Принцип работы счетчика электроэнергии: Что такое счетчик электрической энергии?

Что такое счетчик электрической энергии?

Счётчик электрической энергии (электрический счётчик) — прибор для измерения расхода электроэнергии переменного или постоянного тока (обычно в кВт·ч или А·ч).

Принцип работы

Для учёта активной и реактивной электроэнергии переменного тока служат индукционные одно- и трёхфазные приборы, для учёта расхода электроэнергии постоянного тока (электрический транспорт, электрифицированная железная дорога) — электродинамические счётчики. Количество электроэнергии, пропорциональное числу оборотов подвижной части прибора, регистрируется счётным механизмом.

В электрическом счётчике индукционной системы подвижная часть (алюминиевый диск) вращается во время потребления электроэнергии, расход которой определяется по показаниям счётного механизма. Диск вращается за счёт вихревых токов, наводимых в нём магнитным полем катушки счётчика, — магнитное поле вихревых токов взаимодействует с магнитным полем катушки счётчика.

В электрическом счетчике электронного типа, переменный ток и напряжение воздействуют на твердотельные (электронные) элементы для создания на выходе импульсов, число которых пропорционально измеряемой активной энергии.

Виды типы

Счетчики электроэнергии можно классифицировать по типу измеряемых величин, типу подключения и по типу конструкции.

По типу подключения все счетчики разделяют на приборы прямого включения в силовую цепь и приборы трансформаторного включения, подключаемые к силовой цепи через специальные измерительные трансформаторы.

По измеряемым величинам электросчетчики разделяют на

однофазные (измерение переменного тока 220В, 50Гц) и трехфазные (380В, 50Гц). Все современные электронные трехфазные счетчики поддерживают однофазный учет. Также существуют трехфазные счетчики для измерения тока напряжением в 100В, которые применяются только с трансформаторами тока в высоковольтных (напряжением выше 660В) цепях.

По конструкции: индукционным (электромеханическим электросчетчиком) называется электросчетчик, в котором магнитное поле неподвижных токопроводящих катушек влияет на подвижный элемент из проводящего материала. Подвижный элемент представляет собой диск, по которому протекают токи, индуцированные магнитным полем катушек. Количество потребленной электроэнергии, в этом случае, прямо пропорционально числу оборотов диска.

Индукционные (механические) счётчики электроэнергии постоянно вытесняются с рынка электронными счетчиками из-за отдельных недостатков: отсутствие дистанционного автоматического снятия показаний, однотарифность, погрешности учёта, плохая защита от краж электроэнергии, а также низкой функциональности.

Электронным (статическим электросчетчиком) называется электросчетчик, в котором переменный ток и напряжение воздействуют на твердотельные (электронные) элементы для создания на выходе импульсов, число которых пропорционально измеряемой активной энергии.

То есть измерения активной энергии такими электросчетчиками основаны на преобразовании аналоговых входных сигналов тока и напряжения в счетный импульс. Измерительный элемент электронного электросчетчика служит для создания на выходе импульсов, число которых пропорционально измеряемой активной энергии. Счетный механизм представляет собой электромеханическое (имеет преимущество в областях с холодным климатом, при условии установки прибора на улице) или электронное устройство, содержащее как запоминающее устройство, так и дисплей.

Основными достоинствами электронных электросчетчиков является возможность учета электроэнергии по дифференцированным тарифам (одно-, двух- и более тарифный), то есть возможность запоминать и показывать количество использованной электроэнергии в зависимости от запрограммированных периодов времени, многотарифный учет достигается за счет набора счетных механизмов, каждый из которых работает в установленные интервалы времени, соответствующие различным тарифам. Электронные электросчетчики значительно долговечнее.

Гибридные счётчики электроэнергии — редко используемый промежуточный вариант с цифровым интерфейсом, измерительной частью индукционного или электронного типа, механическим вычислительным устройством.

 

---

Вернуться назад

Как работает счетчик электроэнергии старого и нового образца

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
• Электронный

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.

вихревые токи

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:

• Как работает магнитный пускатель
• Как снимать показания с электросчетчика
• Устройство и принцип действия реле напряжения

Что такое счетчик электроэнергии? Принцип работы, конструкция, схема подключения и блоки считывания

Энергия является продуктом силы времени. Электрическая энергия может быть измерена в ватт-секундах. Но удобной единицей измерения в практическом мире является киловатт-час, т. е. кВтч, а для количественной оценки энергии она выражается в потребленных единицах.

1 единица энергии = 1 кВтч

Электроснабжающая организация поставляет электроэнергию потребителям (коммунальным предприятиям). Эта мощность, потребляемая потребителем за определенный период времени, измеряется, т. е. энергия измеряется в единицах. Цена за единицу определяется поставщиком. Счетчик, который измеряет электрическую энергию, известен как счетчик электроэнергии.

Потребители LT (низкого напряжения) должны использовать однофазные счетчики электроэнергии, а потребители HT (высокого напряжения) должны использовать трехфазные счетчики электроэнергии. Электрическое подключение электросчетчика аналогично ваттметру.

Рисунок 2: Элементы счетчика электроэнергии.

Счетчик электроэнергии состоит из двух элементов:

1. Катушка тока или последовательная катушка
2. Катушка напряжения или шунтирующая катушка

Катушка тока включена последовательно с нагрузкой, а катушка напряжения параллельна нагрузке и источнику питания (см. рис. 2).

Принцип работы счетчика электроэнергии

Рис. 3: Детали конструкции однофазного счетчика электроэнергии индукционного типа.

Переменный ток пропускают через катушки двух электромагнитов — шунтирующего магнита и последовательного магнита. Эти два электромагнита создают собственный магнитный поток. Магнитный поток шунтирующего магнита пропорционален напряжению питания, а магнитный поток последовательного магнита пропорционален току нагрузки. Эти два потока носят чередующийся характер. Взаимодействие двух потоков приводит к результирующему потоку. Алюминиевый диск подвешен между шунтирующим магнитом и последовательным магнитом. Результирующий поток также носит переменный характер. Этот результирующий поток связывается с алюминиевым диском и индуцирует вихревые токи в диске. Эти вихревые токи взаимодействуют с результирующим потоком, и на диске создается крутящий момент. Таким образом, диск начинает вращаться. Вращение диска пропорционально мощности, т. е. N ∝ VI cos φ. Эти обороты могут быть измерены в течение определенного периода времени, и, таким образом, энергия может быть определена количественно.

Конструкция счетчика электроэнергии

Все части однофазного счетчика электроэнергии индукционного типа можно разделить на четыре различные системы.

• Приводная система
• Подвижная система
• Тормозная система
• Механизм регистрации

Система перемещения и механизм регистрации

Состоит из алюминиевого диска, подвешенного между шунтом и последовательным магнитом, как показано на рис. 3. Алюминиевый диск установлен на шпинделе, который поддерживается с обоих концов драгоценными подшипниками. Диск вращается и вызывает вращение шпинделя. Шпиндель передает свое движение шестерням, связанным с приводным механизмом. Этот регистрирующий механизм подсчитывает количество оборотов за определенный период времени, т.е. энергию. Потребляемые единицы отображаются в виде чисел.

Тормозная система

Рис. 4: Принципиальная схема / Схема подключения однофазного счетчика электроэнергии индукционного типа

Эта система предназначена для регулировки скорости диска. Постоянный магнит, известный как тормозной магнит, расположен на краю диска, как показано на рис. 3. Если скорость диска должна быть уменьшена, тормозной магнит перемещается к краю диска. Если скорость диска должна быть увеличена, тормозной магнит перемещается к центру диска. Соединения электросчетчика аналогичны ваттметру (см. рис. 4). Клеммы токовых катушек обозначены как 1S – 1L. Клеммы катушки давления обозначены как 2S – 2L.

Приводная система

Состоит из двух электромагнитов, шунтирующего магнита и последовательного магнита. Шунтирующий магнит имеет Е-образную форму, а серийный магнит имеет С-образную форму. Магнит шунта намотан катушкой давления (ПК). Шунтирующий магнит имеет Е-образную форму, а серийный магнит имеет С-образную форму. Магнит шунта намотан катушкой давления (ПК) из тонкого проводника с большим числом витков.

Магнит серии

намотан с токовой катушкой (CC) из толстого проводника с малым числом витков. Электромагниты состоят из штамповок из кремнистой стали. На центральном плече шунтирующего магнита предусмотрены медные экранирующие полосы. Из-за этого медная полоса затенения служит для регулировки запаздывания. Следовательно, он также известен как устройство регулировки запаздывания. Это приводит магнитный поток шунта к 90° запаздывающая позиция относительно напряжение питания. Для удовлетворительной работы электросчетчика угол сдвига фаз (φ) между напряжением питания V и потоком нагнетательной катушки должен составлять 90°.

V = KVI cos φ sin α = KVI cos φ sin (90°)

N = KVI cos φ

где, угол

α = фазовый угол или угол отставания

Затеняющая связь Cu регулирует угол α до 90°

Таким образом, обороты диска пропорциональны VI cos φ, т.е. мощности. Эти обороты измеряются в течение определенного периода времени для измерения энергии.

Опубликовано 27 авг. 2022 г. 1 сент. 2022 г. Автор Рабочая тетрадь по электрикеКатегории Электрические измерения и контрольно-измерительные приборы

Типы счетчиков энергии и принципы их работы

Счетчик энергии – это прибор, который измеряет количество электроэнергии, потребляемой потребителями. Коммунальные службы устанавливают эти приборы в каждом месте, например дома, на предприятиях, в организациях, чтобы взимать плату за потребление электроэнергии такими нагрузками, как освещение, вентиляторы и другие приборы.

Когда требуется экономия энергии в течение определенных периодов, некоторые счетчики могут измерять потребление, максимальное использование мощности в некотором интервале. Измерение «время суток» позволяет изменять тарифы на электроэнергию в течение дня, чтобы регистрировать использование в периоды пиковых расходов и в периоды низкой стоимости в непиковые периоды. Кроме того, в некоторых областях счетчики имеют реле для сброса нагрузки в ответ на спрос в периоды пиковой нагрузки. Наиболее интересные типы используются в качестве счетчиков электроэнергии с предоплатой. Типы счетчика электроэнергии приведены ниже с пояснением

Основной единицей мощности является ватт. Тысяча ватт — это один киловатт. Если мы используем один киловатт в час, это считается одной единицей потребляемой энергии. Эти счетчики измеряют мгновенные значения напряжения и тока, рассчитывают их произведение и выдают мгновенную мощность. Эта мощность интегрируется за период, который дает энергию, использованную за этот период времени.

 

Типы счетчиков энергии

Счетчики энергии подразделяются на три основных типа в соответствии с различными факторами, такими как:
1. Тип дисплея

2. Технические, такие как однофазный, низкотемпературный, трехфазный, высокотемпературный и многие другие.

3. Тип использования: бытовое, коммерческое и промышленное

4. Тип точки учета

Типы конструкции

В зависимости от конструкции счетчики энергии подразделяются на три типа, которые приведены ниже.

1. Электромеханический индукционный

2. Электронный счетчик энергии

3. Интеллектуальный счетчик энергии

Типы по фазе

В зависимости от фазы счетчики энергии классифицируются на три типа, которые приведены ниже.

1. Однофазный счетчик энергии

2. Трехфазный счетчик энергии

Электронный счетчик энергии

Электронные счетчики отображают потребленную энергию на жидкокристаллическом или светодиодном дисплее, а некоторые могут также передавать показания в удаленные места. В дополнение к измерению потребляемой энергии электронные счетчики могут также регистрировать другие параметры нагрузки и энергоснабжения, такие как мгновенная и максимальная скорость использования, потребляемые напряжения, коэффициент мощности и реактивная мощность и т. д.

Они также могут поддерживать выставление счетов по времени суток, например, запись количества энергии, использованной в пиковые и непиковые часы.

Это точные, высокопроизводительные и надежные типы средств измерений по сравнению с обычными механическими счетчиками. Он потребляет меньше энергии и начинает измерения мгновенно при подключении к нагрузке. Эти счетчики могут быть аналоговыми или цифровыми. В аналоговых счетчиках мощность преобразуется в пропорциональную частоту или частоту импульсов и интегрируется счетчиками, расположенными внутри него.

В цифровом электросчетчике мощность напрямую измеряется высокопроизводительным процессором. Питание интегрируется логическими схемами для получения энергии, а также для тестирования и калибровки. Затем он преобразуется в частоту или частоту пульса.

➢ Цифровой электронный счетчик энергии:

В цифровых счетчиках электроэнергии используется цифровой сигнальный процессор или высокопроизводительные микропроцессоры. Как и в аналоговых измерителях, датчики напряжения и тока подключены к АЦП высокого разрешения. После преобразования аналоговых сигналов в цифровые выборки выборки напряжения и тока умножаются и интегрируются цифровыми схемами для измерения потребляемой энергии.

Микропроцессор также вычисляет угол сдвига фаз между напряжением и током, чтобы он также измерял и отображал реактивную мощность. Он запрограммирован таким образом, что рассчитывает энергию в соответствии с тарифом и другими параметрами, такими как коэффициент мощности , максимальный спрос и т. д., и сохраняет все эти значения в энергонезависимой памяти EEPROM.

Содержит часы реального времени (RTC) для расчета времени интеграции мощности, расчета максимального потребления, а также метки даты и времени для определенных параметров. Кроме того, он взаимодействует с жидкокристаллическим дисплеем (ЖКД), устройствами связи и другими выходами счетчика. Батарея предназначена для RTC и других важных периферийных устройств для резервного питания.

Интеллектуальный счетчик энергии

Интеллектуальный счетчик — это электронное устройство, которое записывает потребление электроэнергии и передает информацию поставщику электроэнергии для контроля и выставления счетов. Умные счетчики обычно регистрируют энергию ежечасно или чаще и отчитываются не реже одного раза в день.

 ^{Умные счетчики обеспечивают двустороннюю связь между счетчиком и центральной системой. Такая передовая измерительная инфраструктура (AMI) отличается от автоматического считывания показаний (AMR) тем, что обеспечивает двустороннюю связь между счетчиком и поставщиком.}

Связь измерителя с сетью может быть беспроводной или через фиксированные проводные соединения, такие как ПЛК. Широко используемые варианты беспроводной связи включают сотовую связь (которая может быть дорогой), Wi-Fi (легкодоступный), беспроводные одноранговые сети через Wi-Fi, беспроводные ячеистые сети, беспроводную связь дальнего действия с низким энергопотреблением (LoRa), ZigBee (низкое энергопотребление). , беспроводная связь с низкой скоростью передачи данных) и Wi-SUN (Smart Utility Networks).

Это передовая технология измерения, включающая установку интеллектуальных счетчиков для считывания, обработки и отправки данных клиентам. Он измеряет энергопотребление, дистанционно переключает подачу потребителям и дистанционно контролирует максимальное потребление электроэнергии. Система интеллектуального учета использует передовую технологию системы измерения инфраструктуры для повышения производительности.

Они могут общаться в обоих направлениях. Они могут передавать данные коммунальным службам, такие как потребление энергии, значения параметров, аварийные сигналы и т. д., а также могут получать информацию от коммунальных услуг, такую ​​как автоматическая система считывания показаний счетчиков, инструкции по повторному подключению/отключению, обновление программного обеспечения счетчиков и другие важные сообщения.

Эти счетчики уменьшают потребность в посещении во время получения или чтения ежемесячного счета.