Назначение и разновидности счетчиков электрической энергии

Назначение и разновидности счетчиков электрической энергии

Невозможно представить среду обитания современного человека без электричества. А где оно есть, там непременно должен быть и электросчетчик. За электроэнергию нужно платить, а для этого знать, сколько ее потреблено за расчетный период, принимаемый равным одному месяцу. Для этого и нужен электросчетчик: он показывает, какое количество киловатт-часов израсходовано потребителем с момента его установки.

Поскольку это прибор для коммерческого учета, то контролирующими органами принимаются меры для защиты его от несанкционированного доступа. Для этого клеммная крышка, корпус счетчика и коммутационный аппарат на вводе пломбируются. Нарушение пломб являются поводом для солидного штрафа.

Вид современных пломб

Как и любой измерительный прибор, предназначенный для коммерческих измерений, счетчик подлежит государственной поверке. Приборы учета, приобретаемые в магазине, уже прошли ее, и в их паспорте должна стоять соответствующая отметка, либо к нему приложен сертификат. В процессе эксплуатации поверка должна производиться в установленные производителем сроки, указанные в паспорте. На практике же проще заменить прибор на новый, так как стоимость поверки немногим ниже его цены, а на время поверки счетчик нужно заменить другим.

Рекомендуем ознакомиться со следующими похожими статьями по электрическим счетчикам:

1. Индукционные электросчетчики
2. Электронные счетчики
3. Учет с трансформаторами тока

Индукционные электросчетчики

Такая конструкция была изобретена изначально и с небольшими изменениями работает уже не одно десятилетие. Это – электромеханический прибор, электрическая часть которого состоит из двух катушек: токовой и напряжения. Их задача – приводить во вращение диск, механически соединенный с помощью червячной передачи со счетным механизмом. В зависимости от величины тока и напряжения скорость вращения диска изменяется. При отсутствии потребляемого тока диск должен остановиться, но при неисправности или неправильной регулировке счетчика он потихоньку продолжает крутиться. В этом недостаток индукционных счетчиков – возможность возникновения «самохода».

Второй недостаток – невозможно вести учет электроэнергии раздельно по тарифам.

Индукционный электросчетчик

Электронные счетчики

Это современные приборы, созданные на базе электронных компонентов. Основной принцип работы остался тем же, только вместо катушек подключаются датчики, преобразующие значения тока и напряжения в цифровой сигнал. Процессор счетчика обрабатывает его и суммирует за дискретные промежутки времени. Для этого в состав каждого электронного счетчика входят часы, питающиеся от встроенной батарейки. Они самостоятельно генерируют данные о дате и текущем времени, первоначальные значения которых устанавливаются на заводе. При помощи программного обеспечения значения времени можно корректировать при помощи ноутбука, подключенного к счетчику специальным кабелем. Программы и кабели для каждой модели прибора различны.

Электронный счетчик

Электронные счетчики выпускаются однотарифными или многотарифными. Первые стоят дешевле, но раздельный учет электроэнергии во времена суток, соответствующие разным тарифным зонам, позволяет экономить электроэнергию.

Помимо данных о потребленной электроэнергии, даты и времени эти приборы выводят на дисплей текущие значения потребляемого тока, мощности и напряжения в сети. Кроме этого, в счетчики встраиваются реле, формирующие команды на отключение нагрузки или на сигнал при превышении заданного значения измеряемого параметра. Есть и другие функции, но они актуальны для счетчиков промышленного применения и в быту не используются.

Зато очень полезная функция полупроводниковых счетчиков – дистанционная передача данных в офис сбытовой компании. При этом отпадает необходимость снимать показания вручную и куда-то их передавать. Программа обработки в офисе сама формирует квитанции об оплате. Исключается человеческий фактор, причина многочисленных ошибок.

Для реализации этой функции счетчики объединяются в автоматизированные системы учета (АИИСКУЭ). Данные передаются через модемы, персональные для каждого прибора или работающие с группой приборов, объединенными информационными кабелями. Модем может устанавливаться отдельно, но может входить в состав некоторых моделей счетчиков, в этом случае имеется слот под установку SIM-карты.

GSM-модем для передачи данных от электросчетчика

Работа узлов учета в составе такой системы позволяет своевременно выявлять хищения электроэнергии или неисправности счетчиков. Сумма показаний отдельных приборов в многоквартирном доме должна с определенной точностью соответствовать показаниям счетчика на вводе в дом. Если условие перестает выполняться, вычисляется абонент, данные по которому внезапно изменились. Если он не выявлен, в дом направляются инспекторы с целевой проверкой.

Учет с трансформаторами тока

Приборы, непосредственно измеряющие ток нагрузки, называются счетчиками прямого включения. Но они выпускаются на максимальный ток нагрузки только до 100 А.

В случае необходимости учета в цепях большей мощности применяются трансформаторы тока. Счетчики, предназначенные для работы в таких схемах, имеют номинальный ток 5 А. Трансформаторы тока понижают измеряемый ток в количество раз, определяемое коэффициентом трансформации. Например, коэффициент 200/5 означает, что номинальный ток трансформатора тока – 200 А, при этом он может работать с нагрузкой с номиналом в 5А. Коэффициент трансформации его равен 40. На эту величину нужно умножать разницу показаний электросчетчика для получения значения потребленной электроэнергии.

Трансформаторы тока

Индукционный или электронный счетчик: делаем правильный выбор

Вы можете рассматривать устройства учета электроэнергии с самых разных ракурсов. Но основным остается вопрос, какой счетчик все-таки лучше — индукционный или электронный? Казалось бы, прогресс диктует однозначный ответ: систему учета пора модернизировать, меняя счетчики на электронные. И в то же время, более 50 миллионов старых индукционных моделей по сей день исправно работают в домах россиян.

Все дело в том, что переход на электронный счетчик должен быть разумным и обдуманным решением. Принять его вам помогут конкретные факты: какой тип электросчетчика превосходит “соперника”, и в какой категории. Заглядывая немного наперед, можем сообщить, что достоинства современного электросчетчика более многочисленны и по количеству сходны с недостатками индукционного счетчика электроэнергии.

Плюсы и минусы индукционной модели

Преимуществ у индукционного счетчика немного, но они весьма существенны:

1. Огромный рабочий ресурс (десятки лет).
2. Высокий уровень надежности.
3. Скачки и “провалы” напряжения им не страшны.
4. Экономически выгодны по сравнению с электронной версией.
5. МПИ — межповерочный интервал — очень длительный.

А вот по недостаткам придется расписывать дольше:

• крупные габариты, массивность;
• устаревший дизайн;
• низкий класс точности (2,0);
• погрешность растет по мере снижения нагрузки;
• устройство много потребляет для собственного питания по цепям напряжения и токовым цепям;
• если стоит задача вести учет активной и реактивной электроэнергии, понадобится пара индукционных счетчиков;
• учет электричества идет только в одном направлении.

Кроме того, защита от хищения электроэнергии не продумана.

Преимущества и недостатки электронных счетчиков

Небольшие высокоточные электронные счетчики электроэнергии, рассчитанные на несколько тарифов, стали настоящей необходимостью при организации современной домашней сети. Приводим немалый список их плюсов:

1. Класс точности — 1,0 и даже выше.
2. Возможность запрограммировать минимум 2 тарифа.
3. Один прибор фиксирует разные виды электрической энергии.
4. Учитываются оба направления электричества.
5. Реализованы замеры качества и количества мощности электроэнергии.
6. Факт несанкционированного доступа с целью хищения фиксируется.
7. Информация со счетчика хранится достаточно долго, продуман элементарный доступ к этим данным.
8. Показания счетчика можно снимать удаленно, используя удобный интерфейс связи.
9. Совместимость электронного счетчика с автоматизированными системами учета электроэнергии, такими как АСТУЭ и АСКУЭ.

Компактность и приятный внешний вид — дополнительные преимущества для эстетов, хоть это и не имеет отношение к функционалу и теххарактеристикам.

Минусы электронных устройств учета немногочисленны, но их достаточно, чтобы сделать выбор в пользу индукционных:

• электросчетчик стоит дороже;
• он не переносит перепадов напряжения, атмосферных и коммутационных перенапряжений;
• в случае поломки ремонт бесполезен (к примеру, ошибка Err01).

Краткое резюме, какой тип счетчика лучше

Обращаем ваше внимание, что Постановление Правительства РФ №442 от 04.05.2012 “О функционировании розничных рынков электрической энергии, полном и (или) частичном ограничении режима потребления электрической энергии” разрешает гражданам использовать счетчики классом точности 2,0. То есть для бытовых целей индукционный электросчетчик вполне допустим.

Учет мощного потребления электроэнергии на предприятии осуществляется высокоточными электронными счетчиками.

Таблица поможет определиться, какой тип счетчика подойдет потребителю электроэнергии в зависимости от потребностей.

Видео о счетчиках: индукционный или электронный

Всегда ли индукционный электросчетчик хуже современного электронного варианта? Смотрим нюансы выбора в видеоролике с YouTube.

Электрические счётчики

Приборы учета электроэнергии появились одновременно с началом коммерческой эксплуатации электросетей. В самых древних сетях использоваться постоянный ток (США, Т. Эдисон), а счетчик работал на осаждении металла из гальванической ванны.

В период контроля образец взвешивали и по весу рассчитывали количество потребленной энергии. Это было очень неудобно. Когда началась эра переменного тока (Н. Тесла и Дж. Вестингауз), стали использовать индукционный счетчик, широко применяемый и по сей день, в эпоху умной электроники и компьютеров.

В этой статье будет рассмотрено, какие бывают электросчетчики, их устройство, достоинства, недостатки, и области применения.

Счетчики с крутящимся диском

Это самый первый вид счетчиков для переменного тока. Появился в 1888 году, изобретен американским инженером Оливером Б. Шелленбергером. По сути дела, это ваттметр переменного тока, только он показывает не мощность, а работу переменного тока (энергию) и снабжен механизмом десятичного счетчика на несколько разрядов.

В однофазном счетчике используют две катушки: катушку напряжения и катушку тока. Катушка напряжения содержит около 2000 витков тонкого провода, а катушка тока – несколько витков толстого. В своих сердечниках они создают примерно одинаковые магнитные потоки. Мощность является произведением тока на напряжение P = I * U. Переменный магнитный поток от катушек с сердечником и магнитный поток от токов Фуко в алюминиевом диске создают вращающий момент, пропорциональный мощности. (Эффект вращающегося магнитного поля был впервые обнаружен Н. Тесла.)

В этом смысле счетчик работает как аналоговый компьютер, вычисляющий произведение двух величин. Кроме того, он еще и суммирует данные, что равносильно вычислению интеграла и сохраняет этот результат в механической памяти (положение колес счетчика).

Для калибровки счетчика добавляют постоянный магнит, создающий тормозной момент. Положение магнита регулируется и фиксируется при помощи затяжки винтов. Кроме того, токовая катушка шунтируется добавочным сопротивлением из петли проволоки с высоким сопротивлением и регулирующей перемычкой. Диск через червячную передачу связан со счетчиком. Так устроен счетчик электроэнергии однофазный. Очень похоже устроен и трехфазный счетчик.

Счетчик прямого действия использует два комплекта катушек и два диска, работающих на общую ось. Поскольку мощности, потребляемые в разных фазах, не всегда одинаковы, а учет энергии должен быть точным, то катушки включаются по току в двух фазах, условно B и C, и по напряжению между фазами A, B и A, C. Такая схема обеспечивает правильное сложение мощностей по крутящему моменту. Таким образом устроены маломощные трехфазные счетчики.

Другая схема использует три трансформатора тока, каждый из которых включается в свою фазу. С диском в таком счетчике работают три пары катушек напряжения и тока, в результате мощности правильно складываются и учитываются. Есть также варианты подключения с разным числом трансформаторов тока и напряжения.

Схемы с трансформаторами токов используют в мощных цепях, с потреблением сотен киловатт. При этом первичной обмоткой трансформатора тока является участок шины с большим сечением, по которому могут проходить токи вплоть до килоампер. Спрятать такое устройство в корпус счетчика было бы совершенно невозможно.

Импульсные счетчики

Импульсный счетчик является, по сути дела, электронным счетчиком. В качестве датчиков величин в нем используется резистивный делитель напряжения и токовый шунт – тоже калиброванный резистор с малым сопротивлением. Электроника счетчика выполняет задачу преобразования величин с наименьшей потерей точности к виду, удобному для вычисления мощности. Это делается с помощью схем гальванической развязки. Дальше вычисления могут быть выполнены аналоговой схемой (или цифровой).

Аналоговая схема содержит конденсатор, который заряжается до некоторого порогового напряжения, соответствующего (путем калибровки схемы) наименьшей единице учета энергии, например, десятой или сотой доле кВт. Как только интегрирующая схема достигает порога, срабатывает компаратор, сравнивающий его с опорным уровнем, его сигнал усиливается и приводит в движение шаговый двигатель механического счетчика. Так учитывается энергия.

После этого интегрирующая цепь сбрасывается в исходное состояние путем разряда конденсатора и все начинается сначала. Чем больший ток потребляется в цепи, тем быстрее заряжается конденсатор и чаще срабатывает шаговый двигатель счетчика.

Электронный счетчик электроэнергии может быть однофазным или трехфазным и без ошибок считает энергию при любой неравномерности по фазам. Есть электронные счетчики, предназначенные для работы с трансформаторами тока и напряжения.

Цифровые счетчики

Цифровой счетчик использует делители напряжения и шунты, полностью аналогичные тем, которые используют в импульсных счетчиках. Также преобразуются сигналы, с гальванической развязкой, чтобы обезопасить электронные схемы от повреждений. Можно сказать, что цифровой счетчик является продолжением развития электронного. Разница заключается в том, что данные о токе и напряжении перемножает микропроцессор, он же записывает их периодически в энергонезависимую память и обслуживает дисплей, на котором пользователи читают показания.

Фактически являясь компьютером, встроенный контроллер цифрового счетчика позволяет ввести множество невиданных ранее функций. Цифровые счетчики могут использоваться как трехфазные счетчики электроэнергии, по точности заметно превосходят индукционный электросчетчик. К дополнительным функциям можно отнести многотарифность, возможность вычислять стоимость потребленной энергии за разные периоды прямо в приборе.

В цифровом счетчике может быть использован сетевой интерфейс для связи с сервером энергокомпании. Если в счетчик встроен PLC-модем (Power Line Communication), то никаких дополнительных устройств не требуется. Данные учета будут переданы прямо по проводам электросети в базу данных поставщика и оттуда использованы бухгалтерскими программами для работы с клиентами.

Правда, для этого энергокомпания должна использовать соответствующую технологию. Вполне возможно, что одними проводами сети тут не обойдется, и могут потребоваться дополнительные каналы связи. Но это уже дело техники, к потребителю никакого отношения не имеющее.

Технический прогресс помогает и недобросовестным потребителям. Электросчетчик с пультом помогает воровать электроэнергию. В этом случае используется тот факт, что контролирующие организации не в состоянии разобраться в сложной электронной начинке счетчика и обнаружить в нем модуль Bluetooth или другой радиоинтерфейс.

Тем более, что и монтаж на плате хитро маскируется, так что и инженер-профессионал может быть введен в заблуждение. При помощи команд по дополнительному интерфейсу можно замедлить или вообще остановить счетчик простым нажатием кнопки. И также легко возобновить его правильную работу. При этом все пломбы остаются в полной неприкосновенности.

Выход мог бы найден очень просто: запретом потребителям использовать несертифицированные счетчики, но умельцы такого уровня подделают любой сертификат с семью королевскими печатями и голографическими наклейками.

СОВЕТ! Потребителям, использующим счетчики с пультами, следует помнить об административной ответственности, при оценке ущерба свыше 250000 руб, переходящей в уголовную. Правда, это придется еще устанавливать, доказывать. Но контролирующие органы постоянно работают над этим, так что…

Обнаружив несоответствие показаний у клиентов и ближайшего контрольного счетчика, энергокомпания может начать выборочную поверку электросчетчиков (они имеют на это право). В случае обнаружения «хитростей» будет составлен акт и по нему начнется административное или даже уголовное производство.

Энергокомпания, в случае заметных убытков, найдет на стороне достаточно квалифицированных специалистов для обнаружения «закладок». Так что, чем большей популярностью будут пользоваться счетчики с пультом, тем больше шансов, что за них возьмутся всерьез.

Подробнее о принципе работы электросчетчиков можно почитать тут.

Какой счетчик лучше?

Все приборы учета электроэнергии имеют свои плюсы и минусы. Индукционные электросчетчики хорошо зарекомендовали себя и относятся к самым дешевым. Можно сказать, что они проверены временем – работают более ста лет. Электронные счетчики электроэнергии, которые будут выпускаться исключительно в цифровом варианте, так как цифровая техника полностью вытеснит аналоговую, тем не менее будут применяться все чаще.

Когда будет развита надлежащая инфраструктура (муниципальные вычислительные сети), они станут обязательными даже в сельской местности. Автоматизированный учет дойдет и до воды и газа, а электронные электросчетчики просто будут первыми в этом ряду.

Сейчас потребитель сам может решать, какие виды электросчетчиков выгоднее использовать в быту. Электронные счетчики дороже, но имеют большой межповерочный интервал: 16 лет. Традиционные счетчики с диском поверяются чаще, раз в 5–8 лет. Однако, они стоят дешевле.

С другой стороны, цифровые приборы обладают множеством удобных функций для учета и запоминания данных, некоторые из них могут подключаться к компьютеру для ведения домашнего учета расхода энергии (съема показаний), при помощи многотарифности позволяют экономить до 20% расходов. Индукционные счетчики этого не позволяют делать и абонент платит «на всю катушку».

Электронные и индукционные счетчики электроэнергии — плюсы и минусы

Электрические счётчики энергии бывают двух видов: индукционные и электронные. Индукционные приборы учёта электроэнергии используются нами ещё со времён СССР. В данное время они претерпели некоторые изменения, модернизировались. Класс точности учёта энергии повышен с 2.5 до 2.0. Дальнейшее повышение класса точности практически невозможно, т.к. это потребует высокоточного оборудования, что приведёт к неоправданной дороговизне электрического индукционного счётчика.

Электронные счётчики появились у нас сравнительно недавно, но уже успели существенно потеснить индукционные. Электронные приборы учёта электроэнергии начинены микросхемами, что положительно сказалось на их размерах и высокий класс точности.

1. Плюсы индукционных счётчиков
2. Минусы индукционных счётчиков
3. Плюсы электронных счётчиков
4. Минусы электронных счётчиков

Плюсы индукционных счётчиков

• индукционные счётчики более надёжны в эксплуатации;
• они более приспособлены к плохому качеству наших электросетей;
• срок «жизни» индукционного счётчика более долгий, чем у электронного;
• более низкая цена.

Минусы индукционных счётчиков

• низкий класс точности (2.0);
• рост погрешности при снижении нагрузки;
• нарушение метрологических характеристик при быстропеременной нагрузке;
• слабая защита от хищения электроэнергии;
• повышенное собственное потребление по цепям тока и напряжения;
• необходимость использования в точке учёта нескольких счётчиков по различным видам энергии.

Плюсы электронных счётчиков

• высокий класс точности (до 0.2);
• высокий класс точности сохраняется в условиях низких и быстропеременных нагрузок;
• возможность работать по различным тарифам;
• возможность учёта разных видов энергии одним прибором;
• возможность измерений показателей количества и качества энергии и мощности;
• возможность длительного хранения данных учёта и доступа к ним;
• возможность фиксации несанкционированного доступа и случаев хищения электроэнергии;
• возможность дистанционного съёма показателей по различным цифровым интерфейсам;
• возможность расчёта потерь;
• возможность создания современных АСКУЭ (автоматических систем учёта электроэнергии);
• возможность учёта одним прибором разных видов энергии в двух направлениях.

Минусы электронных счётчиков

• электронные счётчики практически беззащитны от коммутационных и грозовых перепадов напряжения;
• электронные счётчики имеют более высокую цену;
• электронные счётчики менее ремонтоспособны.

Конечно, плюсов у электронных счётчиков больше, чем у индукционных, но нужны ли вам некоторые из этих плюсов? Поэтому при выборе электрического счётчика необходимо анализировать место точки учёта (производство или быт), а так же все ли характеристики счётчика вам необходимы (высокая точность, погрешность и т.д.).