Как устроен электросчетчик

Как работает счетчик электроэнергии старого и нового образца

21.05.2016 нет комментариев 11 695 просмотров

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.

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:

Схема работы прибора учета электроэнергии старого типа

Как устроены электросчетчики

Устройство электросчетчиков. Электрические и принципиальные схемы, принцип действия счетчиков электроэнергии. Как устроены индукционные, старые, бытовые, советские, квартирные, механические, домашние счетчики электроэнергии и электронные, новые, современные, промышленные, цифровые эл. счетчики электричества счетчики электроэнергии. Как работают эл. счетчики электричества и как устроены трехфазные, однофазные, многотарифные, импортные и отечественные электросчетчики. Программирование электросчетчиков.

Реклама:
Счетчики с пультом дистанционного отключения
(пломбы, галограммы, паспорт, безупречное качество) —napulte.com

Устройства "экономии" электроэнергии —k-r-m.ru

Существуют три основных вида электросчетчиков:

Индукционные или механические. Они наиболее простые и дешевые, но, имеют ряд недостатков, это большая погрешность, отсутствие возможности тарификации измерений, отсутствие возможности дистанционного снятия показаний.

Гибридные счетчики электроэнергии. В них используется цифровой интерфейс, индукционная или электрическая измерительная часть и механическое счетное устройство.

Электронные (цифровые) счетчики дороже, но имеют ряд преимуществ. Они обладают высокой точностью измерения, удобный интерфейс отображения (ЖКИ дисплей) и удобный набор функций, срок службы счетчиков составляет 30 лет. В электронных счетчиках есть возможность установки разных тарифов, и возможность включения в общую систему (сеть АСКУЭ) с возможностью дистанционного снятия показаний. Как правило, такие счетчики обладают автокорректировкой по температуре.

Устройство и принцип работы индукционного однофазного старого о электросчетчика.

В зазоре между обмотки напряжения 7 магнитопроводом 8 токовой обмотки 13 и магнитопроводом 10 расположен подвижной алюминиевый диск 17, на оси. на пружинящем подпятнике и опоре. Через ведущий червяк. укрепленный на оси, и зубчатые колеса, вращение диска передается к счетному механизму.
Для крепления счетного механизма к корпусу имеется отверстие. Токовая обмотка 13, включается последовательно в исследуемую цепь, состоит из небольшого числа витков, намотанных толстым проводом.
Обмотка напряжения 7, включена в цепь параллельно, состоит из большего числа витков, намотанных тонким проводом.
Когда к этой обмотке приложено переменное напряжение, а по токовой обмотке протекает ток, в магнитопроводах 8 и 10 появляются переменные магнитные потоки, замыкающиеся через диск. Переменные магнитные потоки, пронизывают диск, наводят в нем вихревые токи.
Эти токи, взаимодействуют с соответствующими потоками, генерируют вращающий момент, действующий на подвижный диск.
При помощи постоянного магнита 4, создается тормозной (противодействующий) момент.
Установившаяся скорость диска наступает при равенстве вращающего и тормозного моментов.
Число оборотов диска будет пропорционально израсходованной энергии или установившаяся равномерная скорость вращения будет пропорциональна мощности.
Трение в механизме индукционного электросчетчика приводит к появлению погрешностей в показаниях. Особенно велико влияние сил трения при малых токах нагрузках счетчика, (погрешность достигает 12 — 15%).
Для уменьшения влияния сил трения применяют специальное устройство, компенсатором трения. На рисунке это пластинка, перемещение которой, регулируют величину компенсационного момента. Этот момент пропорционален напряжению. При повышении напряжения, это момент может оказаться больше момента трения и появляется самоход назад, для устранения которого предусмотрено устройство в виде стальных крючка и пластинки (собачки).
Важным параметром электросчетчиков электрической энергии переменного тока является чувствительность. Порог, под которым понимают минимальную мощность, в процентах от номинальной, при которой диск начинает безостановочно вращаться. По ГОСТу, это значение для счетчиков всех классов точности должно быть не менее 0,5 — 1,5%. Однофазные индукционные счётчики преимущественно используются в квартирной электропроводке.

Устройство и принцип работы индукционного трехфазного электросчетчика.

Индукционный трех фазный электросчетчик работает по томуже принципу что и однофазный.
В индукционной системы подвижная часть (диск) вращается во время потребления электроэнергии. Диск вращается за счёт вихревых токов, наводимых в нём магнитным полем катушек счётчика, магнитное поле вихревых токов взаимодействует с магнитными полями катушек счётчика.
Один из трех элементов счетчика содержит два электромагнита; обмотка одного включена в сеть последовательно (токовая обмотка), другого – параллельно (обмотка напряжения). Между этими электромагнитами расположен вращающийся алюминиевый диск, его ось которого соединена со счетным механизмом счётчика, а также со вторым диском, на котором установлено еще два (на две фазы) элемента. Третий диск отсутствует, ради экономии. Протекающие по обмоткам электромагнитов токи создают магнитные потоки. Под действием которых у диска появляется вращающий момент. Чем больше расходуется электроэнергии, тем больший ток в контролируемой цепи и в токовой обмотке счётчика и тем больше момент и скорость вращения диска. Трёхфазные электросчетчики на напряжение 380 В применяются в основном для учёта электроэнергии на подстанциях, предприятиях и т. п.

Устройство и принцип работы гибридного электромеханического счетчика.

Гибридный счетчики электроэнергии необходимо разделять на несколько разных узлов: схема счетчика, блок питания, корректирующие цепи и т. д. Блок питания преобразует переменное входное напряжение в низкое постоянное и обеспечивает питание электронных цепей счетчика. Схема счетчика измеряет ток, который потребляется нагрузкой, с помощью трансформатора тока (датчика), через который и протекает измеряемый ток. Другие блоки счетчика электроэнергии выполняют ряд различных функций: вывод показаний и управление через Ethernet, WiMax, Wi-Fi, ZeegBee сети, управление дисплеем, термокомпенсация счетчика, коррекция точности, и т. п.
Счетчик состоит из микросхемы обработки, трех трансформаторов тока, цепи питания, электромеханического счетного устройства и дополнительных цепей.
В качестве регистра электроэнергии используется простое электромеханическое отсчетное устройство, в котором применен двухфазный шаговый двигатель. Электропитание счетчика обеспечивает источник, построенный на токовом трансформаторе и двухполупериодном выпрямителе.

Устройство и принцип работы электронного (цифрового) счетчика.

До недавнего времени вопрос измерения электроэнергии, сводился к применению электромеханических счётчиков, принцип работы основан на подсчёте оборотов металлического диска, вращающегося в переменном магнитном поле, которое, создаётся двумя электромагнитами. Магнитный поток должен быть пропорционален току, текущему через нагрузку, а второго — напряжению. При этом скорость вращения диска пропорциональна мощности, а количество оборотов — потребляемой энергии.

Развитие микроэлектроники наметило переворот в области создания промышленных и бытовых систем учета, который, в первую очередь, связан с использованием систем управления на базе микроконтроллеров.

В цифровых системах учета достижим практически любой класс точности, при выборе соответствующей элементной базы и алгоритмов обработки информации. Отсутствие механических частей значительно повышает надёжность.

Обработка информации в цифровом виде позволяет одновременно подсчитывать как активную, так и реактивную составляющие мощности, это является важным, например, при учёте энергии в трёхфазных сетях.

Появляется возможность создания многотарифных электросчётчиков. При работе такого системе учета значение накопленной энергии записывается в буфер текущего тарифа. Выбор тарифа осуществляется автоматически. Например, “льготный” тариф может быть установлен на одно время, “пиковый” тариф — “штрафной” тариф, во второе, а в остальное время будет действовать “основной” тариф.

В простейшем случае цифровой системы учета, когда требуется лишь измерение импульсов, вывод информации на дисплей и защита при аварийных сбоях (как, фактически, цифрового аналога механических счётчиков), система может быть построена, на базе простейшего микроконтроллера.

Блок-схема такого счетчика электроэнергии представлена на рисунке. Сигналы, поступают через соответствующие трансформаторные датчики на входы микросхемы-преобразователя. С её выхода снимается частотный сигнал, поступающий на вход микроконтроллера. Микроконтроллер складывает количество пришедших импульсов, преобразовывая его для получения количества энергии в Вт·ч. По мере накопления каждой единицы, значение накопленной энергии выводится на монитор и записывается во FLASH-память. Если происходит сбой, исчезновение напряжения сети, информация о накопленной энергии сохраняется в памяти. После восстановления напряжения эта информация считывается микроконтроллером и выводится на индикатор, счёт продолжается с этой величины. Этот алгоритм потребовал менее 1 Кбайт памяти микроконтроллера. В качестве дисплея может использоваться простейший 6-. 8-разрядный 7-сегментный ЖКИ, управляемый контроллером.

В случае реализации многотарифного электросчетчика, устройство должно обеспечивать обмен информацией с внешним миром по последовательному интерфейсу. Интерфейс может использоваться для задания тарифов, включения и установки таймера времени, получения информации о накопленных значениях электроэнергии и так далее. Блок-схема такого устройства, реализованного на микроконтроллере фирмы Motorola представлена на рисунке.

Рассмотрим алгоритм работы электросчётчика. Память энергонезависимого ОЗУ разбита на 13 банков, в каждом хранится информация о накопленной электроэнергии по четырём тарифам: общем, льготном, пиковом, штрафном. В первом банке учет производятся с момента начала эксплуатации электросчётчика, следующие 12 банков соответствуют накоплениям за 11 предыдущих и за текущий месяцы. Учет за текущий месяц записываются в соответствующий банк, таким образом, имеется возможность узнать, сколько было накоплено энергии за любой из 11 последних месяцев. Перед началом работы счётчика на заводе-изготовителе обнуляют содержимое банков памяти, и накопление начинается с нулевых значений.

Смена тарифов осуществляется по временным условиям: для каждого дня недели свое тарифное расписание, то есть времена начала основного и льготного тарифов — для пикового тарифа. 16 произвольных дней в году могут быть определены как праздничные, в эти дни работает тарифное расписание как для воскресенья.

В электросчётчике может быть установлен режим ограничения по количеству израсходованной за месяц энергии и по мощности. В тех режимах счётчик фиксирует количество электроэнергии, израсходованной выше лимита. При превышении установленного лимита электроэнергии производится или переход на накопление по штрафному тарифу, или отключение пользователя от энергосети. Штрафной тариф может быть установлен принудительно (по интерфейсу связи) в случае, например, задолженности.

При включении счётчика в сеть (например, после очередного пропадания напряжения в сети) фиксируется время и дата момента для возможности контроля. Также предусмотрена запись даты несанкционированного снятия крышки счетчика.

Через особый разъём к счётчику можно подключить ридер для считывания информации с индивидуальной электронной карточки о объеме энергии, оплаченном потребителем. При исчерпании лимита счётчик может отключить потребителя от электросети.

Устройство, принципиальные схемы, принцип действия электросчетчиков и систем аскуэ. Как устроены, из чего состоят и как работают старые, бытовые, советские, квартирные, механические, домашние, электронные, новые, современные, промышленные, цифровые, трехфазные, однофазные, многотарифные, импортные, нового образца и отечественные электросчетчиков (эл. счетчиков электроэнергии, электричества, электрической электро энергии). (Меркурий 200, 230, СЭТ-4ТМ, SL 7000, СОЭ, НИК, СО-2).

Принцип действия и устройство счётчиков электрической энергии

С помощью электросчетчиков осуществляется учет израсходованной электрической энергии. Электросчетчики бывают индукционные и электронные.

Измерительный механизм индукционного однофазного счетчика электрической энергии (электроизмерительный прибор индукционной системы) состоит из двух электромагнитов. расположенных под углом 90° друг к другу, в магнитном поле которых находится легкий алюминиевый диск. Схема устройства счетчика электрической энергии показана на рисунке 1.

Для включения счетчика в цепь его токовую обмотку соединяют с электроприемниками последовательно, а обмотку напряжения — параллельно. При прохождении по обмоткам индукционного счетчика переменного тока в сердечниках обмоток возникают переменные магнитные потоки, которые, пронизывая алюминиевый диск, индуцируют в нем вихревые токи.

Взаимодействие вихревых токов с магнитными потоками электромагнитов создает усилие, под действием которого диск вращается. Последний связан со счетным механизмом, учитывающим частоту вращения диска, т.е. расход электрической энергии.

Рис. 1. Схема устройства счетчика электрической энергии: 1 — обмотка тока, 2 — обмотка напряжения, 3 — червячный механизм, 4 — счетный механизм, 5 — алюминиевый диск, б — магнит для притормаживания диска.

Рис. 2. Устройство индукционного электросчетчика

Для учета потребленной электроэнергии в сетях переменного трехфазного тока применяются трехфазные индукционные электросчетчики. принцип действия которых аналогичен однофазным.

В настоящее время все более широкое применение получили электронные (цифровые) электросчетчики. Электронные счетчики обладают рядом преимуществ по сравнению с индукционными счетчиками:

— малые габаритные размеры,

— отсутствие вращающихся частей,

— возможность учета электроэнергии по нескольким тарифам,

— измерение суточных максимумов нагрузки,

— учет как активной, так и реактивной мощности,

— возможность дистанционного учета электроэнергии.

Рис. 3. Схема устройства электронного счетчика электроэнергии

В настоящее время учёт электроэнергии, в основном, производится по одному тарифу (то есть стоимость электроэнергии одинакова независимо от времени потребления). Однако, начинает вводится многотарифные системы оплаты, при которых стоимость электрической энергии различна по часам суток или по дням недели.

Указанный подход обеспечит более равномерное потребление электроэнергии потребителями и снижение максимальной нагрузки энергосистемы. Поэтому уже выпускаются электронные счётчики со встроенными часами, которые питаются от аккумуляторной батареи, что обеспечивает учёт электроэнергии по разным интервалам времени, задаваемым программно.

Как правило, электронные счётчики имеют жидкокристаллический индикатор, на котором отображаются потребляемая электроэнергия по каждому из тарифов, текущая потребляемая мощность, текущее время и дата и другие измеряемые прибором параметры.

Статьи и схемы

Полезное для электрика

Источники: http://samelectrik.ru/kak-rabotaet-schetchik-elektroenergii-starogo-i-novogo-obrazca.html, http://www.habarok.com/ustroistvo/ustroistvo.shtm, http://electricalschool.info/main/uchet/789-princip-dejjstvija-i-ustrojjstvo.html