Azotirovanie.ru

Инженерные системы и решения
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Основные элементы индукционного счетчика

Основные элементы индукционного счетчика

Oпределение: Измерение — это процесс определения физической величины с помощью технических средств.
Мера — это средство измерения физической величины заданного размера.
Измерительный прибор — это средство измерения, в котором вырабатывается сигнал, доступный для восприятия наблюдателем.
Меры и приборы подразделяются на образцовые и рабочие.
Образцовые меры и приборы служат для поверки по ним рабочих средств измерений.
Рабочие меры и приборы служат для практических измерений.

З.2. КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

Электроизмерительные приборы можно классифицировать по следующим признакам:
методу измерения;
роду измеряемой величины;
роду тока;
степени точности;
принципу действия
.
Существует два метода измерения: 1) метод непосредственной оценки, заключающийся в том, что в процессе измерения сразу оценивается измеряемая величина;
2) метод сравнения, или нулевой метод, служащий основой действия приборов сравнения: мостов, компенсаторов.
По роду измеряемой величины различают электроизмерительные приборы: для измерения напряжения (вольтметры, милливольтметры, гальванометры); для измерения тока (амперметры, миллиамперметры, гальванометры); для измерения мощности (ваттметры); для измерения энергии (электрические счетчики); для измерения угла сдвига фаз (фазометры); для измерения частоты тока (частотомеры); для измерения сопротивлений (омметры), и т.д.
В зависимости от рода измеряемого тока различают приборы постоянного, переменного однофазного и переменного трехфазного тока.
По степени точности приборы подразделяются на следующие классы точности: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; и 4,0. Класс точности не должен превышать приведенной относительной погрешности прибора, которая определяется по формуле:

где А — показания поверяемого прибора; А — показания образцового прибора; Amax — максимальное значение измеряемой величины (предел измерения).
В зависимости от принципа действия различают системы электроизмерительных приборов. Приборы одной системы обладают одинаковым принципом действия. Существуют следующие основные системы приборов: магнитоэлектрическая, электромагнитная, электродинамическая, индукционная.

3.3. МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

Приборы этой системы (рис. 3.3.1) содержат постоянный магнит — 1, к которому крепятся полюса — 2. В межполюсном пространстве расположен стальной цилиндр — 3 с наклеенной на него рамкой — 4. Ток в рамку подается через две спиральные пружины -5. Принцип действия прибора основан на взаимодействии тока в рамке с магнитным полем полюсов.

Это взаимодействие вызывает вращающий момент , под действием которого рамка и вместе с ней цилиндр повернутся на угол .
Спиральная пружина, в свою очередь, вызывает противодействующий момент .
Так как вращающий момент пропорционален току, , а противодействующий момент пропорционален углу закручивания пружин , то можно написать:

где k и D — коэффициенты пропорциональности. Из написанного следует, что угол поворота рамки

а ток в катушке

где — чувствительность прибора к току, определяемая числом делений шкалы, соответствующая единице тока; CI — постоянная по току, известная для каждого прибора.
Следовательно, измеряемый ток можно определить произведением угла поворота (отсчитывается по шкале) и постоянной по току CI.
К достоинствам этой системы относят высокую точность и чувствительность, малое потребление энергии.
Из недостатков следует отметить сложность конструкции, чувствительность к перегрузкам, возможность измерять только постоянный ток (без дополнительных средств).

3.4. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СИСТЕМА

Приборы этой системы (рис. 3.4.1) имеют неподвижную катушку — 1 и подвижную часть в виде стального сердечника — 2, связанного с индикаторной стрелкой — 3 противодействующей пружины — 4.
Измеряемый ток, проходя по катушке, намагничивает сердечник и втягивает его в катушку.
При равенстве вращающего и тормозящего моментов система успокоится. По углу поворота подвижной части определяют измеряемый ток.
Среднее значение вращающего момента пропорционально квадрату измеряемого тока:

Так как тормозящий момент, создаваемый спиральными пружинами, пропорцио-нален углу поворота подвижной части , уравнение шкалы прибора запишем в виде:

Другими словами, угол отклонения подвижной части прибора пропорционален квадрату действующего значения переменного тока.

К главным достоинствам электромагнитной силы относятся: простота конструкции, надежность в работе, стойкость к перегрузкам.
Из недостатков отмечаются: низкая чувствительность, большое потребление энергии, небольшая точность измерения, неравномерная шкала.

3.5. ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

Эта система представляет собой две катушки (рис. 3.5.1), одна из которых неподвижная, а другая — подвижная. Обе катушки подключаются к сети, и взаимодействие их магнитных полей приводит к повороту подвижной катушки относительно неподвижной.

Из уравнения видно, что шкала электродинамической системы имеет квадратичный характер. Для устранения этого недостатка подбирают геометрические размеры катушек таким образом, чтобы подучить шкалу, близкую к равномерной.
Эти системы чаще всего используются для измерения мощности, т.е. в качестве ваттметров, тогда:

В этом случае шкала ваттметра равномерная.
Основным достоинством прибора является высокая точность измерения.
К недостаткам относятся малая перегрузочная способность, низкая чувствительность к малым сигналам, заметное влияние внешних магнитных полей.

3.6. ИНДУКЦИОННАЯ СИСТЕМА

Приборы индукционной системы получили широкое распространение для измерения электрической энергии. Принципиальная схема прибора приведена на рис. 3.6.1. Электрический счетчик содержит магнитопровод — 1 сложной конфигурации, на котором размещены две катушки; напряжения — 2 и тока — 3. Между полюсами электромагнита помещен алюминиевый диск — 4 с осью вращения — 5. Принцип действия индукционной системы основан на взаимодействии магнитных потоков, создаваемых катушками тока и напряжения с вихревыми токами, наводимыми магнитным полем в алюминиевом диске.

Вращающий момент, действующий на диск, определяется выражением:

где ФU — часть магнитного потока, созданного обмоткой напряжения и проходящего через диск счетчика; ФI — магнитный поток, созданный обмоткой тока; — угол сдвига между ФU и ФI. Магнитный поток ФU пропорционален напряжению Магнитный поток ФI пропорционален току:
Для того чтобы счетчик реагировал на активную энергию, необходимо выполнить условие:

т.е. вращающий момент пропорционален активной мощности нагрузки.
Противодействующий момент создается тормозным магнитом — 6 и пропорционален скорости вращения диска:

В установившемся режиме и диск вращается с постоянной скоростью. Приравнивая два последних уравнения и решив полученное уравнение относительно угла поворота диска

Таким образом, угол поворота диска счетчика пропорционален активной энергии. Следовательно, число оборотов диска n тоже пропорционально активной энергии.

Читайте так же:
Триц оплата по счетчикам

3.7. ИЗМЕРЕНИЕ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ

Измерение тока производится прибором, называемым амперметром.
Существуют четыре схемы включения амперметра в цепь. Первые две (рис. 3.7.1) предназначены для измерения постоянного тока, а две вторые схемы — для измерения переменного тока.

Вторая и четвертая схемы применяются в тех случаях, когда номинальные данные амперметра меньше измеряемой величины тока. В этом случае при определении истинного значения тока нужно учитывать коэффициент преобразования:

где Iист — истинное значение тока,
Iизм — измеренное значение тока,
kпр — коэффициент преобразования.
Измерение напряжения производится вольтметром. Здесь также возможны четыре различных схемы подключения прибора (рис. 3.7.2).

В этих схемах также используются методы расширения пределов измерения напряжения (вторая и четвертая схемы).

3.8. ИЗМЕРЕНИЕ МОЩНОСТИ

Для измерения мощности постоянного тока достаточно измерить напряжение и ток. Результат определяется по формуле:

Метод амперметра и вольтметра пригоден и для измерения полной мощности, а также активной мощности переменного тока, если cos j = 1.
Чаще всего измерение мощности осуществляется одним прибором — ваттметром.
Как было сказано ранее, для измерения мощности лучшей является электродинамическая система.
Ваттметр снабжен двумя измерительными элементами в виде двух катушек: последовательной и параллельной. По первой катушке течет ток, пропорциональный нагрузке, а по второй — пропорциональный напряжению в сети.
Угол поворота подвижной части электродинамического ваттметра пропорционален произведению тока и напряжения в измерительных катушках:

На рис. 3.8.1 показана схема включения ваттметра в однофазную сеть.

В трехфазных сетях для измерения мощности используют один, два и три ваттметра.
Если нагрузка симметричная и включена "звездой", то достаточно одного ваттметра (рис. 3.8.2, а). Если в этой же схеме нагрузка несимметрична по фазам, то используются три ваттметра (рис. 3.8.2, б). В схеме соединения потребителей "треугольником" измерение мощности производится двумя ваттметрами (рис. 3.8.2, в).

3.9. ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЙ

Электрическое сопротивление в цепях постоянного тока может быть определено косвенным методом при помощи вольтметра и амперметра. В этом случае:

Можно использовать омметр — прибор непосредственного отсчета. Существуют две схемы омметра: а) последовательная; б) параллельная (рис. 3.9.1).

Уравнение шкалы последовательной схемы намерения:

где г — сопротивление цепи гальванометра. При угол поворота подвижной части прибора определяется величиной измеряемого сопротивления Rx. Поэтому шкала прибора может быть непосредственно проградуирована в Омах. Ключ K используется для установки стрелки прибора в нулевое положение. Омметры параллельного типа удобнее применять для измерения небольших сопротивлений
Измерение сопротивлений можно также осуществлять логометрами. На рис. 3.9.2 приведена принципиальная схема логометра.

Для этой схемы имеем:

Отклонение подвижной части логометра:

Таким образом, показание прибора не зависит от напряжения источника питания и определяется величиной измеряемого сопротивления Rx.

Как работает счетчик электроэнергии старого и нового образца


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. Для получения сдвига фазы магнитный поток электромагнита напряжения разложен на две части.

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.

Принцип работы индукционного счетчика электроэнергии

Стандартное счетное устройство механического прибора учёта – вращающийся алюминиевый диск и специальные цифровые барабаны, которые отражают расход электрической энергии в режиме реального времени.

Принцип работы достаточно прост, и заключается во взаимодействии электромагнитного поля с диском, представляющим собой подвижный токовый проводник. Сохранение стабильной работоспособности индукционного электросчетчика возможно только в условия фазового сдвига, который должен быть равен девяносто градусам.

как устроен счетчик

Устройство индукционного счетчика электроэнергии

Индукционные приборы имеют катушку напряжения и тока. При этом подключение токовой катушки производится только последовательно, а катушка на напряжение запитывается параллельно. В процессе работы обе катушки формируют электромагнитный поток, который у токовой катушки является неизменно пропорциональным силе тока, а у катушки напряжения – пропорционален напряжению в сети.

Закономерностью принципа работы электрического счётчика индукционного типа является наличие прямой пропорциональности потребляемой мощностью и скорости вращения счётного устройства в виде алюминиевого диска.

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.
Читайте так же:
Как подключить счетчики без нуля


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.

Обозначения на приборной панели электрического счетчика

Товарный знак и логотип завода-изготовителя.

Класс точности прибора.

Номинальный ток — ток, на котором измеряются характеристики счетчика.

Максимально допустимый ток.

Частота переменного тока.

Число оборотов диска на 1 кВт*ч израсходованной электроэнергии.

Направление вращения диска.

Порядковый номер прибора и год его изготовления.

Знак, указывающий, что прибор имеет сертификат качества.

Знак, указывающий, что прибор имеет сертификат и внесен в Государственный реестр средств измерения.

Обозначение примененного в нижнем подшипнике диска опоры из двух камней.

Условное обозначение двойной изоляции, повышающей безопасность прибора.

Знак, указывающий, что счетчик однофазный.

Счетный механизм, показывающий число полных киловатт- часов с десятыми долями (после запятой).

Особенности установки счетчиков

Счетчики должны быть непосредственного включения и иметь пломбу с клеймом госповерителя давностью на момент установки не более: трехфазные — 12 месяцев, однофазные — 2 лет. В жилых зданиях квартирного типа; следует устанавливать один однофазный счетчик на каждую квартиру.

В жилых домах, принадлежащих гражданам на правах | личной собственности, допускается установка трехфазных счетчиков по специальному разрешению энергоснабжающей организации, при этом на осветительную нагрузку устанавливается однофазный счетчик.

Подключение счетчиков в сеть производится в соответствии с принятой схемой (на внутренней стороне крышки 1 зажимной коробки), соблюдая последовательность фаз. В сетях 220 В, в которых предусматривается длительная работа в режиме неравномерных нагрузок фаз, следует применять трехфазные четырехпроводные счетчики.

Для измерения и учета количества электроэнергии в однофазных сетях напряжением 220 В применяются однофазные счетчики типов СО-И446, СО-5У и др., в трехфазных и четырехпроводных сетях используются счетчики серий САЗ и СА4, а также счетчики реактивной энергии серии СР. В настоящее время в домах наиболее распространены счетчики типа СО-И446. Им на смену приходят электронные счетчики.

Щиток счетчика

На щитке счетчика написаны:

обозначение, например, для квартирных счетчиков СО-2, СО-5 и т.п., где буквы СО — счетчик однофазный;

наименование единицы учета электроэнергии, например, киловатт-часы;

номинальное напряжение, например, 220В, ток, например, 5 А, частота — 50 Гц;

максимальный ток, при котором погрешность учета не; выходит из класса точности (см. ниже). Значения токов пишут в строчку.

Пример. На щитке написано 5-15 А. Это обозначает, что 5 А — номинальный, а 15 А — максимальный: токи. В старых счетчиках значение максимального тока указано в скобках, например, 5 (15) А. Если максимальный ток не указан, то счетчик допускает двойную нагрузку, по сравнению с номинальной.

класс точности — арабские цифры в кружке, например, 2,5;

передаточное число счетчика, например 1 кВт-ч = 1250 .оборотов диска. Для удобства счета числа оборотов на ребре диска имеется метка. Стрелка у прорези диска указывает направление вращения (слева направо), при котором показания счетного механизма увеличиваются;

номер счетчика и год его изготовления.

Схема включения счетчика расположена на обратной стороне коробки, с зажимами.

Электронные счетчики электрической энергии (далее ЕС) обладают лучшими метрологическими характеристиками. В основу работы ЭС установлено использование статического преобразователя мощности в постоянное напряжение. При этом применяется двойная модуляция с преобразованием напряжения в частоту электрических импульсов и последующей интеграцией. Структурная схема ЭС активной энергии переменного тока содержит преобразователь мощности в напряжение (ППН), преобразователь напряжения в частоту (ПНЧ) и счетчик импульсов (ЛИ). ППН содержит блоки широтно-импульсной (ШИМ) и амплитудно-импульсной (АИМ) модуляции. На вход блока ШИМ поступает напряжение, пропорциональное току нагрузки Ин, а на вход блока АИМ — напряжение на нагрузке Uн. С помощью схемы ШИМ напряжение U1 преобразуется в последовательность прямоугольных импульсов переменной длительности. Рисунок 1 — Электронный счетчик энергии переменного тока. Схема функциональная. С изменением величины U1 меняется отношение разности длительностей импульсов Ти и интервалов между ними Тп к их сумме, т.е . где k — постоянный коэффициент; ΔT = Те — Тп — разница длительности импульсов; Т = Те + Тп — период следования импульсов. Поскольку амплитуда импульсов в схеме АИМ изменяется пропорционально напряжению на нагрузке, а их продолжительность функционально связана с током нагрузки, в блоке АИМ производится перемножение входных сигналов.Среднее значение напряжения U3 на выходе схемы АИМ пропорциональное активной мощности Рн. С помощью ПНЧ напряжение U3 преобразуется в частоту импульсов, которая, таким образом, пропорциональна мощности Рн.Выходные импульсы ПНЧ подсчитываются счетчиком импульсов ЛИ, т.е. тем самым осуществляется их интеграция. Следовательно, показания ЛИ пропорциональны активной энергии W. Электронные счетчики активной энергии переменного тока, серийно выпускаемые, имеют класс точности 0,5.

Снятие показаний счетчиков
Для определения расхода электроэнергии, учитываемого универсальным трансформаторным счетчиком за какой-либо промежуток времени, необходимо разность показаний, взятых в начале и в конце этого промежутка, умножить на пересчетный коэффициент. Пересчетный коэффициент kП определяется по формуле (24) где KI — коэффициент трансформации трансформаторов тока; КU — коэффициент трансформации трансформатора напряжения. Согласно требованию ГОСТ на съемных щитках этих счетчиков должны быть надписи «Трансформатор тока», «Трансформатор напряжения», «К….», рядом с которыми абонентом проставляются коэффициенты трансформации и пересчетный коэффициент. Пример 1. Определить расход электроэнергии за месяц. Показания счетчика САЗУ — И670, 1.05 0 ч. 00 мин — 2438.1;.1,06 0 ч. 00 мин — 2462,8. Счетчик включен через трансформаторы тока с КI 150/5 и трансформатор напряжения КU = 6000/100. Пересчетный коэффициент Разность показаний 2462,8 — 2438,1 = 24,7. Расход электроэнергии за месяц Wa=24,7 1800 = 44460 кВт * ч Пересчетный коэффициент трансформаторного счетчика, у которого коэффициенты трансформации, указанные на табличке счетчика, совпадают, с фактическими и равен десятичному коэффициенту. Этот коэффициент (обычно 10 или 100) проставляется на счетчике справа от последнего знака счетного устройства. Если же коэффициенты трансформации установленных измерительных трансформаторов отличаются от указанных на табличке счетчика, то пересчетный коэффициент определяется по формуле: (25) где — коэффициенты трансформации трансформаторов тока и трансформаторов напряжения, к которым подключен счетчик; — коэффициенты трансформаторов тока и «напряжения, указанные на щитке счетчика. При первой возможности в таких случаях трансформаторные счетчики подлежат замене на универсальные трансформаторные. Пример 2. На щитке счетчика указано: трансформатор тока с KI = 100/5; трансформатор напряжения с КU =3000/100. Счетчик подключен к трансформаторам тока с KI =200/5 и к трансформатору напряжения с KU = 6000/100. Тогда пересчетный коэффициент по (25) По показаниям счетчиков активной и реактивной энергии можно определить, средневзвешенный tg присоединения по формуле (26) где Wa — количество энергии, учтенное счетчиком активной энергии за данный промежуток времени; WP — количество энергии, учтенное счетчиком реактивной энергии за тот же период. Пример 3. За сутки счетчик активной энергии учел расход 18000 кВт*ч, счетчик реактивной энергии 9000 квар*ч. Тогда по (26) Если оба счетчика имеют одинаковое передаточное число и одинаковый пересчетный коэффициент, то это позволяет определить значение tg в данный момент. Для этого необходимо за небольшой промежуток времени (30 — 60 с) одновременно отсчитать число оборотов nP счетчика реактивной энергии и число оборотов nа счетчика активной энергии, тогда (27) При отсутствии счетчика реактивной энергии значение tg может быть определено по одному счетчику активной энергии. Для этого необходимо кратковременно, на 30 — 60 с, снять со счетчика напряжение фазы А и отсчитать число оборотов диска. Затем цепь напряжения фазы А восстанавливается, снимается напряжение с фазы С и отсчитывается число оборотов диска за, то же время. Нагрузка при этом должна быть близка к постоянной. Если обозначить n1 большее число оборотов, a n2 — меньшее, то tg можно определить по формуле (28) Число n2 берется с отрицательным знаком при вращении диска в обратную сторону, что имеет место, если tg >l,73. Пример 4. За 60 с число оборотов диска при отключении фазы A n1 = 33, а при отключении фазы С n2 = 20, тогда по (28) По счетчику активной энергии при наличии секундомера может быть определена активная мощность нагрузки присоединения в данный момент. Для этого необходимо отсчитать число оборотов диска за промежуток времени 30—60 с. Нагрузка при этом не должна существенно изменяться. Тогда мощность нагрузки Р, кВт, определяется по формуле (29) где KI и KU — коэффициенты трансформации трансформаторов тока и напряжения; n — отсчитанное число оборотов диска; t — время, с; N — передаточное число счетчика. Пример 5. Счетчик с передаточный числом 1 кВт*ч = 2500 оборотов диска подключен к трансформаторам тока с KI = 300/5 и к трансформатору напряжения с КU = 6000/100. Диск счетчика сделал 15 оборотов за 58 с. Активная мощность нагрузки присоединения .равна по (29)
Читайте так же:
Как посмотреть мощность по счетчику меркурий 230

1.Перечислите основные узлы счетчика

2. Приведите схему включения счетчика

3. На шкале счетчика написано: 1 кВт*час – 2500 об.Рассчитайте номинальную постоянную счетчика.

4. Ток в схеме 2.5 А, напряжение 220 В. Сколько оборотов сделает счетчик за 5 минут?

§ 6 Как устроен электрический индукционный счетчик (для электриков).

Для начала приведу выдержку из стандартной заводской инструкции по устройству индукционного счетчика. Сразу предупрежу, что если вы не учились на электротехническом факультете университета, то следующий текст будет для Вас тяжеловат. Даже мне, как человеку очень тщательно изучавшему теоретические основы электротехники, пришлось 3-4 раза перечитать этот фрагмент чтобы понять, что автор имел ввиду. Вроде и написано по-русски, и с электротехнической точки зрения вроде ошибок нет, но мудрено так, что просто сил нет. Писал глубоко заумный профессор-теоретик или кандидат. Не для людей. Поэтому большинству не столь искушенному можно сразу прочитать постскриптум, в котором я все это постарался изложить гражданским языком.

Для расчёта электрической энергии, потребляемой за определённый период времени, необходимо интегрировать во времени мгновенные значения активной мощности. Для синусоидального сигнала мощность равна произведению напряжения на ток в сети в данный момент времени. На этом принципе работает любой счётчик электрической энергии. На рисунке ниже показана блок-схема электромеханического счётчика.

Итак, выдержка из заводской инструкции:

Принцип действия индукционного счетчика

Счетчик электроэнергии является электроизмерительным прибором для измерения количества электроэнергии.
Принцип действия индукционных приборов основан на механическом взаимодействии переменных магнитных потоков с токами индуктированными в подвижной части прибора. В счетчике один из потоков создается электромагнитом, обмотка которого включена на напряжение сети (в которой измеряется электроэнергия). Этот поток пересекает подвижный алюминиевый диск и индуктирует в нем вихревые токи, замыкающиеся вокруг следа полюса электромагнита напряжения. Второй поток создается электромагнитом, обмотка которого включена последовательно в цепь тока. Этот поток наводит в диске также вихревые токи, замыкающиеся вокруг следа полюса своего электромагнита. Взаимодействие потока электромагнита напряжения с наведенными токами в диске потоком токового электромагнита с наведенными токами в том же диске потоком электромагнита напряжения, с другой стороны, вызывают электромагнитные силы, направленные по хорде диска и создающие вращающий момент. Такие счетчики называются двухпоточными.
Современные счетчики выполняются трехпоточными, в которых удвоенный вращающий момент создается за счет того, что магнитный поток цепи тока дважды пересекает алюминиевый диск.

Читайте так же:
Индукционный счетчик условия эксплуатации

Схематическое устройство однофазного индукционного трехпоточного счетчика с тангенциальной магнитной системой изображено на рис.1.

Рис. 1 Схематическое устройство индукционного счетчика.

Магнитная система цепи напряжения S u Ш-образной формы расположена по хорде диска (отсюда название в отличие от радиальной системы, когда магнитная система цепи напряжения U- образной формы расположена по радиусу диска) и имеет ответвления Ш — шунтирующие магнитный поток и противополюс Р, магнитосвязанный с боковыми стержнями сердечника. Под магнитной системой цепи напряжения расположена U — образная магнитная система токовой цепи S i .
В зазоре между этими системами располагается алюминиевый подвижной диск Д . На среднем стержне Ш — образного сердечника расположена многовитковая катушка из тонкого провода, включаемая на напряжение сети U . Ток I u , проходящий по этой обмотке, создает общий магнитный поток Ф общ цепи напряжения, небольшая часть которого Ф u , называемая рабочим потоком, пересекает диск и через противополюс Р замыкается на боковые стержни Ш-образного сердечника. Большая часть потока Ф общ , не пересекая диска, замыкается через магнитные шунты Ш , разветвляясь на две части ½ Ф ш . Этот нерабочий поток Ф ш , как будет показано ниже, необходим для создания необходимого сдвига между потоками Ф u и Ф i (внутреннего угла счетчика).
На нижней магнитной системе S i располагается маловитковая катушка из толстого провода, включаемая последовательно в цепь тока нагрузки I . Магнитный поток Ф i дважды пересекает алюминиевый диск и замыкается по магнитному шунту Ш верхнего сердечника и частично через его боковые стержни. Незначительная нерабочая часть потока Ф i замыкается, не пересекая диск, через противополюс Р . Эти составляющие потока Ф i на рисунке не показаны. Упрощенная векторная диаграмма измерительного элемента счетчика приведена на Рис.2 для общего случая, когда ток нагрузки отстает от напряжения U на угол j .

Рис. 2 Векторная диаграмма индукционного счетчика.

Магнитный поток Ф i , проходя по магнитопроводу, создает в нем потери на гистерезис и вихревые токи, вследствие чего вектор потока Ф i отстает от создавшего его тока I на угол α 1. Обычно этот угол невелик (около 10 ° ) и используется при регулировке счетчика по внутреннему углу.
Катушка напряжения имеет большую индуктивную составляющую, вследствие чего ток Iu отстает от приложенного к ней напряжения U на угол 70 ° . Поток Фобщ отстает от породившего его тока Iu на угол α 2 вследствие потерь на гистерезис и вихревые токи в сердечнике, причем составляющая этого потока Ф u , пересекающая диск, отстает на больший угол вследствие дополнительных потерь на вихревые токи в алюминиевом диске. Угол сдвига фаз Y между потоками Ф i и Ф u для правильной работы счетчика должен равняться 90 ° , как это будет показано ниже.
На Рис. 3 изображен алюминиевый диск со следами полюсов магнитного потока Ф u и потоков +Ф i и -Ф i . Крестиками обозначены для одного и того же момента времени потоки, направленные от наблюдателя, точкой — к наблюдателю.

Рис. 3 Токи в диске счетчика.

Поток Ф u наведет в диске з.д.с. вихревые токи, эквивалентные току Iu `, замыкающемуся в диске вокруг следа полюса, поток Ф i , пересекая диск дважды, наведет эквивалентные токи — Ii ` , замыкающиеся вокруг следов « своих » полюсов.
Так как наведенные в диске э.д.с. отстают от своих магнитных потоков на 90 ° , то, если полагать сопротивление диска чисто активным, вызванные ими токи в диске будут совпадать по фазе с э.д.с. и, следовательно, отставать от породившего их потока тоже на угол 90 ° . Направление наведенных токов определяется по правилу буравчика. Наведенные потоком Ф i токи, проходя в области следа полюса Ф u в одном направлении, складываются. Наведенный ток Iu ` проходит в области следов полюсов i и i и также дважды взаимодействует с потоком Ф i , что приводит к увеличению электромагнитной силы взаимодействия, и в этом преимущество трехпоточных магнитных систем перед двухпоточными.

P.S . Итак, что же все вышесказанное означает? Приведем цитату из другого источника, она точно будет иллюстрировать первый вывод:

Индукци о нный приб о р электроизмерительный, устройство для измерений электрических величин в цепях переменного тока. В отличие от электроизмерительных приборов других систем, И. п. можно применять в цепях переменного тока одной определённой частоты; незначительные её изменения приводят к большим погрешностям показаний. В СССР индукционные амперметры, вольтметры распространения не получили; ваттметры с начала 50-х гг. 20 в. также не выпускаются. Современные И. п. изготовляют лишь как счётчики электрической энергии для однофазных и трёхфазных цепей переменного тока промышленной частоты (50 гц). По принципу действия И. п. аналогичен асинхронному электродвигателю : ток нагрузки, проходя по рабочей цепи прибора, создаёт бегущее или вращающееся магнитное поле, которое индуктирует ток в подвижной части и вызывает её вращение. По количеству переменных магнитных потоков, индуцирующих ток в подвижной части прибора, различают однопоточные и многопоточные И. п.

Конструктивно И. п. состоит из магнитной системы, подвижной части и постоянного магнита. Магнитная система содержит 2 электромагнита с сердечниками сложной формы, на которых размещают обмотки с параллельным и последовательным включением в цепь нагрузки; подвижная часть — тонкий алюминиевый или латунный диск, помещаемый в поле магнитной системы; постоянный магнит создаёт тормозной момент . И. п. нечувствительны к влиянию внешних магнитных полей и обладают значительной перегрузочной способностью.

Лит.: Алукер Ш. М., Электроизмерительные приборы, 2 изд., М., 1966; Попов В. С., Электротехнические измерения и приборы, 7 изд., М.—Л., 1963.

1. То есть по своей сути индукционный счетчик — это банальный асинхронный двигатель и как всякий двигатель он может крутиться как в одну сторону, так и в другую. Для этого достаточно изменить направление тока в любой из его обмоток.

Читайте так же:
Нужно ли закрывать счетчики noindex

2.И еще хотелось бы акцентировать момент на одной фразе из заводской инструкции "Угол сдвига фаз Y между потоками Ф i и Ф u для правильной работы счетчика должен равняться 90 ° , "
Это означает, что для того, чтобы счетчик учитывал только активную энергию, магнитные потоки, создаваемые катушкой напряжения и катушкой тока должны быть сдвинуты по фазе на 90 градусов. Для этого в счетчиках применяют специальные шунты, которые регулируют этот угол. О них будет рассказано позже. Если шунты настроены неправильно, то счетчик будет кроме активной учитывать и реактивную энергию, или просто неточно учитывать энергию.

Устройство и принцип работы электросчетчика

Учет расхода потребляемой электрической энергии на объектах любой формы собственности осуществляется с помощью электросчетчиков. Правильный выбор прибора отражается на экономии электроэнергии, что является первостепенной задачей в настоящее время. Ни один объект не будет включен к сетям энергопоставляющих компаний без установки электросчетчика. Правила его выбора, места установки и подключения регламентируются нормативно-технической документацией, среди которых ПУЭ занимает основное место. Каждый домовладелец оформляет договор на подключение к сетям, где модель счетчика должна быть обязательно указана. Это необходимо для того, чтобы осуществлять поверку счетчика, периодичность которой для каждой модели устанавливается предприятием-изготовителем.

Счетчик

Счетчик для учета электроэнергии

Классификация

Отечественные и зарубежные производители выпускают огромный ассортимент электросчетчиков. Разобраться поможет классификация устройств по следующим признакам:

  • принципу работы (индукционные и электронные);
  • количеству фаз или классу напряжения (одно,- и трехфазные);
  • способу подключения (напрямую и через измерительные трансформаторы);
  • количеству тарифов (одно-, двух,- и трехтарифные);
  • типу тарификатора (внешний и внутренний);
  • классу точности (0,2s; 0,2; 0,5s; 0,5; 1,0; 2,0; 2,5);
  • измеряемому току (базовый, стартовый и максимальный);
  • типу интерфейсов (импульсный, ИК порт, RS 232, RS 485, волоконно-оптическую линию связи, CAN, PLC-модем и GSM).

Устройство и принцип работы

Конструкция счетчика зависит от принципа его работы и осуществляемых функций. Индукционный однофазный счетчик используется в однофазных переменных сетях и состоит из следующих частей:

  • корпуса составного;
  • двух обмоток: токовой и напряжения;
  • двух магнитопроводов: обмотки тока и обмотки напряжения;
  • противополюса;
  • диска алюминиевого;
  • механизма червячного типа;
  • механизма счетного;
  • магнита постоянного, служащего для торможения диска;
  • оси, на которой закреплены счетный механизм, червячная передача и алюминиевый диск.

Схема

Схематическое устройство однофазного электросчетчика индукционного типа

Принцип работы устройства заключается в следующем. 2 электромагнита представляют измерительный механизм счетчика. Они расположены под углом 90° друг к другу. В магнитном поле этих электромагнитов находится диск, выполненный из алюминия. Счетчик включается в работу путем подсоединения с электроприемниками токовой обмотки последовательно, а с электроприемниками напряжения – параллельно. При прохождении переменного тока по обмоткам в сердечниках возникают магнитные потоки переменной величины. Они пронизывают диск, в результате чего индуцируют вихревые токи. При взаимодействии последних с магнитными потоками создается усилие, которое вращает диск. Он, в свою очередь, связан со счетным механизмом, который учитывает частоту вращения диска. Цифры, расположенные на счетном механизме фиксируют расход электрической энергии.

При увеличении тока нагрузки возникает больший вращающий момент, что заставляет диск вращаться быстрее.

Принцип работы трехфазных индукционных счетчиков аналогичен выше описанному счетчику, с той лишь разницей, что их используют в трехфазных сетях переменного тока.

Счетчик

Вид спереди трехфазного индукционного электросчетчика со снятой крышкой

Счетчик

Вид сбоку со снятой задней частью корпуса трехфазного индукционного счетчика

С развитием электронных технологий появились счетчики учета расхода электроэнергии электронного типа. Принцип действия их довольно прост. Специальный преобразователь входные аналоговые сигналы с датчиков тока и напряжения преобразует в цифровой импульсный код. Он подается на микроконтроллер, который фиксирует количество потребляемой электроэнергии на дисплее изделия. Отсюда основными частями электронного счетчика являются:

  • кожух защитный;
  • трансформаторы измерительные тока и напряжения;
  • преобразователь;
  • микроконтроллера, являющиеся органом управления и передачи информации на дисплей;
  • колодка клеммная для подсоединения эл. проводов.

Работа однофазных и трехфазных электронных счетчиков осуществляется по одним и тем же законам, с той лишь разницей, что в 3-хфазном осуществляется суммирование величин каждого из трех каналов.

Схема

Структурная схема работы однофазного счетчика электронного типа

Из схемы видно, что трансформатор тока включен в разрыв фазного провода, а трансформатор напряжения подключен к нулю и фазе. Сигналы величины тока и напряжения с помощью преобразователя преобразуются в мощность и частоту в цифровом виде, в дальнейшем микроконтроллер управляет оперативным запоминающим устройством (ОЗУ), электронным реле и дисплеем, на котором отражается цифровая информация, фиксирующая расход электроэнергии на подключенном к счетчику объекте. ОЗУ в некоторых моделях может играть роль передатчика информации, что дает возможность контролировать работу счетчика на расстоянии.

Электронные счетчики для замеров расхода электроэнергии в трехфазных схемах, могут работать как в трех,- так и четырехпроводных цепях. Устройства хранят информацию с привязкой ко времени. Показания можно снимать за определенный период времени и фиксировать следующие показатели:

  • активное потребление;
  • реактивное потребление;
  • действующие значения напряжения и тока;
  • частоту в каждой фазе.

Все это позволило создать многотарифные счетчики для подсчета потребления электроэнергии в разное время суток, по дням недели или сезонам.

Видео про счетчик

Из чего состоит и как работает счетчик потребления электроэнергии, расскажет видео ниже.

Разобравшись в устройстве электросчетчиков, с уверенностью можно сказать, что электронные аналоги намного лучше индукционных, они более точно отражают информацию, ее удобно считывать и просматривать, при необходимости дистанционно. Единственное преимущество индукционных счетчиков – это их цена, которая гораздо ниже, чем у электронных моделей.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector