru/8_202123_induktsionnie-schetchiki-elektricheskoy-energii.html, http://electric-220.ru/news/princip_raboty_ehlektroschetchika/2016-09-19-1064, http://electric-tolk.ru/indukcionnye-i-elektronnye-schetchiki-preimushhestva-i-nedostatki/

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий
Adblock
detector