Разновидности электросчетчиков, преимущества и недостатки

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.

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.

Вид спереди трехфазного индукционного электросчетчика со снятой крышкой

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.

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.

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

Принцип работы электронного счетчика электроэнергии

До недавних пор все измерения потребленной электроэнергии осуществлялись с помощью индукционных счетчиков. Постепенно, с развитием микроэлектроники, произошел существенный сдвиг в деле совершенствования приборов учета и контроля потребляемой электроэнергии. Были созданы современные цифровые электронные системы управления с применением новейших микроконтроллеров. Это позволило многократно повысить точность измерений, а отсутствие механики значительно повысило надежность счетчика.

Для электронных электросчетчиков разработана специальная элементная база и методы обработки поступающей информации. После обработки цифровых данных стал возможен одновременный подсчет не только активной, но и реактивной мощности

Данный фактор приобретает важное значение при организации учета в трехфазных сетях. В результате, были созданы многотарифные электросчетчики, учитывающие накопленную энергию в течение определенного времени суток. Данные приборы способны автоматически определять тот или иной тариф

Данные приборы способны автоматически определять тот или иной тариф.

Простейшая цифровая система на основе обычного микроконтроллера применяется в тех случаях, когда необходимо измерить импульсы, вывести информацию на дисплей и обеспечить защиту при аварийном сбое. Такие устройства являются цифровыми аналогами механических электросчетчиков. В этой системе поступление сигнала происходит через определенные трансформаторные датчики. Далее он идет на вход микросхемы-преобразователя.

Снятие частотного сигнала, поступающего на вход микроконтроллера, осуществляется на выходе микросхемы. Микроконтроллер подсчитывает все поступившие импульсы и преобразует их в полученное количество энергии (Вт*ч). Когда поступающие единицы накапливаются, их общее значение выводится на монитор и фиксируется во внутренней флэш-памяти на случай исчезновения напряжения в сети и других сбоев. Это позволяет вести непрерывный учет потребляемой электроэнергии.

Работает многотарифный электронный счетчик электроэнергии по собственному алгоритму. Последовательный интерфейс позволяет обмениваться информацией с внешним миром. С его помощью задаются тарифы, устанавливается и включается таймер времени, поступает информация о накопленной электроэнергии и т.д. Энергонезависимая оперативная память разделяется на 13 банков данных, сохраняющих информацию о количестве энергии, накопленной по разным тарифам. Первый банк учитывает всю энергию, накопленную от начала работы счетчика. В следующих 12 банках производится учет накоплений за 11 предыдущих месяцев и за текущий период.

Таким образом, принцип действия электросчетчика в электронном варианте, позволяет изменять тарифы в соответствии с заранее установленным расписанием. Через специальный разъем можно подключиться к прибору и выяснить объем электроэнергии, оплаченной потребителем.

Электрический счетчик устройство — кратко ( Electric meter device )

Срок службы электросчетчика, когда нужно менять

Класс точности электросчетчика

Как снимать показания электросчетчика

Установка электросчетчика в квартире

Как самостоятельно проверить электросчетчик

Способы крепления

Перед покупкой электросчетчика для частного дома или в квартиру рекомендуется определить удобный тип крепления. Он может быть выполнен с использованием винтов или DIN-рейки.

Выбор способа установки зависит от конструктивных особенностей места размещения счетчиков. Они могут монтироваться в электрических шкафах, на щитах, панелях. Если в шкафах изначально были предусмотрены отверстия под винты, то лучше купить специальные крепежные элементы и монтировать с их помощью.

DIN – рейку советуют, как более современный и универсальный метод монтажа. Устанавливать счетчик на рейку можно в случае, если это предусмотрено конструкций электрощита. Работать с ней проще и удобнее.

Принцип работы электронного счетчика электроэнергии

Данные приборы способны автоматически определять тот или иной тариф.

Срок службы электросчетчика, когда нужно менять

Класс точности электросчетчика

Как снимать показания электросчетчика

Установка электросчетчика в квартире

Как самостоятельно проверить электросчетчик

Виды и типы счётчиков 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. Число оборотов подвижной части прибора, пропорциональное количеству электроэнергии, 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.

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 220 В, 50 Гц) и трехфазные (380 В, 50 Гц). Все современные электронные трехфазные счетчики поддерживают однофазный учёт.

Также существуют трехфазные счетчики для измерения тока напряжением в 100 В, которые применяются только с трансформаторами тока в высоковольтных (напряжением выше 660 В) 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 оборотов диска в этом случае прямо пропорционально потребленной электроэнергии.

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, неудобства в установке и эксплуатации по сравнению с современными электронными приборами. Индукционные счетчики хорошо подходят для квартир с низким энергопотреблением.

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. Электронные счетчики хорошо подходят для квартир с высоким энергопотреблением и для предприятий.

Основными достоинствами электронных электросчетчиков является возможность учёта 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 учёт достигается за счет набора счетных механизмов, каждый из которых работает в установленные интервалы времени, соответствующие различным тарифам. Электронные электросчетчики имеют больший межповерочный период (4-16 лет).

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

Какие бывают классы точности

Погрешность электросчетчика определяется его конструктивной особенностью и регламентируется заводом-изготовителем. На заводе производится тарировка, после чего показания заносятся в паспорт изделия. Законодательно установлены сроки эксплуатации и поверки счетчиков в зависимости от конструктивной особенности.

В таблице снизу приведены среднестатистические данные о сроках эксплуатации.

Электрический счетчик 9-15 лет Механический однофазный 16 лет Электрический счетчик класса точности 0,5% 5 лет Трехфазные приборы 5-9 лет Электронные устройства От 15 лет и более

По истечении этого срока эксплуатация запрещена, следует заменить прибор или отправить его на поверку. Сейчас за сроками должны следить собственники. Если не соблюдать указанный норматив, то на владельца могут наложить штраф.

Ответственность за пользование просроченным электросчетчиком лежит на владельце. Для проведения поверки устройство демонтируется и передается в специализированную лабораторию, где производят комплексную экспертизу и проверяют погрешность измерения.

Если прибор учета отвечает заводским показателям, то работники лаборатории дают заключение о пригодности устройство к дальнейшей эксплуатации, о чем делается запись в паспорте изделия. Неисправный электросчетчик ремонтируют или списывают.

Итак, по ПУЭ максимально допустимая погрешность индукционных приборов учета электроэнергии равна 2. Однако, по закону на 2020 год с 1 июля должны будут устанавливаться «умные счетчики» за счет государства. Исходя из этого следует, что владельцу не нужно будет заниматься приобретением электросчетчика, и знать какая у него погрешность 1 или 2, что лучше. Этим будут заниматься организации, производящие замену устройств учета.

Учет электроэнергии обязателен для всех потребителей. Так, для юридических лиц, физических лиц с трёхфазным вводом и прочих крупных потребителей электросчетчики трехфазного тока. Если у него имеются такие электроустановки.

В зависимости от мощности потребления используют электросчетчики с классом точности:

Для хозяйствующих субъектов с присоединением к сети 35 кВ и мощностью до 670 кВт устанавливаются счетчик электроэнергии с погрешностью не менее 1,0.
Для подсоединения нагрузки с напряжением 110 кВ и более, класс точности счетчика электроэнергии должен быть 0,5S.
Учет потребляемой электроэнергии при нагрузке выше 670 кВт, применяются устройства с точностью 0,5S и позволяющие фиксировать почасовые нагрузки, а также иметь возможность интегрироваться в систему учета и памяти, способную хранить данные до 90 суток.

Все электросчетчики, применяемые для коммерческого учета на высоковольтных линиях, не могут быть прямого включения. Для измерения потребляемой электроэнергии в этом случае, а также при потреблении токов свыше 100А применяются счетчики трансформаторного включения.

При напряжении подключения 110 кВ и более, а также при мощности свыше 670 кВт применяются приборы учета с классом точности 0,5 и 0,5S. Потребителю необходимо знать, какой класс точности должен быть у счетчика и 0,5 и 0,5S в чем разница между этими показателями.

Основные отличия заключаются в следующем:

Погрешность 0,5 не позволяет учитывать всю электроэнергию, что приводит к большему объему недоучтенной электроэнергии, по сравнению с 0,5S.
Разница в показаниях составляет 0,75%.
Счетчики с погрешностью 0,5 не проходят поверку и бракуются.
При выходе устройства из строя или окончании срока эксплуатации обязательна замена таких счетчиков на приборы с погрешностью 0,5S.

ВАЖНО! Показания на приборе зависят от класса точности электросчетчика и трансформатора тока

Какой счетчик электроэнергии для квартиры лучше

Счетчик электроэнергии электронного типа: преимущества и недостатки установки Электронные счетчики отображают данные в цифровом формате. Они оснащены экранами, на которых отражаются текущие показатели. Такие изделия предпочтительнее для владельцев квартир, которые хотят получить максимальный функционал и удобство использования.

Положительные стороны электронных моделей:

больше количество функций, чем у обычного, от дистанционного управления до объемной памяти;
высокая точность измерений;
возможность установки счетчика со встроенными часами.

К недостаткам можно отнести высокую цену самих устройства, а также их обслуживания и ремонта. Недорогой аппарат обойдется минимум в 1200 рублей. Если владелец хочет приобрести изделие с пультом дистанционного управления, например, модель из серии Меркурий 231 АМ, ценовой диапазон будет в районе от 8,5 до 25 тысяч рублей для лучших счетчиков электроэнергии. Еще одна отрицательная сторона – недолговечность.

Счетчики электроэнергии-условные обозначения счетчиков

Чтобы контролировать потребление электроэнергии, устанавливают счетчики активной энергии, а чтобы вести учет реактивной мощности — счетчики реактивной мощности.

Все счетчики предназначены для того, чтобы учитывать расход электроэнергии в сетях, подразделяющихся на следующие тины:

1) двухпроводные однофазные сети;

2) трехпроводные трехфазные сети без нейтрального провода;

3) четырехпроводные трехфазные сети с нейтральным проводом.

Условные обозначения счетчиков

Все счетчики электроэнергии различаются по своей конструкции, назначению и схемам включения. Во время их изготовления принято ставить маркировку на каждом счетчике. Например, на счетчике будет стоять надпись: СА4-И672М 880/220 В 5… 17 А, 2002.

Разберем пошагово, какая буква, что именно обозначает, что может стоять на маркировке вместо неё, и расшифровку других знаков.

1. Буква «С» характеризует тип электроустройства. В данном случае «С» — это счетчик.

2. Буква «А» означает вид учитываемой энергии. В данном случае «А» — это активная энергия, но может также стоять и «Р», тогда речь пойдет о реактивной энергии.

3. Цифра «4» обозначает число фазовых проводов в сети. В данном случае «4» — это четырех проводная сеть, но может также стоять «О» — это однофазный счетчик, «3» — это трех проводная сеть, «У» — это универсальный счетчик.

4. Буква «И» маркирует тип измерительной системы. В данном случае «И» — это индукционная измерительная система.

6. Число «672» означает конструктивное исполнение счетчика.

в. Буква «М» обозначает тип исполнения. В данном случае «М» — это модернизованный тип, но может также стоять «П» — это прямоточный (для включения без трансформаторов тока) тип, «Т» — тип в тропическом исполнении.

7. «380/220 В 5…17 А, 2002» обозначает рабочие напряжения в проводах, максимальный ток, год изготовления. Также в конце такой записи может быть проставлен заводской номер.

Точность показаний электрических счетчиков может быть определена по классу точности. Самые распространенные счетчики, устанавливаемые в квартирах, обычно имеют класс точности 2,0. Это означает, что совершенно исправный счетчик способен учитывать на 2,0 % больше или меньше энергии от своей номинальной мощности.

Исправный счетчик работает в пределах своего класса точности даже при перегрузках, во если они являются допустимыми. Бели нагрузка мала, точность показаний заметно снижается, а при очень малых нагрузках отсчетный диск счетчика может вообще не вращаться.