Устройство и принцип работы цифрового электросчетчика

Устройство и принцип работы цифрового электросчетчика

Однофазный счетчик электроэнергии: подключение, принцип работы, критерии выбора

Частные потребители и промышленные предприятия обязаны обеспечивать постоянный учет электрической энергии, использованной для питания электрооборудования. В зависимости от количества фазных проводников, подключаемых к прибору учета электрической энергии все модели подразделяются на однофазные и трехфазные. В данной статье мы рассмотрим однофазный счетчик электроэнергии, как один из видов расчетных электрических приборов.

Принцип работы

За счет постоянного совершенствования технологий совершенствуются и счетчики электроэнергии. Все однофазные модели представленные на современном рынке подразделяются на индукционные и электронные.

Рис. 1. Индукционный и электронный электросчетчик

Первый вариант является первопроходцем в системе учета электрической энергии, несмотря на их простоту и доступность, электронные электросчетчики постепенно вытесняют их за счет высокой точности и расширенной функциональности.

Индукционные счетчики электроэнергии

Индукционные счетчики электроэнергии обладают простой и понятной конструкцией, на примере которой относительно легко разобраться с устройством и принципом действия простейшего электросчетчика.

Рис. 2. Устройство индукционного счетчика электроэнергии

Конструктивно данная модель состоит из:

• Токовой обмотки – представляет собой катушку индуктивности, включаемую в цепь последовательно нагрузке. Предназначена для измерения величины тока, потребляемого нагрузкой, изготавливается из проволоки большого сечения из нескольких витков.
• Обмотки напряжения – также представлена катушкой индуктивности, но подключенной параллельно по отношению к токовой обмотке. Изготавливается из тонкой проволоки и укладывается большим количеством витков, применяется для измерения величины напряжения.
• Алюминиевый диск – элемент счетчика электроэнергии, предназначенный для преобразования электромагнитного усилия в механическую работу. Устанавливается на ось для вращения по направлению усилий электромагнитного поля катушек индуктивности.
• Счетный механизм – преобразует количество оборотов алюминиевого диска в цифровое отображение результатов измерения мощности. Состоит из механического циферблата шестеренчатого типа.
• Постоянный магнит – применяется для сглаживания механических колебаний подвижного диска. Создает постоянный магнитный поток и обеспечивает плавность хода.

Принцип действия индукционного счетчика электроэнергии заключается в том, что при подключении в электрическую цепь на обмотку напряжения подается действующее номинальное напряжение. В случае подключения нагрузки к выводам электросчетчика через токовую катушку будет протекать определенная величина тока. При взаимодействии двух электромагнитных полей в алюминиевом диске начнут наводиться вихревые токи, что создаст его собственное электромагнитное поле. Механическое усилие от диска через систему шестеренок передастся счетному механизму.

Величина ЭДС, наводимая обмоткой тока и напряжения вступает во взаимодействие с собственным полем подвижного элемента, которое генерируется за счет вихревых токов. Мера данного взаимодействия и определяет скорость вращения алюминиевого диска. Чем больше сила тока, протекающего через токовую катушку, тем больше результат геометрического произведения напряжения и тока.

Рис. 3. Геометрическое вычисление мощности счетчиком электроэнергии

Результирующее значение мощности будет быстрее вращать диск, что приведет к ускорению начисления показаний счетчика электроэнергии.

Электронные счетчики электроэнергии

С развитием и совершенствованием технических средств произошла модернизация классических индукционных электросчетчиков. Изначально выпускались гибридные электронно-механические модели, но со временем электроника все более и более вытесняла подвижные части. Конструктивно современная электронная модель счетчика электроэнергии состоит из:

• Датчика тока – измеряет величину электрического тока, протекающего через счетчик электроэнергии;
• Датчика напряжения – предназначен для измерения разности потенциалов, приложенной к зажимам счетчика;
• Электронного преобразователя – осуществляет подсчет мощности, пропускаемой через счетчик электроэнергии;
• Микроконтроллера – передает показания на дисплей и в блок памяти, может извлекать данные, обрабатывать их и передавать по каналам связи;
• Дисплея – предназначен для вывода данных опроса со счетчика электроэнергии, может переключать информацию в многотарифных моделях;
• Блока ОЗУ и ПЗУ – оперативная и долговременная память, предназначенная для хранения и обработки информации.

Принцип действия электронного счетчика электроэнергии основан на измерении силы тока и величины напряжения приложенного к подключенной нагрузке. Фиксация показаний осуществляется за счет датчиков и передается на электронный преобразователь, который рассчитывает величину мощности и преобразует единицу измеряемой величины в счетный импульс. Сигнал с преобразователя передается на микроконтроллер, который, в зависимости от установленной программы срабатывания, выдает на дисплей необходимые параметры электрической цепи. Помимо трансляции текущих показаний на дисплей, микроконтроллер записывает информацию в блок памяти, и извлекать ее в случае необходимости.

Плюсы и минусы

Однофазные электросчетчики применяются для учета электроэнергии, однако каждый вид прибора учета обладает своими преимуществами и недостатками. Поэтому по порядку рассмотрим плюсы и минусы для каждого из них.

Индукционные счетчики электроэнергии обладают такими плюсами:

• Простая конструкция и меньшая себестоимость;
• Доступная система работы, позволяющая даже неискушенному в электрике потребителю определить расход электроэнергии;
• Такие счетчики электроэнергии куда более устойчивы к скачкам напряжения и низкому качеству электрической энергии в отечественных цепях;
• Более длительный срок эксплуатации.

К существенным недостаткам индукционных моделей следует отнести их большие габариты и уязвимость перед простейшими способами хищения электроэнергии. Со временем начинают проявляться сбои в работе, часто потребители сталкиваются с явлением самохода.

Что такое счетчик электрической энергии и какие они бывают?

Счётчик электрической энергии или электрический счётчик обязательно устанавливается в каждой квартире, доме, гараже и т. д. Этот прибор позволяет измерить расход электроэнергии переменного тока, измеряемого обычно кВт·ч, реже А·ч. С помощью этого электротехнического устройства довольно точно измеряется расходуемый Вами объем электроэнергии.

Место подключения электрических проводов и кабелей всегда пломбируется на крышке для предотвращения изменения схемы подключения с целью воровства электричества.

С давних времен используются для учёта расхода электроэнергии переменного тока используются индукционного типа счетчики, в котором число оборотов подвижной части устройства (диска) пропорционально количеству потребляемой электроэнергии, которое считается механическим счётным механизмом.

Принцип работы прост: скорость вращения диска зависит от уровня вихревых токов, которые наводятся магнитным полем катушки счётчика. И чем больше к нему подключенная нагрузка, тем быстрее вращается диск и считает счетный механизм.

В последнее время устанавливаются во всех новых домах Республики Беларусь, да и меняются старые индукционные счетчики на новые электронного типа, в которых учет расхода электрической энергии происходит совершенно по-другому. В них переменный ток воздействует на электронные элементы, создающие на выходе импульсы, количество которых пропорционально потребляемой электроэнергии.

Электронные электросчетчики— это современные устройства отдельного учёта электроэнергии дифференцированного для каждого отдельного из трех или более тарифов по запрограммированным временным периодам (одно-, двух- и более тарифный). Как известно сегодня в Беларуси существует три тарифа для электроэнергии, самый дорогой установлен для периодов Час Пик или самого высокого общего уровня потребления электроэнергии, а самый низкий, наоборот для части суток- с самым малым уровнем энергопотребления (ночное время). Кроме того, для электронных электросчетчиков установлен более продолжительный межповерочный период (от 4 до 15 лет- в зависимости от производителя). Они показывают дополнительные параметры, например уровень нагрузки подключенной в данный момент, и расход по разнотарифным периодам времени и т. д.

А главные достоинства, почему электронные счетчики широко внедряются и полностью заменят в ближайшее время индукционные- это постоянный контроль расхода электрической расхода с передачей в центр учета, регистрация и автономная запись прибором всех своих параметров работы (отключение, изменение схемы подключения и т. д.) Все это практически делает не возможным воровство электроэнергии и позволяет моментально отслеживать и наказывать нарушителей. Подключение к интерфейсу управления устройства защищено паролем и возможно через инфракрасный порт.

По виду подключения все счетчики подразделяются на устройства прямого включения с непосредственным подключением к электросети (для малых токов- индивидуальный учет) и косвенного включения, которые подключаются через специальные измерительные трансформаторы тока (для больших величин токов, например, общий учет на весь многоквартирный дом).

Электросчетчики также по измеряемым величинам делятся на два типа: однофазные (предназначены для измерения в сетях переменного тока с напряжением 220 Вольт) и трехфазные (380 Вольт).

Помните , что все электронные трехфазные счетчики выпускаются с поддержкой однофазного учёта.