Потребление электроэнергии индукционным электросчетчиком

Принцип работы и схема подключения

Принцип работы счетчика основан на непосредственном измерении напряжения и тока: вся информация о потребляемой мощности подается в индикатор и сохраняется в памяти устройства.

Как устроен электронный счетчик электроэнергии

Электронный электросчетчик имеет следующие преимущества:

Позволяет более точно считывать информацию, тем самым предотвращая большую погрешности измерения электроэнергии.
Его размер намного меньше механического.
Он может автоматически переключаться между тарифами без необходимости присутствия хозяина. Это существенно экономит средства.
Электронная модель проверяется каждые 4-16 лет. Это необходимо для проверки правильности исчисления. Проверка выполняется в рамках правил для обеспечения согласованности измерений.

Помимо преимуществ имеются и некоторые недостатки. К ним относятся более высокие затраты на приобретение самого приборов и их ненадежность: несмотря на гарантию производителя, электронные модели приходится заменять чаще, чем механические модели. Последние работают в течение десятилетий, потому что их устройство очень простое, и ломаться, по сути, нечему.

Напряжение тока внутри счетчика преобразуется в электрические импульсы. Их количество варьируется в зависимости от входной энергии. То есть чем больше потребляемая мощность, тем больше импульсов получает и считает устройство.

Электронный счетчик вместе со счетным устройством имеет дисплей, который показывает изменения в потреблении тока, максимальных и минимальных значениях и других данных, требуемых владельцем.

Стандартная схема счетчика на три фазы

Для понимания принципов работы 3-х фазного счетчика в сети с номинальной мощностью от 15 кВт стоит разобраться в его конструкции. Стандартный аппарат состоит из таких частей:

разборный корпус;
две обмотки – напряжения и токовой;
алюминиевый диск;
магнитный стопор диска;
червячная передача;
счетное устройство.

Аналоговые модели

Трехфазный электросчетчик трансформаторного включения

Электрическая энергия проходит через токовую катушку, создавая электромагнитное поле. Далее образуется вихревой ток, который обеспечивает вращение алюминиевого диска. Сила кручения передается через червячную передачу за счетный механизм, фиксирующий расход электричества.

Предлагаем ознакомиться Что можно сделать из сидра

Чем выше нагрузка на катушку, тем быстрее отсчитываются киловатты.

Электронные модели

Прибор состоит из трёх одинаковых узлов (справа), цепей питания и микроконтроллера

Измерительный аппарат совместим с однофазными и трехфазными цепями переменного тока. Его конструкция представлена:

корпусом из термостойкого пластика или металла с клеммной колодкой;
дисплеем – ЖК-индикатором, где отображаются данные и время, или механическим;
источником запитки электронной схемы;
токовым трансформатором – выполняет функции измерителя;
микроконтроллером, преобразующим сигнал на входе в электрические величины;
телеметрическим выходом для интеграции с АСКУЭ;
часами – позволяют отслеживать реальное время и даты; Внешний вид электронного электросчетчика
супервизором – отслеживает колебания напряжения на входе и подает команду сброса микроконтроллеру, когда напряжение выключается либо включается;
системой управления;
оптическим портом, позволяющим снимать показания устройства.

Принцип работы цифрового счетчика электроэнергии заключается в прямом замере напряжения и тока. Он оцифровывает информацию, передавая ее на индикатор и сохраняя в памяти. Импульсы входных электронных твердотелых элементов создают под воздействием тока напряжения. Количество импульсов зависит от активности энергии.

Принцип действия индуктивного электросчетчика

Естественно, что при постоянно меняющихся нагрузках отслеживать показания ваттметра с секундомером было бы крайне непрактично. Поэтому придумали прибор (электросчетчик), где момент силы, возникающий от электромагнитного взаимодействия катушек напряжения и тока, используется для вращения привода счетного механизма. Теоретически можно считать, что напряжение в сети не меняется, значит, изменение силы электромагнитного взаимодействия катушек прямо пропорционально зависит от тока подключенной нагрузки.

Индукционный счетчик — вид изнутри

В качестве привода счетного механизма в счетчиках используется алюминиевый диск, где катушками напряжения и тока индуцируются вихревые токи, электромагнитное поле которых взаимодействует с магнитными полями данных катушек, создавая момент силы.

Поэтому электромагнитные механические счетчики еще называют индукционными. В индукционном электросчетчике магнитопроводы катушек тока и напряжения размещены под углом 90º и образуют зазор, в котором размещен алюминиевый диск, что позволяет создавать в нем момент силы для его вращения.

Устройство индукционного электросчетчика

Из школьной физики известно, что сила, постоянно воздействующая на тело без помех, заставляет его ускоряться до бесконечности. Таким образом, в идеальном механизме счетчика (без трения) постоянная мощность раскрутила бы диск до бесконечных оборотов. Поэтому в устройстве электросчетчика имеется постоянный магнит для торможения алюминиевого диска привода счетного устройства.

Поскольку алюминий является немагнитным металлом, сила торможения зависит только от скорости вращения диска. Правильная настройка баланса между ускоряющей диск силой и тормозным моментом позволяет установить зависимость вращения привода счетного механизма только от потребляемой мощности и устранить самоход и вращение в обратную сторону. По данному принципу работают индукционные однофазные и трехфазные счетчики электрической энергии, у которых на одном валу имеется два алюминиевых диска.

Трехфазный индукционный электросчетчик

Преимущества и недостатки индукционных электросчетчиков

Описанное выше устройство счетного механизма используется в различных моделях счетчиков электроэнергии на протяжении многих десятилетий благодаря простоте и надежности конструкции. Катушка напряжения, имеющая много витков, намотанная тонким проводом, диаметром 0,06 – 0,12 мм имеет большую стойкость к длительным перенапряжениям – очень часто однофазные электросчетчики находились под напряжением почти 380В из-за обрыва ноля, но в последствии продолжали исправно работать.

Токовая катушка имеет несколько витков с поперечным сечением, достаточным для того, чтобы выдерживать ток кратковременного короткого замыкания. Поскольку в индукционных электросчетчиках нет других электротехнических элементов и радиодеталей, они очень устойчивы к всплескам напряжения и электромагнитным влияниям разрядов молний. Простой и дешевый счетный механизм, состоящий из червячной передачи на валу алюминиевого диска и цифрового барабана, позволяет индукционным счетчикам исправно служить на протяжении десятилетий в сложных климатических условиях.

Несложное устройство счетного механизма индукционного электросчетчика

Из-за несовершенной конструкции, трения и старения механизмов индукционные электросчетчики имеют существенные недостатки:

низкий класс точности;
большая погрешность, увеличивающаяся при небольших токах нагрузки;
значительное собственное потребление электроэнергии;
отсутствие учета реактивной энергии у бытовых счетчиков;
учет электрической энергии происходит только в одном направлении;
отсутствует защита от взлома, вмешательства в работу и хищения электроэнергии.

Пломба на устаревшем индукционном электросчетчике является единственной защитой от несанкционированного доступа внутрь корпуса Большинство описанных выше недостатков индукционных счетчиков на руку их владельцам, так как учет электроэнергии происходит с погрешностью, выгодной для получателя. Придумано множество способов обмана индукционного счетчика. Поэтому многие поставщики электрической энергии стараются заменить устаревшие убыточные для них электросчетчики на новые более точные гибридные или электронные счетчики электроэнергии у своих потребителей. В некоторых странах производится бесплатная замена устаревших индуктивных электросчетчиков в принудительном порядке.

Устаревшие и убыточные для поставщиков электроэнергии индукционные счетчики активно выводятся из эксплуатации

Как работает индукционный счётчик

Суть работы индукционных счетчиков электроэнергии, основан на таком принципе, когда на движущуюся деталь в одно время воздействует крутящийся и затормаживающий момент. Данный момент имеет пропорцию величине учёта, момент торможения имеет пропорцию скорости раскрутки движущейся части. Состоит индукционный однофазный счетчик электроэнергии из нескольких элементов:

Катушки напряжения, что расположили на магнитопроводе;
Диск вращения из алюминия;
Передаточный механизм устройства учёта;
Катушки тока на магнитопроводе;
Постоянный магнит.

Сделана катушка из провода с большим сечением, что может выдерживать большую нагрузку. Витки на катушки имеются в небольших количествах, обычно 13-30 витков на катушке. Распределены они в равномерном положении на двух стержнях магнитопровода, что имеет U форму и сделан из электротехнической стали. Сердцевина работает для создания определённой концентрации магнитного потока, который пересекает счётный диск и вращает его.

Подсоединяется обмотка напряжения на фазу напряжения сети и всегда имеет работоспособное состояние, наравне с потребителем, из-за этого она имеет название параллельной цепи. Катушка напряжения требуется для производства магнитного потока, который будет пропорционален сетевому напряжению. Она имеет определённые конструктивные отличия от катушки тока тем, что имеет больше витков, около 8000 – 12 000 и небольшим сечением проводника 0.1 – 0.15 мм2. В большом количестве витки создают более высокое индуктивное сопротивление, чем имеет активное сопротивление обмотки, что является довольно важным для соблюдения правила сдвига на 90° и даёт возможность уменьшит потребление электроэнергии, на однофазном счётчике.

Магнитный поток катушки тока и катушки напряжения, что проходят по диску, образуют в нём трансформационные токи, за счёт чего создаётся вращающийся момент. Чтобы создать противодействующий момент, что будет пропорционален скорости движения диска, используются постоянные тормозные магниты, чей магнитный поток пересекает крутящийся диск из электропроводящего материала.

Образующиеся в диске токи резания, всегда соблюдают скорость вращения пропорционально диска. То есть когда счётчик работает, он соблюдает определённую закономерность,чем большая мощность потребления, тем более быстро будет происходить вращение диска по его оси. Момент противодействия, что образуется при взаимодействии магнитного потока с дисковым током, всегда будет пропорционален скорости вращения. Когда диск проходит волну, что создаёт тормозной магнит, на нём наводится ЭДС резания, что идёт от середины диска. Потоковая сила тормозного магнита при взаимодействии с током диска имеет прямую пропорциональность ЭДС резания и имеет направление против движения диска. Замедляющий процесс зависит от дальности магнита от центра диска, определяется как произведение плеча на значение силы. То есть регулировка быстроты кручения происходит путём перемещения магнита, что позволяет настроить его в зависимости от передаточного числа.

Для более точной настройки на счётчиках используют специальные устройства для регулировки. Данные приборы – это короткозамкнутые медные, алюминиевые витки, или обмотка из витков провода из меди, что замкнут на настраиваемое сопротивление.

Учиться на чужих ошибках

В начале 1990-х годов зарубежных производителей измерительной продукции захлестнула примерно такая же эйфория, которую сейчас переживает Россия. Так, например, в Англии доля электронных счетчиков электроэнергии достигла 95 %, однако, на сегодняшний день эта цифра уменьшилась до 65 %.

Из Европы заводы по производству индукционных счетчиков перенесены в развивающиеся страны и производят миллионы счетчиков, находящих нишу и выполняющих свою функцию.

Энергосистемы России (Красноярскэнерго, Татэнерго, Брянскэнерго) стабильно закупают индукционные счетчики так же, как и электронные, отдавая предпочтение их надежности и учитывая плохое качество сетей, особенно в сельской местности. Ведь ресурс индукционного счетчика – десятки лет и даже через 50 лет некоторые образцы будут соответствовать заданному классу точности.

Проблема выбора индукционного или электронного счетчика несколько надумана. Они предназначены для разных секторов рынка.

Рано отказываться от применения индукционных счетчиков. Как и не стоит недооценивать электронные

Прежде всего, надо решить, есть ли возможность и необходимость воспользоваться всеми преимуществами счетчиков и не обращать внимание на их недостатки?

Выбор счетчика – это результат взвешенного решения, анализа отдельной ситуации.

Разновидности схем подключения

Устройство предназначено для монтажа в электролиниях с силой тока до 100 А. Так можно снизить нагрузку техники, совместимой с приборами учета до 60 кВт. Особенность прямых счетчиков – невозможность присоединения контактов к проводникам большого сечения. Подключаться следует так:

С кабеля снимается изоляционный слой на 5 мм. Окисления удаляются при помощи растворителя.
Проводники подсоединяются на трехполюсный автомат, установленный для счетчика. Это выполняется с целью его защиты от замыкания на линии питания.
В клеммном отделе прибора находятся контакты.
На нечетные подкидываются 3 провода фазы от автовыключателя питания.
Вводные и выходные нейтрали соединяются с клеммами № 7 и № 8.
После установки учетного модуля ставится автомат, аналогичный вводному изделию.
Выключатель подсоединяется на четные клеммы.
Проводится разбивка техники на группы и на каждую фазу ставятся автоматы (для сетей с напряжением 220 В).

Предлагаем ознакомиться Как работает счетчик электричества

Особенности схемы подключения можно посмотреть на крышке клеммника.

Полукосвенный электросчетчик подкидывается на трансформаторы учета. Считать количество использованной энергии нужно, ориентируясь на преобразовательный индекс. Для этого используется одна из схем:

Десятипроводная. Понадобится 11 проводов, которые подключаются справа влево. На первые 3 подсоединяется фаза А, на вторые 3 – фаза В. На кабели № 7-9 подкидывается фаза С, на десятый – нейтраль. Подключать трехфазник нужно испытательными колодками.
Звезда. Применение схемы позволяет сократить количество проводников. Вначале в одной общей точке собираются первые однополярные выходы вторичной обмотки. Следующие 3 точки от выходов направляются на счетчик. Токовые обмотки соединяются.

Звезда Десятипроводная

Полукосвенные модели также допускается подкидывать при помощи сцепки цепи тока с цепью напряжения.

Схема включения трехэлементного счетчика к трехпроводной линии — два трансформатора тока, три трансформатора напряжения

При минимальных энергозатратах актуально косвенное соединение. Поскольку через учетные изделия проходит повышенный ток, требуется раздельный трансформатор. Преобразователь разрывает токовую обмотку при подключении. Схема реализуется последовательно:

Подбор материалов для первичного и вторичного контуров. Для первички понадобится толстый проводник, пропущенный через центр трансформатора. Вторичка навивается из тонкой проволоки.
Трансформаторы подкидываются на каждую из фаз и крепятся к задней стенке распредшкафа.
Концы проводов первички подключаются к автомату на вводе.
Вторая часть контактов первичного контура отдельными проводниками сечением 1,5 мм2 подсоединяется на клеммы № 2, 5 и 8.
Вторичную катушку подсоединяют аналогичными кабелями на выводы учетного прибора – 1 к 3, 4, а 6 и 7 к 9.
На клеммники № 10 и 11 подкидывают нейтральный провод.

Установка

Трехфазные приборы заметно отличаются от однофазных электрических счётчиков, и способны функционировать в условиях значительной мощности электросети.

Однофазный прибор может эксплуатироваться при номинальной мощности не выше 10 кВт.

Трехфазные приборы учёта пригодны для использования в условиях номинальной мощности в 15 кВт и более.

Такие приборы учёта относятся к категории многофункциональных, поэтому применяются не только в бытовой сети, но и при выполнении контроля трехфазных двигателей.

Однофазные

Самым простым вариантом является однофазное подключение, выполняемое посредством кабелей и нагрузки. Провода «заземление», «фаза» и «ноль» должны подключаться на вход электросчётчика и выход из прибора учёта. Перед электросчётчиком требуется установить устройство автоматического выключения, что сделает эксплуатацию максимально безопасной и удобной.

Конструкцией стандартного электросчетчика предусмотрено наличие шины, представленной обычной медной планкой. Фиксация планки осуществляется диэлектрическими зажимами. По всей длине проделаны отверстия, позволяющие легко подводить и надежно крепить все электрические кабели.

Схема подключения однофазного счетчика

Стандартная пошаговая схема самостоятельного подключения однофазного индукционного счётчика электроэнергии:

установка и фиксация прибора учёта в щиток;
установка выключателей на DIN-рейке и фиксация при помощи подпружиненной защелки;
установка шин заземляющего и защитного типа на DIN-рейке или изоляторах щитка;
подключение нагрузки на выключатели и последующее соединение автомата со счетчиком;
подключение электросчётчика;
подключение «фазы» на нижние зажимы выключателя, соединение нулевой шины с кабелем «ноль» и проводов заземления с заземляющей шиной;
установка перемычек на зажимы;
подключение электрического счетчика на нагрузку;
отключение подачи электричества, соединение провода «ноль» с третьей клеммой прибора учёта и подключение кабеля «фаза» на первую клемму.

На заключительном этапе проверяется работоспособность установленного оборудования на минимальной и максимальной нагрузке.

Обязательно нужно обратиться в организацию энергосбыта для того, чтобы установленный самостоятельно прибор учёта электрической энергии был проверен, а затем опломбирован специалистами.

Трехфазные

Трехфазный прибор учёта расходуемой электроэнергии принято относить к категории более безопасных счётчиков, что обусловлено разделением потребителей на отдельные группы. Такой тип электросчетчика способен измерять не только активную, но и реактивную энергию с учётом потокового направления.

Схема подключения трехфазного счетчика через трансформаторы тока

Стандартная трёхфазная модель имеет восемь клемм, поэтому подключение осуществляется в следующем порядке:

подключение общесетевых кабелей с одинаковой цветовой маркировкой на первую, третью, пятую и седьмую клеммы;
подключение квартирных кабелей с одинаковой цветовой маркировкой на вторую, четвертую, шестую и восьмую клеммы.

В процессе самостоятельной установки в обязательном порядке должна соблюдаться схема, учитывающая подключение входных кабелей посредством четырёхполюсника от вводного автомата.

После выполнения установки, прибор учёта обязательно должен пломбироваться и ставиться на учет специалистами энергоснабжающей компании, которые фиксируют стартовые показания счетчика и выдают разрешение на эксплуатацию.

Расчет электроэнергии: онлайн калькулятор для домашнего использования

Любого хозяина интересуют деньги, которые он будет платить за предоставленные услуги. Наш калькулятор их считает быстро, но для получения результата вам необходимо ввести данные:

мощность электрического прибора либо общее потребление электроэнергии;
стоимость 1 киловатт-часа электроэнергии, заключенная в договоре;
период оплаты.

Заносите эти данные в соответствующие графы приведенной таблицы и нажимайте кнопку «Вычислить». Онлайн калькулятор точно выдаст интересующий вас результат.