Как работает счетчик электроэнергии старого и нового образца

Основные характеристики цифровых счетчиков

На территории РФ приборы начали применять с момента приватизации энергетической отрасли и подорожания электричества. Электронные устройства обладают рядом положительных характеристик:

• точность показаний при быстрой перемене напряжения или его снижении;
• учет электроэнергии по нескольким тарифам;
• подсчет различных типов энергии с помощью одного аппарата;
• одновременно замеряется мощность, количество и качество энергоресурсов;
• хранение данных в памяти и наличие к ним пользовательского доступа;
• предотвращение несанкционированного доступа и хищения электричества;
• дистанционное снятие показаний и предварительный подсчет потерь;
• совместимость с автоматическими сервисами коммерческого учета электроэнергии.

Устройство электронного электросчетчика

Электронный электросчётчик – это устройство измерения электрической мощности с преобразованием её в аналоговый сигнал, который далее преобразуется в импульсный сигнал, пропорциональный потребляемой мощности.

Преобразователь (как видно из названия узла)   преобразует аналоговый сигнал в цифровой импульсный, пропорциональный  потребляемой мощности.

Микроконтроллер – главная часть электросчётчика,  анализирует этот сигнал, рассчитывая количество потребляемой электроэнергии и осуществляет передачу информации на устройства вывода, на электромеханическое устройство или на дисплей – если используется жидкокристаллическая матрица, где и показывается количество потребляемой электроэнергии.

Описание, конечно очень общее, но как видно, устройство электронного электросчетчика – чистая электроника, чего не скажешь об устройстве индукционных счётчиков. Несмотря на то что, благодаря своим техническим характеристикам в настоящее всё большее распространение получает применение электронных счётчиков, старые индукционные счётчики были и остаются самыми распространёнными, их устройство стоит рассмотреть подробно.

Устройство индукционного (электро-механического) электросчетчика.

Основные части индукционного электросчётчика это: токовая катушка 1, катушка напряжения 2, алюминиевый диск 3, счётный механизм с червячной и зубчатой передачей 4 и постоянный магнит 5.

Токовая катушка включена в сеть последовательно и создаёт переменный магнитный поток, пропорциональный току, а катушка напряжения – параллельно, создавая переменный магнитный поток, пропорциональный напряжению.

Эти магнитные потоки пронизывают алюминиевый диск, причём, переменные магнитные потоки токовой обмотки – дважды, в связи с U-образной формой её магнитопровода, наводя в нём ЭДС.

Таким образом, возникают электромеханические силы, создающие крутящий момент – вращение диска, ось которого связана со счётным механизмом червячной и зубчатой передачей, производя  передачу движения оси диска на цифровые барабаны.

Крутящий момент, создающий вращение диска пропорционален мощности сети; выше мощность – сильнее крутящий момент, диск крутится по оси быстрее.

Для выравнивания и успокоения колебаний частоты вращения в устройство электросчётчика входит постоянный магнит, поток которого, взаимодействуя с вихревыми токами диска, создаёт электромеханическую силу с направлением, обратным движению диска, что и создаёт тормозной момент.

Индукционные счетчики электроэнергии

Одной из разновидностей приборов учета являются индукционные электросчетчики, которые повсеместно использовались до недавнего времени и продолжают функционировать в домах старой постройки. Расход электричества можно узнать по крутящемуся диску, защищенному стеклом. Темп его вращения изменяется в зависимости от расхода электроэнергии, а результаты выводятся на комплект барабанов с нанесенными цифрами.

В конструкцию входят два рабочих элемента: катушка напряжения для ограничения переменного тока, создающая магнитный поток, равный напряжению, и катушка тока, тоже предназначенная для возбуждения магнитного потока, соразмерного с силой проходящего через нее тока. На этих конструктивных особенностях основан принцип действия этого устройства.

Во время двойного прохода обоих магнитных потоков через алюминиевый диск по параболической траектории, возникают силы, воздействующие на этот диск и заставляющие его вращаться. Полученные данные выводятся на вышеупомянутые барабаны через ось, соединенную с зубчато-винтовой передачей. Таким образом, чем выше напряжение, тем быстрее будут двигаться магнитные потоки и связанные с ними механические детали.

Индукционные электросчетчики считаются очень надежными и долговечными, не зависят от скачков напряжения и считаются сравнительно недорогими. Серьезным недостатком таких приборов, определяющих расход, можно посчитать слишком большую погрешность в измерениях, слабую защиту от воровства электричества и размеры аппарата. Сам электросчетчик в процессе функционирования потребляет большое количество энергии.

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.

Меры безопасности

Чтобы обеспечивалась безопасная эксплуатация и ремонтные работы электрических счетчиков, принято монтировать специальные предохранительные устройства, которые делают возможным отключение прибора от сети.

Такие коммутаторы прикрепляют до места нахождения электросчетчика. Расстояние должно быть не более десяти метров.

Существует практика не особого одобрения представителями энергетических служб установки таких предохранителей. Поэтому, чтобы не было подозрений в воровстве электрической энергии, будет целесообразным опломбировать их, как и электрический счетчик.

Устройство и принцип работы ИС

Электрический учет устроен на прямом измерении напряжения и тока: вся информация о потреблении электричества подается на индикатор и сохраняется в памяти устройства.

При этом, устройство обладает рядом преимуществ:

1. Оно позволяет точнее считывать информацию, что препятствует краже электроэнергии.
2. Обладает меньшими размерами по сравнению с механическими.
3. Может автоматически переключаться по разным тарифам, не требуя присутствия человека, что позволяет экономить деньги.
4. Электронные модели проверяют раз в 4-16 лет. Это необходимо для проверки правильности начислений. Проверкой занимается Сфера государственного регулирования обеспечения единства измерений.

Примите к сведению: первая проверка проводится на заводе – ее дата указывается в паспорте прибора.

Принципиальная схема электронного счетчика. (Для увеличения нажмите)

Подсчет электричества производится за счет преобразования сигналов тока и напряжения, «входящих» в прибор, в импульс, который он и подсчитывает.

Число последних при этом изменяется в соответствии с поступающей энергией. То есть, чем больше электричества будет израсходовано, тем больше импульса получит устройство и посчитает.

Вместе с подсчитывающим устройством электронный счетчик имеет дисплей, на котором отражаются изменения в потреблении тока, максимальное и минимальное значения, текущий тариф и другие необходимые хозяевам данные.

Возможно, Вас заинтересует статья о

двухтарифных счетчиках электроэнергии

Статью о том, как снять показания с трехтарифного электросчетчика, читайте здесь.

Для того чтобы понять принцип работы индукционного прибора, следует ознакомиться со всеми деталями его устройства. Классические представители этого класса состоят из следующих основных частей:

• Корпуса, состоящего из двух половинок;
• Двух обмоток с магнитными сердечниками, одна из которых является токовой, а другая – рассчитана на измерение напряжения;
• Противовеса полюсов и алюминиевого диска, насаженного на ось с червячным редуктором;
• Счетного механизма и тормозного магнита.

Предлагаем ознакомиться Изучаем ранние сорта яблонь

Простыми словами, работу индукционного счетчика можно представить следующим образом.

Основой измерительной частью прибора являются два электромагнита, изготовленные в виде соленоидов, расположенных под углом 90 градусов. На обмотку одного из них поступает токовая составляющая измеряемой электрической мощности, а на другую катушку подается соответствующее ей напряжение (смотрите фото ниже).

Расположение катушек в счетчике

Важно! В соответствии с электрической схемой учетного узла, его токовая обмотка включается в измерительную цепь последовательно, а катушка напряжения – параллельно. Такой способ их подключения обеспечивает наведение в зазоре между электромагнитными сердечниками суммарной ЭДС, пропорциональной произведению тока и напряжения, то есть мощности

Такой способ их подключения обеспечивает наведение в зазоре между электромагнитными сердечниками суммарной ЭДС, пропорциональной произведению тока и напряжения, то есть мощности.

Заметьте! Скорость его вращения пропорциональна величине формируемого в зазоре общего э/м поля, а, следовательно – и потребляемой квартирной сетью мощности.

Ответ на вопрос, как работает электромеханический индукционный счетчик, оказывается совсем простым: чем быстрее крутится его диск с меткой в средней части, тем больше расходуется энергии в данной потребительской сети.

Принцип действия 3-х фазного прибора этого же типа ничем существенно не отличается от уже описанного ранее. Разница будет лишь в конструкции счетных узлов и э/м катушек, число которых увеличивается вдвое (по количеству дисков). Внешний вид трехфазного счетчика приведён на рисунке ниже.

3-х фазный индукционный счетчик

По мере совершенствования производственных технологий на смену уже устаревшим устройствам индукционного типа приходят современные электронные приборы, обеспечивающие более высокое качество учёта электроэнергии.

Критерии выбора

Есть несколько параметров, учитывая которые подбирают подходящее устройство:

• число тарифов. Популярны многотарифные модели, учитывающие потребление света в зависимости от времени суток и загруженности электросетей. В двухтарифных устройствах разделение только на день и ночь. У однотарифного счетчика фиксированная оплата за кВт/ч. Подходящая модель подбирается с учетом образа жизни. Если, например, часто приходится пользоваться бытовыми электроприборами ночью, то, чтобы не переплачивать за свет, лучше взять многотарифный счетчик;
• класс точности. Этот параметр — погрешность показаний, на основе которых оценивают расход электроэнергии. При большой погрешности слабые токи не фиксируются устройством (аналогия с капающей из крана водой), что не любят службы, поставляющие энергоноситель. Поэтому к современным моделям выдвигают требование, чтобы их класс точности был на уровне 2.0. Брать модель с большим показателем нет смысла, так как расход электроэнергии только повыситься;

Сложности выбора

токовая нагрузка. Чтобы разобраться с этим критерием, необходимо замерить значение тока на вводе в квартиру (при помощи токовых клещей. Другой способ — определить токовую нагрузку по сечению жил проводников. Есть еще один вариант — подсчитывается суммарная мощность бытовых приборов в доме с запасом (возможно, в будущем подключатся другие потребители). Если получилась цифра в 10 кВт, то хватит счетчика на 60 Ампер. Если больше, то понадобится устройство на 80 или 100 А.

Обратите внимание! Чтобы подключить электросчетчик на 100 А, необходимо получить специальное разрешение от компании-поставщика энергии

И все-таки оно нагревается!

Принцип действия электронного счетчика основан на использовании второго, скорее побочного действия электромагнитной индукции – нагревании проводников. Температурные датчики – это могут быть термопары или терморезисторы, преобразуют тепло в электрический сигнал, который играет роль управляющего воздействия.

Подавляющее большинство электронных счетных устройств строятся на микросхемах серий МРС 3905, 3906 или 3909. Принципиально они состоят из трех модулей:

1. Двух операционных усилителей (аналог катушек тока и напряжения).
2. Генератора незатухающих колебаний, имеющего собственный блок питания и подключенного к одной из фаз.
3. Счетчика импульсов.

Операционные усилители работают в паре с термодатчиками и подают электрический управляющий сигнал на генератор незатухающих колебаний, частота которых меняется в зависимости от его величины.

Если показания электросчетчика выводятся на жидкокристаллический дисплей, то количество импульсов за единицу времени учитывается отдельной микросхемой, преобразующей его в кодовый сигнал. При использовании механических редукторов импульсы поступают непосредственно на шаговый двигатель. Чем выше частота их следования, тем быстрее он вращается.

В трехфазных приборах электрического учета таких управляющих микросхем три, а в однофазных – одна.

Плюсы и минусы электронных приборов

К положительным сторонам можно отнести:

• многотарифность;
• возможность ведения учета в двух направлениях;
• легкий доступ к данным;
• возможность долговременного хранения данных об потреблении электроэнергии;
• на экран выводится мощность и объем потребляемой энергии;
• высокий класс точности;
• фиксация всех попыток несанкционированного хищения электричества;
• возможность получить данные счетчика дистанционно;
• незначительные габариты.

Что касается недостатков таких устройств, то их крайне мало:

• высокая чувствительность к колебаниям напряжения;
• повышенная цена в сравнении с индукционными;
• сложность, а зачастую и невозможность ремонта.

Смотрите видео, в котором специалист разъясняет особенности устройств различных типов счетчиков электроэнергии:

Форма собственности жилья и замена счетчика

В России действует правительственное постановление от 2006 года, которое указывает, что обязанности по сохранению и эксплуатации приборов учета электричества лежат на владельце объекта недвижимости, где находится эти приборы. Таким образом, если жилье приватизировано, замену счетчика электроэнергии оплачивает собственник квартиры.

Что касается пользователей неприватизированного жилья, существует статья 539 Гражданского кодекса РФ, где сказано, что определяющим фактором является не право собственности, а факт пользования электрической сетью.

В результате энергосбытовые компании крайне неохотно идут на установку электросчетчиков в неприватизированное жилье. Рассуждают следующим образом: вне зависимости от того, есть ли счетчик, потребитель все равно будет платить, поэтому нет смысла тратиться на учетное оборудование. Разумеется, энергетики не стали бы отказывать в установке электросчетчика, если бы это не было им выгодно.

Тем не менее, при отказе в установке счетчика пользователь неприватизированного жилья может обратиться в жилищную инспекцию с жалобой на энергосбытовую организацию.

Инструкция по применению

Инструкция по эксплуатации и монтажу содержит следующие пункты:

• Прибор может устанавливать персонал, прошедший инструктаж по мерам безопасности и имеющий квалификационную группу по электробезопасности не ниже уровня III (электрическая установка до 1000 В).
• Перед установкой надо извлечь прибор из транспортной упаковки и провести внешний осмотр.
• Убедиться, что корпус и защитная крышка распределительной коробки не имеют значительных повреждений.
• Установить счетчик на рабочем месте, снять защитную крышку распределительной коробки и подключить к цепи напряжения

Важно! Подключение к сети проводить только с отключением питания

• Установить крышку распределительной коробки и закрепить ее двумя винтами.
• Включить питание и убедиться, что счетчик включен: индикатор показывает значение энергии, учитываемое в текущей зоне.
• Отметить в таблице дату установки и дату ввода в эксплуатацию.

Монтаж счетчика в щит

Документы, необходимые при установке своими руками

Главное в этой операции, запастись терпением. Компании, отвечающие за эту операцию, нелегко оформляют документы. Внимательно читайте каждую букву документа.

1. Заключение договора, с организацией энергосбыта, на поставку электроэнергии. Эта компания, должна выдать техническую информацию по марке прибора учета, сечения проводов разводки и схеме проводки.
2. Подается заявление лично или по почте, о самостоятельной установке. Следует обязательно зарегистрировать его и один экземпляр, остается у Вас. Информация, которая должна быть в заявлении:

– фамилия, инициалы владельца жилья;

– номер лицевого счета;

– адрес и контактные телефоны.

1. Получив разрешение, проводим монтаж.

Операция пломбировки и приема обязательна.

1. После проведения работ, необходимо вызвать специалиста для приема и пломбирования счетчика. Составляется акт приемки, здесь обязательно должно быть указано правильность установки и монтажа, целостность прибора. В нем также указывается номер, показания и номер пломбы. Указывается дата приема, с этого дня оплата будет взиматься, по показаниям.

Индукционные модели

Счетчики состоят из электротоковой бабины и электронапряженной катушки.

Напряжение первой катушки соразмерно токовой силе, а у второй – напряжению сети. Магнитноэлектрическое поле приводит в действие железоалюминиевый минидиск.

Зубчатая передача, как и червячная, соединены с диском и это запускает его.

Устройство индукционного счетчика. (Для увеличения нажмите)

Если говорить более понятно — основы действия выстроены на воздействии магнитного поля статичных катушек на подвижную сердцевину из проводного материала.

В соответствии с закономерностью – больше потребляемой мощности — вращение оси будет быстрее.

Исходя из отзывов потребителей индукционные однофазные счетчики очень надежны и просты в использовании, они не зависят от перепадов напряжения и стоят значительно дешевле электронных.

Замечание специалиста: индукционные счетчики — слабые в безопасности от хищений электроэнергии, имеют высокое собственное потребление энергии, ограничены в дополнительных функциях, имеют низкую точность, не могут вести контроль нескольких видов электрической энергии, больше по размерам.

Критерии подбора

Перед покупкой устройства стоит обращать внимание на ряд параметров:

• Допустимая величина тока. Цифровые модели рассчитаны на ток 5-60А, что подходит для квартир и частных домов.
• Дата проверки. На трехфазном счетчике должна находится пломба не старше 1 года.
• Количество пломб. Первое опломбирование делают государственные органы – отметку проставляют на кожухе. Вторая пломба на зажимной крышке – от предприятия энергоснабжения.
• Опционал. Чем больше функций, тем дороже счетчик. Но внутренний тарификатор создает график нагрузки, а в журнале событий отмечается повышение и понижение напряжения в каждой фазе.
• Обслуживание и гарантии. Качественные модели имеют большой гарантийный период. Сервисный центр бренда есть в городе покупателя.
• Интервал проверки. Оптимально – от 10 до 16 лет.

Электросчётчик с дистанционным снятием показаний: особенности, назначение и преимущества

Приборы учёта электроэнергии, оснащённые системой удалённой передачи данных, отлично подойдут тем, кто не желает тратить время на снятие показаний, высчитывание потреблённых киловатт и суммы, которую нужно заплатить за них, а также стояние в очередях в кассу. При установке счётчика с удалённой передачей данных поставщик получает необходимую информацию о потреблённой клиентом электроэнергии в автоматическом режиме без человеческого участия. Подобные приборы также помогают мониторить уровень потребления электроэнергии и на основании полученных данных корректировать свою работу, добиваясь большей эффективности.

С новыми счётчиками высчитывание потреблённых киловатт и заполнение квитанций уходит в прошлое

Назначение информационно-измерительных систем

Системы, специально разработанные для сбора информации о показателях приборов учёта, осуществляют передачу данных поставщику услуги посредством всемирной сети Интернет. Считывание необходимой информации и последующая отправка данных на сервер энергокомпании-поставщика осуществляется посредством специального программного обеспечения. Функционирование подобных систем полностью автоматизировано.

Счётчики электроэнергии с передачей данных применяются для автоматизации таких процессов, как сбор и отсылка информации поставщику, а также анализ уровня энергопотребления. Задействование информационно-измерительных систем в работе энергетических компаний-поставщиков позволяет не только получить данные о потребляемой электроэнергии, но и приобрести ряд возможностей, ранее недоступных при использовании традиционных приборов учёта. К таким возможностям можно отнести следующее:

• приборы учёта теперь работают в нескольких тарифных режимах;
• потребитель может быть отключён или подключён к системе энергоснабжения удалённо;
• более тесное и эффективное сотрудничество с потребителем, на основании условий договора;
• передача предупреждающих уведомлений, которые точно дойдут до потребителя;
• эффективный анализ полученных данных для более эффективной работы и т.п.

Чтобы снять показания, достаточно нажать всего одну кнопку

Статья по теме:

Преимущества и недостатки системы автоматической передачи данных

Установив у себя дома электрический счётчик с дистанционным снятием показаний, даже рядовой потребитель электроэнергии получает ряд неоспоримых преимуществ. К достоинствам информационно-измерительных систем следует отнести следующее:

1. Помощь в решении споров между потребителем и поставщиком. Поскольку есть возможность ежедневного снятия показаний, то можно исключить конфликты, которые возникают при проблемах с квитанциями или в случае нерегулярной передаче данных абонентом.
2. Контроль данных счётчика, установленного, например, в гараже, на даче или в квартире, сдаваемой в аренду.
3. Высокая точность расчётов при переключении с одного тарифа на другой. В том случае если показания по дате изменения тарифов отсутствуют, то поставщик электроэнергии осуществляет начисления за предоставленную услугу, опираясь на среднее значение. Традиционно, расчёты выполняются в пользу энергокомпании, а подобные приборы учёта помогают избежать таких недоразумений.
4. Возможность дистанционного управления работой электросчётчика позволяет использовать его в системе «умный дом» для предварительного включения обогревательного контура в квартире или доме. Посредством смартфона с установленной специальной программой можно включить систему обогрева за несколько часов до прихода домой.
5. Безопасность. В том случае если владелец квартиры или дома забыл выключить электроприборы, то можно обесточить жильё удалённо, отключив прибор учёта со своего смартфона или компьютера.
6. Практичность. Пользователь теперь может не тратить время на снятие показаний, передачу данных поставщику и оплату потреблённой электроэнергии.

Индукционные счётчики электроэнергии всё больше вытесняются электронными приборами

Популярные схемы подключения электросчетчиков

Производитель указывает схемы подключения на внутренних сторонах крышек, прикрывающих клеммы. В ней не сложно разобраться.

Вот как выглядят популярные схемы для осуществления прямых подключений:

Однофазного электросчетчика

1. Вход фазового провода.
2. Выход фазы (нагрузка).
3. Вход нулевой жилы кабеля.
4. Выход на нагрузку нулевого провода.

Схема подключения однофазного электросчётчика

Трехфазного электросчетчика

• 1, 3, 5 клеммы – входы фазных проводов.
• 2, 4, 6 – выходы фаз.
• 7 – точка подсоединения входа рабочего нуля.
• 8 – выход нулевого провода на нагрузку.

Схема подключения трёхфазного счётчика

Схемы подключения через трансформатор не рассматриваем, так как они используются крайне редко в электрификации жилых домов.

Подключение трёхфазника требует наличия допуска, а вот подключение однофазного электросчётчика можно выполнить самому.