Устройство и принцип работы электрического счетчика

Устройство и принцип работы электрического счетчика

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).

Если потребляемая электроэнергия большая, тогда используются трехфазные индукционные счетчики, принцип их работы схожий с однофазным.
Смотрите видео, как устроен электрический счетчик.

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.

Счетчики электроэнергии — принцип действия

Счетчик электрической энергии применяется для подсчета использованного количества электроэнергии в быту, на предприятиях, а также для измерения выработанной энергии.

Киловатт-час (кВт·ч) – это единица измерения внесистемная и характеризует выполненную работу. Один киловатт-час равен количеству энергии, которая используется потребителем за один час времени. Можно расписать в следующем виде:

Для лучшего понимания работы электрического счетчика приведем пример:

Если электрочайник мощностью 2кВт будет работать 10 минут, то счетчик электрической энергии намотает:

По конструкции счетчики электрической энергии разделяют:

1) Индукционный счетчик (электромеханический) – электрический измерительный прибор, в котором неподвижные катушки (подсоединены последовательно и параллельно нагрузке) создают вращающее магнитное поле, которое приводит в движение токопроводящий диск.

Диск обычно изготовляется из алюминия или латуни, количество его оборотов пропорционально показанию электрического счетчика. Вращения диска передаются на счетный механизм.

Угол сдвига между потоком напряжения и тока должен быть равен 90 электрических градусов, в противном случае индукционный электрический счетчик будет производить неправильные измерения, с большой погрешностью. Для регулировки угла в счетчиках применяют специальные шунты.

Принцип работы такого счетчика аналогичен принципу работы асинхронного двигателя, соответственно, он может вращаться как в одну сторону, так и в другую, необходимо только сменить направление тока в одной из его обмоток.

Электрические счетчики — это единственные индукционные измерительные приборы, которые поступили в массовое производство и эксплуатацию.

2) Электронный счетчик – состоит из электроники, в нем ток и напряжение действуют на твердотельные элементы, последними создаются импульсы, которые счетное устройство воспринимает. Количество этих импульсов прямо пропорционально количеству энергии, которая проходит через прибор за единицу времени.

3) Гибридный (смешанный) используется редко, основан на работе двух вышеупомянутых приборов. В основном это индукционный электрический счетчик с электронным дисплеем. Наличие электромеханической связи оставляет в нем ряд недостатков.

Электрические счетчики, в зависимости от их назначения, могут измерять активную, реактивную мощности, которые являются составляющими полной мощности.

Индукционные счетчики, которые у большинства из нас установлены дома, измеряют активную мощность.

Недостатки индукционных счетчиков:

1. большая ошибка измерений, в основном в пределах 2%;
2. требуются частые поверки прибора;
3. отсутствие дистанционного снятия показаний;
4. слабая защита от хищения электрической энергии;
5. отсутствие возможности многотарифности.

Из-за наличия столь весомых недостатков индукционные счетчики вытесняются электронными, которые имеют следующие преимущества:

• наличие многотарифности (фиксация показаний счетчика в разных временных отрезках; так, например, ночью цена на электроэнергию значительно меньше);
• высокий класс точности;
• возможность измерения как активной, так и реактивной мощности;
• наличие дистанционного снятия показаний;
• улучшенная защита от краж энергии.

Каждый электронный счетчик ведет подсчет электроэнергии по своему алгоритму, резкие скачки тока, перепады напряжений — все это может повлиять на качество снятия показаний.

На предприятиях уже давно введен многотарифный подсчет электроэнергии. Ведь в зависимости от времени суток цена на электричество очень сильно меняется, то есть используя многотарифные электрические счетчики, — предприятия экономят. Учет энергии в квартирах и домах также может вестись по 2-3 тарифам, электронные многотарифные счетчики становятся все более популярными.

Предприятия также оплачивают реактивную энергию, и в целях экономии, стараются производить ее компенсацию. Компенсаторы реактивной энергии часто применяются и имеют большое разнообразие.

Рисунок 1 – Принцип работы электронного электрического счетчика

Принцип работы электросчетчика

В каждую электрическую сеть квартиры или частного дома подключается электросчетчик, учитывающий потребленную электроэнергию. Отличительной особенностью данного прибора является его последовательное подключение. Это позволяет определять в полном объеме количество тока, проходящего через его обмотки. Принцип работы электросчетчика зависит от того, к какому типу относится тот или иной прибор.

1. Какие виды электросчетчиков бывают
2. Принцип работы индукционного счетчика
3. Принцип работы электронного счетчика электроэнергии

Какие виды электросчетчиков бывают

В быту используются три вида счетчиков:

1. Механические или индукционные, несмотря на простоту и дешевизну, они отличаются большими погрешностями, невозможностью тарификации и другими недостатками.
2. Электронные счетчики обладают явными преимуществами в виде высокой точности, удобного интерфейса и многих других полезных функций.
3. Третий вид приборов учета относится к гибридным устройствам, в которых имеется механическая и электронная часть. Они используются достаточно редко, поэтому более подробно следует рассмотреть два первых типа электросчетчиков.

Принцип работы индукционного счетчика

Еще совсем недавно индукционные счетчики были неотъемлемой частью электрических сетей в квартирах. Счетное устройство в этих приборах представлено вращающимся алюминиевым диском и цифровыми барабанами, отображающими показатели расхода электроэнергии в реальном времени.

Принцип действия подобных устройств достаточно простой. Электромагнитное поле, возникающее в катушках счетчика, взаимодействует с диском, выполняющим функцию подвижного токопроводящего элемента. В однофазном индукционном счетчике выполняется параллельное подключение одной из катушек к обмотке напряжения, которая служит сетью переменного тока. Другая катушка подключается последовательно на участке между обмоткой тока или нагрузкой и генератором электроэнергии.

Действие токов, протекающих по обмоткам, приводит к созданию переменных магнитных потоков, пересекающих вращающийся диск. Их величина составляет пропорцию между потребляемым током и входным напряжением. В соответствии с законом электромагнитной индукции в самом диске происходит возникновение вихревых токов, протекающих по направлению магнитных потоков.

Вихревые токи и магнитные потоки начинают взаимодействовать между собой в диске. В результате, появляется электромеханическая сила, которая и приводит к созданию вращающегося момента. Таким образом, возникает пропорция между полученным вращающимся моментом и произведением двух магнитных потоков, возникающих в обмотках тока и напряжения, умноженных на синус сдвига фазы между ними.

Нормальная работа индукционного электросчетчика возможна только при условии фазового сдвига, равного 90 градусам. Такой сдвиг можно получить, разложив магнитный поток обмотки напряжения на две части. Получается, что диск прибора вращается с частотой, пропорциональной активно потребляемой мощности. Поэтому непосредственный расход электроэнергии будет находиться в пропорции с количеством оборотов диска. Полученные данные о потреблении передаются на механическое счетное устройство, ось которого связана с осью подвижного диска с помощью зубчатой передачи. Такая конструкция обеспечивает синхронное вращение обоих элементов.

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.

Разновидности электросчетчиков: краткое описание, характеристики, принцип работы

Счетчик электрической энергии есть в каждой квартире. Исключение составляют дома, которые имеют полностью автономное электропитание (солнечные батареи, ветряки), но таких домов сравнительно немного. Именно поэтому сегодня и поговорим про виды электросчетчиков и все, что с ними связано. Ведь вопрос очень актуальный.

Виды электросчетчиков

Существует несколько видов приборов данного типа, они отличаются по принципу своей работы и по исполнению. Можно разделить все существующие электросчетчики на две большие группы, это:

• индукционные модели;
• электронные счетчики;

Работают разные типы приборов на своих характерных принципах, но нужно отметить, что тип прибора никак не влияет точность электросчетчика, ведь перед продажей все приборы учета энергии калибруются и проверяются в соответствующих организациях, которые имеют право осуществлять такую деятельность. Компании эти независимые, поэтому подвоха в этом вопросе быть не может. Хотя погрешности есть, но они в рамках допустимых норм, но об этом чуть ниже.

Индукционные электросчетчики

Популярный вид электросчетчиков. Электросчетчик индукционного типа широко распространен. Это тот самый вариант, с вращающимся диском, к которому все привыкли. Работает прибор учета, основываясь на принципе магнитного поля. Поле это образуется от пары катушек (катушка напряжения и катушка тока). Создаваемое в процессе работы магнитное поле приводит в движение диск. Диск вращается и запускает в ход счетный механизм. Если повышается напряжение и ток, то диск начинает крутиться быстрее. Все просто, физика школьной программы!

Минус в работе таких счетчиков – это их точность, которая хоть и находится в рамках допустимых норм, но могла бы быть и лучше. Точность равна показателю около 2,5 единиц. Почему покупают такие счетчики? Это модели очень надежные, они могу легко отслужить не один десяток лет, некоторые производители устанавливают на такие приборы срок гарантии до 15 лет!

Электронные электросчетчики

Это сравнительно новый вид электросчетчиков. Принцип его работы основан на измерении силы тока и напряжения в электросети. Нет никаких лишних промежуточных механизмов и прочего, по этой причине точность прибора очень высока. Все показания выводятся на специальный дисплей, а также хранятся в памяти самого счетчика в цифровом виде. Такие счетчики имеют несколько сильных сторон:

• Модели компактны.
• Всегда есть многотарифная функция.
• Можно существенно повысить точность показания, дополнив прибор дополнительной микросхемой.
• Удобное снятие показания с дисплея.
• Обмануть данный счетчик очень трудно, потому что он имеет встроенную самокорректировку показаний.
• Это так называемый антимагнитный электросчетчик (его нельзя остановить магнитом).

Недостатки у прибора тоже есть:

• дороговизна;
• ненадежность;

Однотарифные и многотарифные

Однотарифные счетчики электрической энергии – это модели, к которым мы с вами привыкли. А вот многотарифные электросчетчики – это некая новинка для нашего потребителя. Вошли многотарифные счетчики в обиход потребителей энергии сравнительно недавно.

Главная суть такого устройства – это экономия денежных средств потребителей электричества. Можно рассмотреть принцип работы прибора на примере многотарифного счетчика электричества. Суть экономии заключается в разнице стоимости электрической энергии в зависимости от времени суток. Как поясняют компании, оказывающие услуги, дешевле электричество в некоторые периоды времени из-за того, что на сети нет пиковой нагрузки в это время (ночные часы, самое раннее утро).

Неравномерность нагрузок на электросеть негативно сказывается на ее состоянии. Именно этим и обуславливается желание компаний, поставляющих электричество, сделать нагрузки равномерными, путем привлечения граждан в незагруженные часы за счет снижения цен на услуги в эти периоды времени. Жить с многотарифным счетчиком не сложно, но требуется некая корректировка распорядка дня.

К примеру, вы должны включать стиральную машину, посудомоечную машину, мультиварку и прочее — ночью. Современная бытовая техника имеет таймеры с отложенным стартом, это весьма удобная функция для данной ситуации. Если у вас электрический водонагреватель, то также можно привыкнуть принимать душ/ванну перед сном или рано утром, пока действуют более выгодные для вас тарифы. Если какая-то бытовая техника не имеет функции включения по таймеру, то можно отдельно докупить для нее, так называемую, «умную розетку».

Также стоит знать, что электроэнергия в сельской местности стоит дешевле для потребителя, чем в городе.

Автоматические счетчики

Это новинка для нашего рынка. Автоматические счетчики являются некой разновидностью электронных моделей. Счетчик электроэнергии, передающий показания работает самостоятельно и не требует вашего участия. Это удобно и современно. Многие люди совмещают работу таких счетчиков с автоплатежом за электроэнергию с банковской карты. Это практично, ведь вы вообще не участвуете ни в передаче данных, ни в оплате услуг. Все происходит автоматически. Счетчики электроэнергии, передающие показания, еще пока не стали слишком распространенными, но их выбирают все больше людей, которые устанавливают или меняют прибор учета электроэнергии. По словам специалистов, такие модели плотно войдут в обиход наших сограждан лет через 10-15.

Преимущества многотарифности

Конечно же, плюсы есть и у таких счетчиков, попробуем назвать главные из них:

• Заметная экономия денег (прибор учета окупится за год или даже быстрее).
• Помощь для электростанций (снижение стоимости ремонтных работ и экономия топлива).
• Снижение опасных и вредных выбросов в атмосферу.

Для рядового пользователя помощь электростанции и выбросы в атмосферу обычно мало интересны, но вот снижение денежных трат – это всегда важный и приятный момент.

Недостатки

Всегда можно найти и плюсы, и минусы. О преимуществах данного вида счетчиков мы уже сказали, самое время затронуть вопрос с недостатками. Недостатков не много, самым главным из них является особый образ жизни, подстроенный под тарифы счетчика, если под тарифы не подстраиваться, то никакой экономии не получится, а возможно траты еще и возрастут. Сколько стоит электросчетчик с несколькими тарифами? Все зависит от конкретной модели. Многотарифные модели стоят дороже однотарифных аналогов, но они себя быстро окупают.

Класс точности прибора

Данный параметр подразумевает под собой некую погрешность показаний, которая неизбежна, но ее величина может заметно варьироваться. По нынешним правилам, класс точности электросчетчиков должен быть 2 или выше. Этот параметр можно всегда узнать, покупая себе счетчик в магазине. Чаще всего класс точности указывается и на самом приборе, и в инструкции к нему.

Мощность счетчика

Это, пожалуй, одна из самых важных характеристик. Мощность нужно учитывать при покупке электросчетчика. До покупки нужно рассчитать потребление вами и вашей семьей энергии за одни сутки. После этих подсчетов и основываясь на них, можно идти за прибором. Существуют бытовые электросчетчики, которые рассчитаны на ток от 5 до 100 А. Сколько стоит электросчетчик в зависимости от мощности? Модели, которые рассчитаны на серьезные нагрузки всегда стоят дороже, но разница в цене не критичная. Модель на 100А можно купить от 2 тысяч рублей. Модель на 60 А обойдется в 800-1000 рублей и дороже.

Метод крепления прибора

Многие задумываются о том, как снять электросчетчик? Это делается квалифицированным мастером, если у вас нет соответствующего допуска, то вам не стоит выполнять такие работы, правильнее будет обратиться к специалистам. Все современные электрические счетчики фиксируются на специальную, так называемую, DIN-рейку или же на болты.

Условия использования счетчиков энергии

Есть такие счетчики, которые могут работать только в отапливаемых помещениях, но имеются и всепогодные уличные модели приборов. Вы сами определяете какой вариант вам нужен, учитывая все особенности эксплуатации. Модели для теплых помещений стоят дешевле.

Какую модель счетчика электрической энергии выбрать

Изначально определитесь с мощностью прибора. Для этого суммируйте всю потребляемую мощность приборов и прибавьте треть от полученной цифры на запас. Если у вас получилась мощность не превышающая 10 киловатт, то купите модель на 60 ампер. Если средняя мощность за сутки превышает 10 киловатт, то купите модель на 100 ампер. Это пример расчета.

Далее определитесь с видом прибора (механический, электронный, однотарифный, двухтарифный). Иногда в таком вопросе финансовый аспект становится ключевым. Если финансовый вопрос вас не интересует, но у вас остались проблемы с выбором, то обратитесь за консультацией к специалисту, он вам обязательно поможет. К примеру, для дачи подойдет однотарифный механический прибор. Ведь экономия энергии всего один раз в неделю весьма нецелесообразна, при этом не нужно будет подгадывать со временем включения основных приборов.

После этого нужно решить вопрос с типом крепления счетчика. Специалисты рекомендуют вариант с DIN-рейкой. Это удобно, просто, современно и универсально. Также обратите внимание на производителя прибора, это немаловажный фактор. Качественный счетчик от хорошего и надежного производителя можно найти лишь в специализированном магазине.