Принцип работы электрического счетчика: Устройство и принцип работы электрического счетчика

Устройство и принцип работы электрического счетчика

Содержание

• 1 Устройство и принцип работы электрического счетчика
• 2 Устройство индукционного счетчика
• 3 Устройство электронного счетчика электричества

В этой статье мы вам расскажем устройство и принцип работы электрического счетчика, чтобы вам было проще воспринимать всю информацию, мы для вас подготовили основные схемы и изображения. С помощью них вы сможете узнать, из чего состоит электрический считчик, как он работает.

Устройство и принцип работы электрического счетчика

Цель электросчетчика – осуществлять учет расходованной электроэнергии в квартире, доме, на даче, в гараже и т.д. Электрические счетчики бывают двух видов:

• Индукционные.
• Электронное.

Устройство индукционного счетчика

Индукционный счетчик состоит из двух основных электромагнитов, они расположены между собой под острым углом в 90 градусов напротив друг друга. В магнитном поле находиться алюминиевый диск, именно он и показывает нам расход энергии.

Чтобы включить счетчик в цепь, необходимо его токовую обмотку соединить со всеми электроприемниками последовательно. Обмотка напряжения подключается параллельно. Во время прохождения электрического тока по обмоткам индукционного счетчика в сердечниках возникают переменные магнитные потоки, оно пронизывают алюминиевый диск и индуцируют в нем так называемые вихревые токи. Будет интересно узнать, какой счетчик лучше поставить в доме.

Вихревые токи взаимодействуют с магнитными потоками и создают усилия, с помощью которого и начинает крутиться диск. Диск непосредственно связан со стандартным счетным механизмом. В зависимости от частоты вращения диска и происходит учет потребляемой электрической энергии.

Следующим образом выглядит схема устройства электрического счетчика.

Сделаем небольшую расшифровку:

1. Обмотки тока.
2. Обмотки напряжения.
3. Механизм червячный.
4. Механизм счетный.
5. Диск из алюминия.
6. Магнит, который притормаживает работу диска.

Схему выше мы с вами уже рассмотрели, теперь посмотрите, как выглядит электрический счетчик в разрезе (вживую).

Устройство электронного счетчика электричества

Сейчас цифровые счетчики получили широкое применение, люди начали отказываться от привычных, ведь только такие могут похвастаться следующими преимуществами:

1. Нет частей, которые вращаются.
2. Можно делать учет электроэнергии по разным тарифам.
3. Малые размеры
4. Высокий класс точности.
5. Можно вести дистанционный учет электроэнергии.
6. Изменяются суточные максимумы нагрузки.

Следующим образом выглядит схема электронного счетчика:

Как правило, такие счетчики всегда работают только по одному тарифу. Однако, есть и те, которые считают на несколько тарифов, в одной статье мы уже рассматривали: стоит устанавливать двухтарифные счетчики.

С ними вопрос спорный, есть масс особенностей, которые стоит брать в учет.

Вот мы с вами и рассмотрели устройство и принцип работы электрического счетчика, как видите, все довольно просто. Подробней на электрических мы останавливаться не стали, ведь произвести их ремонт или просто разобрать смысла нет. Этим должны заниматься только профессионалы.

Статья по теме: лучшие производители электрических счетчиков.

Принцип работы электронного счетчика

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 рис. 1 показана блок-схема электромеханического счётчика.

Рис. 1. Блок-схема электромеханического счетчика электрической энергии

Реализация цифрового счётчика электрической энергии (рис. 2) требует специализированных ИС, способных производить перемножение сигналов и предоставлять полученную величину в удобной для микроконтроллера форме. Например, преобразователь активной мощности — в частоту следования импульсов. Общее количество пришедших импульсов, подсчитываемое микроконтроллером, прямо пропорционально потребляемой электроэнергии.

Рис. 2. Блок-схема цифрового счетчика электрической энергии

Не менее важную роль играют всевозможные сервисные функции, такие как дистанционный доступ к счётчику, к информации о накопленной энергии и многие другие. Наличие цифрового дисплея, управляемого от микроконтроллера, позволяет программно устанавливать различные режимы вывода информации, например, выводить на дисплей информацию о потреблённой энергии за каждый месяц, по различным тарифам и так далее.

Для выполнения некоторых нестандартных функций, например, согласования уровней, используются дополнительные ИС. Сейчас начали выпускать специализированные ИС — преобразователи мощности в частоту — и специализированные микроконтроллеры, содержащие подобные преобразователи на кристалле. Но, зачастую, они слишком дороги для использования в коммунально-бытовых индукционных счётчиках. Поэтому многие мировые производители микроконтроллеров разрабатывают специализированные микросхемы, предназначенные для такого применения.

Перейдём к анализу построения простейшего варианта цифрового счётчика на наиболее дешёвом (менее доллара) 8-разрядном микроконтроллере Motorola. В представленном решении реализованы все минимально необходимые функции. Оно базируется на использовании недорогой ИС преобразователя мощности в частоту импульсов КР1095ПП1 и 8-разрядного микроконтроллера MC68HC05KJ1 (рис. 3). При такой структуре микроконтроллеру требуется суммировать число импульсов, выводить информацию на дисплей и осуществлять её защиту в различных аварийных режимах. Рассматриваемый счётчик фактически представляет собой цифровой функциональный аналог существующих механических счётчиков, приспособленный к дальнейшему усовершенствованию.

Рис. 3. Основные узлы простейшего цифрового счетчика электроэнергии

Сигналы, пропорциональные напряжению и току в сети, снимаются с датчиков и поступают на вход преобразователя. ИС преобразователя перемножает входные сигналы, получая мгновенную потребляемую мощность. Этот сигнал поступает на вход микроконтроллера, преобразующего его в Вт·ч и, по мере накопления сигналов, изменяющего показания счётчика. Частые сбои напряжения питания приводят к необходимости использования EEPROM для сохранения показаний счётчика. Поскольку сбои по питанию являются наиболее характерной аварийной ситуацией, такая защита необходима в любом цифровом счётчике.

Алгоритм работы программы (рис. 4) для простейшего варианта такого счётчика довольно прост. При включении питания микроконтроллер конфигурируется в соответствии с программой, считывает из EEPROM последнее сохранённое значение и выводит его на дисплей. Затем контроллер переходит в режим подсчёта импульсов, поступающих от ИС преобразователя, и, по мере накопления каждого Вт·ч, увеличивает показания счётчика.

Рис. 4. Алгоритм работы программы

При записи в EEPROM значение накопленной энергии может быть утеряно в момент отключения напряжения. По этим причинам значение накопленной энергии записывается в EEPROM циклически друг за другом через определённое число изменений показаний счётчика, заданное программно, в зависимости от требуемой точности. Это позволяет избежать потери данных о накопленной энергии. При появлении напряжения микроконтроллер анализирует все значения в EEPROM и выбирает последнее. Для минимальных потерь достаточно записывать значения с шагом 100 Вт·ч. Эту величину можно менять в программе.

Схема цифрового вычислителя показана на рис. 5. К разъёму X1 подключается напряжение питания 220 В и нагрузка. С датчиков тока и напряжения сигналы поступают на микросхему преобразователя КР1095ПП1 с оптронной развязкой частотного выхода. Основу счётчика составляет микроконтроллер MC68HC05KJ1 фирмы Motorola, выпускаемый в 16-выводном корпусе (DIP или SOIC) и имеющий 1,2 Кбайт ПЗУ и 64 байт ОЗУ. Для хранения накопленного количества энергии при сбоях по питанию используется EEPROM малого объёма 24С00 (16 байт) фирмы Microchip. В качестве дисплея используется 8-разрядный 7-сегментный ЖКИ, управляемый любым недорогим контроллером, обменивающийся с центральным микроконтроллером по протоколу SPI или I2C и подключаемый к разъёму Х2.

Реализация алгоритма потребовала менее 1 Кбайт памяти и менее половины портов ввода/вывода микроконтроллера MC68HC05KJ1. Его возможностей достаточно, чтобы добавить некоторые сервисные функции, например, объединение счётчиков в сеть по интерфейсу RS-485. Эта функция позволит получать информацию о накопленной энергии в сервисном центре и отключать электричество в случае отсутствия оплаты. Сетью из таких счётчиков можно оборудовать жилой многоэтажный дом. Все показания по сети будут поступать в диспетчерский центр.

Определённый интерес представляет собой семейство 8-разрядных микроконтроллеров с расположенной на кристалле FLASH-памятью. Поскольку его можно программировать непосредственно на собранной плате, обеспечивается защищённость программного кода и возможность обновления ПО без монтажных работ.

Рис. 5. Цифровой вычислитель для цифрового счетчика электроэнергии

Ещё более интересен вариант счётчика электроэнергии без внешней EEPROM и дорогостоящей внешней энергонезависимой ОЗУ. В нём можно при аварийных ситуациях фиксировать показания и служебную информацию во внутреннюю FLASH-память микроконтроллера. Это к тому же обеспечивает конфиденциальность информации, чего нельзя сделать при использовании внешнего кристалла, не защищённого от несанкционированного доступа. Такие счётчики электроэнергии любой сложности можно реализовать с помощью микроконтроллеров фирмы Motorola семейства HC08 с FLASH-памятью, расположенной на кристалле.

Переход на цифровые автоматические системы учёта и контроля электроэнергии — вопрос времени. Преимущества таких систем очевидны. Цена их будет постоянно падать. И даже на простейшем микроконтроллере такой цифровой счётчик электроэнергии имеет очевидные преимущества: надёжность за счёт полного отсутствия трущихся элементов; компактность; возможность изготовления корпуса с учётом интерьера современных жилых домов; увеличение периода поверок в несколько раз; ремонтопригодность и простота в обслуживании и эксплуатации. При небольших дополнительных аппаратных и программных затратах даже простейший цифровой счётчик может обладать рядом сервисных функций, отсутствующих у всех механических, например, реализация многотарифной оплаты за потребляемую энергию, возможность автоматизированного учёта и контроля потребляемой электроэнергии.

Теги:

• Электросчетчик

▷ Как работает счетчик электроэнергии?

Вот еще один наш интересный туториал. Как и было обещано, у нас припасено для вас много интересных вещей, которые в кратчайшие сроки сделают вас знатоком электрики. Итак, ознакомьтесь с 4-й частью учебников Насира об измерительных приборах для инженеров-электриков и расскажите о своих впечатлениях…

Сегодня я поделюсь с вами своими знаниями о работе счетчика электроэнергии. Да все верно!

Я говорю о том самом счетчике, который уже стоит в ваших домах и вы видите его ежедневно. Но задумывались ли вы когда-нибудь, как они работают? Каков механизм, с помощью которого вы можете увидеть хранящиеся в них данные о потребленной вами энергии? Теперь вам не нужно беспокоиться.

Вот заглянуть внутрь, чтобы вы узнали о них больше.

Основным типом счетчиков электроэнергии, которые широко используются в настоящее время, являются электромеханические счетчики. Принцип работы электромеханических счетчиков будет кратко объяснен ниже.

Электромеханические счетчики

Электромеханические счетчики являются наиболее часто используемыми типами счетчиков в наши дни, которые широко применяются для расчета энергопотребления, особенно в бытовых целях.

Как известно, для небольших бытовых нужд счетчик электроэнергии напрямую подключается между поставщиком электроэнергии и потребителем. Так же обстоит дело и с этим типом счетчиков. Внутренняя структура электромеханического счетчика состоит из трех основных частей:

1. Катушка тока
2. Катушка напряжения
3. Постоянный магнит

Описание каждой из этих частей приведено ниже:

Токовая катушка

Металлический диск, помещенный на червячную передачу и окруженный двумя катушками. Две катушки подключены к основной электрической цепи дома таким образом, что первая катушка создает поток всякий раз, когда через нее проходит ток. Таким образом, количество произведенного потока пропорционально проходящему через него амперу.

Эти амперы после прохождения через катушку и создания потока затем используются различными приборами в доме.

Катушка напряжения

Для другой катушки подключается к линии напряжения таким образом, что при прохождении через нее напряжения в другой катушке создается поток. Катушка напряжения отстает от катушки тока на 90 градусов. Так что взаимное влияние этих катушек тока и напряжения заставляет вращаться центральный немагнитный металлический диск.

Вращение металлического диска пропорционально взаимному произведению тока, напряжения и угла. Червячная передача и привод шпинделя помогают диску вращаться.

Постоянный магнит

Постоянный магнит также помещается рядом с диском таким образом, что он воздействует на вращающийся диск. Величина силы пропорциональна скорости вращения, но направление этой силы противоположно направлению вращения.

Результат этих сил таков, что вращение металлического диска пропорционально потреблению энергии. Эти счетчики дают нам использованную энергию в киловаттах в час (кВтч).

Приложения

Не говоря уже о том, что каждый из нас знает, как пользоваться этими электросчетчиками. Они широко используются для расчета энергопотребления не только в наших домах, но и в офисах или в любом другом месте, где нам требуется электричество. Будет небезосновательно, если я скажу, что они необходимы везде, где требуется электричество.

Электроснабжающие компании также используют эти счетчики для оценки нашего потребления электроэнергии, а затем выставляют нам соответствующие счета.

Короче говоря, в наши дни они необходимы во всех домах, так же необходимы, как и само электричество. Я надеюсь, что теперь вы также знаете, как он работает, и эта моя короткая статья была лишь небольшим шагом для вас, чтобы расширить свои знания об этой широко используемой единице измерения.

Насир.

Чтобы узнать больше о таких устройствах, продолжайте посещать нас. Мы опубликуем больше в ближайшее время. Каковы ваши впечатления от этой статьи?

счетчик электроэнергии с токовой катушкой электромеханические счетчики

FacebookTwitterLinkedIn

принцип работы, устройство, назначение

Все мы знаем, зачем нужен электросчетчик — чтобы правильно считать потребление электроэнергии. На основании показаний электросчетчика производится оплата «за свет». В этой статье мы хотели бы рассказать читателям Sametrick.ru об устройстве и принципе работы счетчика электроэнергии. Для вас мы рассмотрим как электронную модель, так и старую модель — индукционную.

• Индукция
• Электронный

Индукционные

Старые электросчетчики состоят из следующих элементов:

1. Последовательная обмотка, также называемая токовой катушкой. Состоит из нескольких витков толстой проволоки.
2. Параллельная обмотка (катушка напряжения). Он устроен, наоборот, из большого количества витков проволоки небольшой толщины.
3. Счетный механизм. На оси установлен алюминиевый диск.
4. Постоянный магнит, предназначенный для замедления и обеспечения плавного движения.
5. Диск из алюминия. Устанавливается на подшипниках и упорных подшипниках.

вихревые токи

Как видно на схеме, устройство индукционного счетчика электроэнергии достаточно простое. Что касается принципа работы, то он тоже несложен. Сначала переменное напряжение подается на параллельную обмотку (катушку напряжения), а затем поступает на вторую, токовую катушку. Между двумя электромагнитами катушек возникают магнитные вихревые токи, которые, собственно, и способствуют вращению диска. Чем больше ток, тем быстрее будет вращаться диск. В свою очередь счетный механизм работает по следующему принципу: вращение от диска передается на барабан за счет червячной передачи (этому способствует установленный на оси диска червяк, который передает вращение через шестерню, т.

к. видно на схеме выше).

Наглядно посмотреть, как работает индукционный электросчетчик, можно на видео ниже:

Схема счетчика

Обращаем ваше внимание на то, что принцип работы однофазного электросчетчика старая модель аналогична трехфазной модели.

Электронный

В электронном счетчике, например, Энергомера ЦЭ6803В, нет ни привода, ни червячной передачи. Устройство электросчетчиков нового образца показано на схеме и фото ниже:

Принцип работы электронной модели заключается в том, что датчики тока и напряжения передают сигналы на преобразователь. Последний, в свою очередь, передает код микроконтроллеру для дальнейшей расшифровки и передачи данных на дисплей. В результате мы видим, сколько киловатт электроэнергии потребляется на данный момент.

В этом видео подробно показано устройство электронного и индукционного счетчика:

Как устроены счетчики электроэнергии

Что касается многотарифных приборов учета, таких как модели «день-ночь» или трехтарифные модели, то их прибор также имеет встроенный модуль памяти, который запоминает величину тока, «заведенного» в разных режимах: дневном и ночном. Это необходимо чтобы правильно рассчитать оплату за электроэнергию (с 23:00 до 7:00 стоимость киловатта меньше, чем в остальное время суток). О преимуществах и недостатках двухтарифных счетчиков электроэнергии читайте в нашей статье.

Также есть модели электросчетчиков с дистанционным управлением. В их конструкцию внедрен механизм, способный блокировать систему учета потребленной электроэнергии.

Вот и все, что я хотел вам рассказать о том, что за прибор и как работают счетчики электроэнергии. Надеемся, информация была для вас понятной и полезной!

Будет полезно прочитать:

• Как работает магнитный пускатель
• Как снять показания с электросчетчика
• Устройство и принцип работы реле напряжения

Схема счетчика