Однофазный счетчик электроэнергии: подключение, принцип работы, выбор
Частные потребители и промышленные предприятия обязаны обеспечивать постоянный учет электрической энергии, использованной для питания электрооборудования. В зависимости от количества фазных проводников, подключаемых к прибору учета электрической энергии все модели подразделяются на однофазные и трехфазные. В данной статье мы рассмотрим однофазный счетчик электроэнергии, как один из видов расчетных электрических приборов.
Принцип работы
За счет постоянного совершенствования технологий совершенствуются и счетчики электроэнергии. Все однофазные модели представленные на современном рынке подразделяются на индукционные и электронные.
Рис. 1. Индукционный и электронный электросчетчикПервый вариант является первопроходцем в системе учета электрической энергии, несмотря на их простоту и доступность, электронные электросчетчики постепенно вытесняют их за счет высокой точности и расширенной функциональности.
Индукционные счетчики электроэнергии
Индукционные счетчики электроэнергии обладают простой и понятной конструкцией, на примере которой относительно легко разобраться с устройством и принципом действия простейшего электросчетчика.
Рис. 2. Устройство индукционного счетчика электроэнергииКонструктивно данная модель состоит из:
- Токовой обмотки – представляет собой катушку индуктивности, включаемую в цепь последовательно нагрузке. Предназначена для измерения величины тока, потребляемого нагрузкой, изготавливается из проволоки большого сечения из нескольких витков.
- Обмотки напряжения – также представлена катушкой индуктивности, но подключенной параллельно по отношению к токовой обмотке. Изготавливается из тонкой проволоки и укладывается большим количеством витков, применяется для измерения величины напряжения.
- Алюминиевый диск – элемент счетчика электроэнергии, предназначенный для преобразования электромагнитного усилия в механическую работу. Устанавливается на ось для вращения по направлению усилий электромагнитного поля катушек индуктивности.
- Счетный механизм – преобразует количество оборотов алюминиевого диска в цифровое отображение результатов измерения мощности. Состоит из механического циферблата шестеренчатого типа.
- Постоянный магнит – применяется для сглаживания механических колебаний подвижного диска. Создает постоянный магнитный поток и обеспечивает плавность хода.
Принцип действия индукционного счетчика электроэнергии заключается в том, что при подключении в электрическую цепь на обмотку напряжения подается действующее номинальное напряжение. В случае подключения нагрузки к выводам электросчетчика через токовую катушку будет протекать определенная величина тока. При взаимодействии двух электромагнитных полей в алюминиевом диске начнут наводиться вихревые токи, что создаст его собственное электромагнитное поле. Механическое усилие от диска через систему шестеренок передастся счетному механизму.
Величина ЭДС, наводимая обмоткой тока и напряжения вступает во взаимодействие с собственным полем подвижного элемента, которое генерируется за счет вихревых токов. Мера данного взаимодействия и определяет скорость вращения алюминиевого диска. Чем больше сила тока, протекающего через токовую катушку, тем больше результат геометрического произведения напряжения и тока.
Рис. 3. Геометрическое вычисление мощности счетчиком электроэнергииРезультирующее значение мощности будет быстрее вращать диск, что приведет к ускорению начисления показаний счетчика электроэнергии.
Электронные счетчики электроэнергии
С развитием и совершенствованием технических средств произошла модернизация классических индукционных электросчетчиков. Изначально выпускались гибридные электронно-механические модели, но со временем электроника все более и более вытесняла подвижные части. Конструктивно современная электронная модель счетчика электроэнергии состоит из:
Рис. 4. Устройство электронного счетчика электроэнергии- Датчика тока – измеряет величину электрического тока, протекающего через счетчик электроэнергии;
- Датчика напряжения – предназначен для измерения разности потенциалов, приложенной к зажимам счетчика;
- Электронного преобразователя – осуществляет подсчет мощности, пропускаемой через счетчик электроэнергии;
- Микроконтроллера – передает показания на дисплей и в блок памяти, может извлекать данные, обрабатывать их и передавать по каналам связи;
- Дисплея – предназначен для вывода данных опроса со счетчика электроэнергии, может переключать информацию в многотарифных моделях;
- Блока ОЗУ и ПЗУ – оперативная и долговременная память, предназначенная для хранения и обработки информации.
Принцип действия электронного счетчика электроэнергии основан на измерении силы тока и величины напряжения приложенного к подключенной нагрузке. Фиксация показаний осуществляется за счет датчиков и передается на электронный преобразователь, который рассчитывает величину мощности и преобразует единицу измеряемой величины в счетный импульс. Сигнал с преобразователя передается на микроконтроллер, который, в зависимости от установленной программы срабатывания, выдает на дисплей необходимые параметры электрической цепи. Помимо трансляции текущих показаний на дисплей, микроконтроллер записывает информацию в блок памяти, и извлекать ее в случае необходимости.
Плюсы и минусы
Однофазные электросчетчики применяются для учета электроэнергии, однако каждый вид прибора учета обладает своими преимуществами и недостатками. Поэтому по порядку рассмотрим плюсы и минусы для каждого из них.
Индукционные счетчики электроэнергии обладают такими плюсами:
- Простая конструкция и меньшая себестоимость;
- Доступная система работы, позволяющая даже неискушенному в электрике потребителю определить расход электроэнергии;
- Такие счетчики электроэнергии куда более устойчивы к скачкам напряжения и низкому качеству электрической энергии в отечественных цепях;
- Более длительный срок эксплуатации.
К существенным недостаткам индукционных моделей следует отнести их большие габариты и уязвимость перед простейшими способами хищения электроэнергии. Со временем начинают проявляться сбои в работе, часто потребители сталкиваются с явлением самохода.
Электронные счетчики электроэнергии однофазного типа характеризуются такими преимуществами:
- Меньшие габариты, в сравнении с индукционными моделями;
- Отсутствуют вращающиеся части, что увеличивает износостойкость и позволяет реже производить поверку счетчика электроэнергии;
- Могут реализовывать многотарифный учет потребляемой электроэнергии, в некоторых моделях присутствует функция дистанционного автоматического опрашивания;
- Позволяет фиксировать как активную, так и реактивную составляющую, определят максимум и минимум загрузки за сутки, неделю, месяц;
- Обладают более высоким классом точности.
К недостаткам электронных моделей следует отнести высокую стоимость, их довольно трудно отремонтировать из-за сложной схемы и необходимости последующей настройки в лабораторных условиях. Также они крайне восприимчивы к качеству электроэнергии протекающей через них.
Нюансы установки и схема подключения
Установка и последующее подключение однофазного счетчика электроэнергии не представляют особых трудностей, поэтому данную процедуру по силам выполнить самостоятельно. Но, в то же время, важно соблюдать основные правила и требования для обеспечения вашей безопасности и функциональности системы.
Важно заметить, что подключение однофазного счетчика электроэнергии должно производиться в строгом соответствии со схемой подключения. Правильность выполненной операции проверяется контролером при приеме точки учета электроэнергии:
Рис. 5. Схема подключения однофазного счетчика электроэнергииКак видите на рисунке, зажимы 1 и 3 предназначены для подключения фазного проводника, а зажимы 4 и 6 для подсоединения нейтрального проводника. Такой принцип оговаривается инструкцией завода изготовителя, поэтому перед началом подключения однофазного электросчетчика необходимо ознакомиться с его техническими параметрами. Чтобы фазный и нейтральный проводник подключались строго к предназначенным для этого зажимам.
Также при подключении важно соблюдать следующие нюансы:
- Любая замена или установка нового счетчика электрической энергии должна согласовываться с энергоснабжающей компанией, иначе вас могут отключить с последующим наложением штрафа.
- Высота размещения счетчика электрической энергии должна составлять от 0,8 до 1,7м над уровнем пола в соответствии с п.1.5.29 ПУЭ. Желательно подбирать расположение таким образом, чтобы показания находились в зоне видимости.
- Оголенные провода внутри зажима должны исключать возможность соприкосновения жил с разным потенциалом в соответствии с п.5.4 ГОСТ 31818.11-2012.
- Согласно п.1.5.33 ПУЭ провод или кабель, подключаемый к счетчику электроэнергии должен исключать пайки и другие соединения, допускающие возможность подключения.
- В соответствии с п.5.9 ГОСТ 31818. 11-2012 степень защиты от проникновения влаги и пыли для установки однофазного электросчетчика внутри помещения должна составлять не менее IP51 и не ниже IP54 для наружного расположения.
Получить еще более детальную информацию о подключении электросчетчиков вы можете в нашей статье: https://www.asutpp.ru/podklyuchenie-elektroschetchika.html
Критерии выбора
Выбор конкретной модели производится на основании индивидуальных особенностей подключения каждого потребителя. Основными критериями при выборе однофазного счетчика электроэнергии являются:
- Номинальная мощность (нагрузка) – определяет допустимую нагрузку, которую вы можете подключить. Желательно выбирать модель с 20 – 30% запасом.
- Место установки – в зависимости от расположения выбирается модель для наружного или внутреннего монтажа.
- Количество тарифов – для экономии денежных средств в ночное время суток можно установить двухтарифный электросчетчик. Если вы не используете мощные электроприборы, данная функция вам не понадобится.
- Температурный режим – определяет допустимый диапазон температур, в котором может работать однофазный счетчик электрической энергии.
- Способ крепления – на DIN-рейку, в кожухе на дюбель.
Список использованной литературы
- «Современные цифровые счетчики учета электроэнергии. Справочник. Схемотехника, аспекты применения» 2006
- Труб И. И. «Обслуживание индукционных счетчиков и цепей учета в электроустановках» 1983
- И.А. Данилов «Общая электротехника» 1985
Однофазные счётчики электроэнергии — ТАЙПИТ-ИП
Однофазный счётчик электроэнергии относится к бытовым устройствам, используемым преимущественно в городских квартирах, частных домах и коттеджах. Кроме того, эти приборы учёта электроэнергии могут применяться в небольших офисах, магазинах, гаражах. Данное оборудование предназначено для установки в цепях переменного тока с одной фазой.
В городах и сельской местности для большинства объектов бытовой сферы предусматривается подключение именно однофазных счётчиков электроэнергии. Установка более мощного трёхфазного устройства требуется только при подключении к сети большого количества энергозатратных приборов.
Однофазные электросчётчики производятся в двух модификациях:
- Однотарифные счётчики. Самые простые измерительные приборы, неприхотливые в эксплуатации. Такие устройства фиксируют потреблённый объём электроэнергии равномерно, без учёта времени суток. Примеры: модели НЕВА 101, 103, 104, 106 и другие.
- Многотарифные счётчики. Более сложные приборы, осуществляющие дифференцированную регистрацию потреблённых ресурсов по определённым временным зонам. Данные устройства дают возможность использовать различные тарифные планы в целях экономии денежных средств. Потребители могут выровнять нагрузку и уменьшить ее в пиковые часы. Примеры: приборы многотарифного учёта НЕВА МТ 113, 115, 124 AR2S и другие.
Принцип работы однофазных счётчиков электроэнергии
Однофазные счётчики предназначены для определения расхода электроэнергии при постоянном рабочем токе 5 Ампер и максимальном 50 Ампер. Устройство такого типа подключается к сети с напряжением 200 или 230 Вольт. Корпус изделия маркируется буквами СО.
Однофазный электросчётчик представляет собой микропроцессорный прибор, состоящий из электронного реле и микроконтроллера. Контакты, расположенные на реле, присоединяются к проводам электрической сети, после чего контрольными приборами осуществляется учёт количества поступившего тока. Устройство может эксплуатироваться в автоматизированной системе учёта или работать автономно.
Однофазный однотарифный счётчик НЕВА 101 1S0 230V 5(60) A
Однофазный однотарифный счётчик НЕВА 103 1S0 230V 5(60)A
Однофазный однотарифный счётчик НЕВА 105 1S0 230V 5(40) A
Однофазный многотарифный счётчик НЕВА МТ 124 AR2S E4PC 5(60) А
Современные электрические однофазные счётчики являются идеальной заменой устаревшим индукционным моделями. Они позволяют:
- измерять как активную энергию, так и реактивную;
- фиксировать превышение нормативных параметров потребления энергии;
- фиксировать такие факты, как магнитное воздействие на измерительный прибор или открытие клеммной крышки;
- измерять нормируемые показатели качества энергии.
Подключение однофазного счётчика
Однофазные приборы учёта имеют прямое включение, то есть дополнительных понижающих трансформаторов тока не требуется. Подготовительная часть работ по установке прибора включает в себя монтаж навесного или встраиваемого бокса. Его нужно фиксировать на расстоянии 0,8–1,7 метра от пола, чтобы впоследствии было удобно снимать показания.
Подключение однофазного счётчика
Чтобы установить однофазный счётчик учёта электроэнергии, следует убедиться, что подающая линия обесточена. Для подготовки прибора к подключению нужно открутить пломбировочный винт, расположенный на нижней крышке. Под крышкой на корпусе каждого счётчика находится схема, согласно которой необходимо производить установку.
На клеммной колодке однофазных счётчиков, регистрирующих расход электрической энергии, располагаются 4 контакта:
- первый контакт — ввод фазы от внешней сети;
- второй контакт — выход фазы;
- третий контакт — ввод нуля от внешней сети;
- четвертый контакт — выход нуля.
Подключать контакты при установке счётчика следует в вышеуказанном порядке.
Как выбрать однофазный счётчик
Схема подключения электросчетчика НЕВА 103
Современные однофазные электросчётчики отличаются не только высокой точностью, но и доступной ценой. Срок службы таких устройств — до 30 лет. Приобретая контролирующий прибор для дома или квартиры, важно обратить внимание на его изготовителя — от этого напрямую зависит качество прибора.
Критерии выбора:
- Класс точности. Чем точнее прибор будет фиксировать данные, тем меньше вероятность переплатить за электроэнергию.
- Мощность. Чтобы правильно подобрать прибор по этому критерию, нужно подсчитать суммарную токовую нагрузку на сеть.
- Тип устройства. В зависимости от условий помещения и региона проживания следует выбрать одно- или двухтарифный счётчик. Если пользователь хочет сэкономить денежные средства и имеет возможность пользоваться большинством электроприборов в ночное время, целесообразно выбрать двухтарифное устройство.
Счетчик энергии индукционного типа — уравнение конструкции, работы и крутящего момента
Электрический измерительный прибор, используемый для измерения потребления энергии нагрузкой, называется счетчиком энергии. Измерение потребления электроэнергии различными бытовыми и промышленными потребителями очень важно с экономической точки зрения.
Основы измерения давления. Ty…
Пожалуйста, включите JavaScript
Основы измерения давления. Типы давления. КИПиА
Полезность электроэнергии нагрузкой представляет собой мощность, потребляемую в течение определенного периода времени. Если временной интервал указан в часах, то измерение энергии производится в ватт-часах. Большинство счетчиков электроэнергии измеряют в киловатт-часах (кВтч).
Как правило, счетчики электроэнергии представляют собой интегрирующие счетчики, которые могут регистрировать мощность, потребляемую нагрузкой в течение определенного интервала времени. Существуют различные типы счетчиков энергии среди счетчиков энергии индукционного типа, которые наиболее популярны и могут использоваться только для измерения переменного тока. В зависимости от источника питания существует два типа счетчиков электроэнергии индукционного типа.
- Однофазный счетчик энергии индукционного типа
- Трехфазный счетчик энергии индукционного типа
Здесь мы рассмотрим конструкцию и работу однофазного счетчика энергии индукционного типа.
Конструкция однофазного счетчика энергии индукционного типа:
Детали конструкции однофазного счетчика энергии индукционного типа показаны ниже.
Счетчик состоит из четырех основных частей, а именно:
- Приводная система
- Подвижная система
- Тормозная система
- Система регистрации
Система привода:
Система привода состоит из двух электромагнитов переменного тока, а именно, шунтирующего магнита и последовательного магнита, который намагничивается пропорционально напряжению питания и ток нагрузки соответственно. Следовательно, обмотка центрального плеча шунтирующего магнита называется катушкой давления, а обмотка последовательного магнита называется токовой катушкой.
Шунтирующий магнит обеспечивает путь с низким сопротивлением через небольшие воздушные зазоры для циркулирующих потоков (Φ c1 и Φ c2 ). Таким образом, только небольшое количество потока Φ p проходит через центральное плечо к диску, который является одним из рабочих потоков. Второй рабочий поток Φ s создается последовательным магнитом.
Поток Φ p должен быть точно в квадратуре (т.е. сдвинут по фазе на 90°) с напряжением питания, но из-за сопротивления катушки давления и потерь в стали в магнитопроводе Φ p никогда не будет в квадратуре квадратуры с напряжением, что вводит в заблуждение операции. Итак, чтобы привести Φ p точно в квадратуре с напряжением питания на центральном плече шунтирующего магнита предусмотрены медные экранирующие полосы или кольца, сопротивление которых регулируется.
Подвижная система:
Эта система состоит из легкого алюминиевого диска, установленного на валу и расположенного в воздушном зазоре между двумя магнитами. Нижняя часть вала вращается в подшипнике с драгоценными камнями, а верхняя часть шпинделя снабжена простым подшипником штифтового типа с втулкой. На валу также находится шестерня (шестерня), которая соединяет вал с механизмом регистрации.
Тормозная система :
Эта система необходима для управления скоростью вращения диска, а также для приведения диска в состояние покоя при отключении нагрузки, что осуществляется с помощью постоянного магнита, называемого тормозным магнитом. Этот магнит расположен таким образом, чтобы диск находился между полюсами магнита.
Всякий раз, когда диск вращается, он пересекает поле тормозного магнита и в нем индуцируется ЭДС, вызывающая вихревые токи. Этот ток создает в диске поле, противодействующее основному полю и тем самым уменьшающее его величину. Следовательно, возникает тормозной момент (противодействующий вращению диска).
Система регистрации :
Система регистрации (механизм) также известна как система подсчета (механизм). Эта система связана с шестерней, которая представляет собой шестерню, установленную на валу диска. Механизм состоит из зубчатой передачи.
Поскольку количество оборотов диска пропорционально потребляемой мощности, передаточное отношение выбрано таким образом, чтобы индикаторы на панели, вращаясь, отображали общую потребляемую энергию. Передаточное отношение между соседними индикаторами будет 10:1, так что потребляемая энергия будет интегрирована до тысяч кВтч.
Работа однофазного счетчика энергии индукционного типа :
Когда нагрузка не подключена, в последовательных магнитах не возникает магнитного потока и присутствует только шунтирующее поле. Этот переменный поток Φ p связывается с диском и наводит в диске ЭДС E p , благодаря которой в диске течет вихревой ток I p , который создает переменное поле Φ p ‘ в диск. Но из-за этих двух потоков в диске не будет создаваться крутящий момент, потому что оба потока сдвинуты по фазе на 180°.
Когда ток нагрузки I L протекает через катушку тока, последовательный магнит намагничивается и через него течет переменный поток, и этот поток связывается с диском, который также создает ЭДС E se в результате чего поток вихревых токов I se . I se создает в диске поле Φ se ‘, которое взаимодействует с полем из-за I p , и, следовательно, в диске создается крутящий момент из-за этого взаимодействия обоих полей. Создаваемый крутящий момент пропорционален разнице крутящих моментов из-за I p и I se .
Ниже показана векторная диаграмма счетчика энергии.
Следовательно, средний крутящий момент определяется как НоI P ∝ φ P ∝ V PH
I SE ∝ φ SE ∝ I L
с этого, AST AST AST AST AS ATS ATS ATS ATS AS + BST AS + BST ASTS AS ATS ATS ATS ATS AST AS + BST ASTS ASTS AST AMST AS L . T ∝ V ph I L cos ΦИз приведенного выше следует, что средний крутящий момент, создаваемый диском, пропорционален фактической мощности, потребляемой в нагрузке.
Вышеупомянутое уравнение получено в предположении, что Φ p отстает от V ph ровно на 90°. Таким образом, если Φ p не находится точно в квадратуре с V ph , приведенное выше соотношение не выполняется. Следовательно, необходимо предусмотреть медные экранирующие кольца или полосы, чтобы обеспечить хорошее соотношение, указанное выше. Пусть крутящий момент, создаваемый тормозным магнитом, равен T B .
∴ Т В ∝ Н
Т Б = К 2 Н
Так как, В установившемся режиме тормозной момент равен крутящему моменту. Общее количество оборотов, Следовательно, общее число оборотов пропорционально интегралу истинной мощности, т. е. энергии.
Преимущества счетчиков энергии индукционного типа:
- Их можно использовать в течение длительного периода времени с минимальным обслуживанием.
- Это недорогой счетчик электроэнергии, который почти повсеместно используется для измерения переменного тока.
- Высокое соотношение крутящего момента и веса.
- Может использоваться для измерения энергии в широком диапазоне нагрузок.
Недостатки счетчика энергии индукционного типа:
- Если счетчик не отрегулирован надлежащим образом, в показания вносятся большие ошибки.
- Принцип индукции может быть только на переменном токе, поэтому эти счетчики ограничены измерениями только на переменном токе.
Однофазный счетчик электроэнергии индукционного типа
Содержание
1
Однофазный счетчик энергии индукционного типа
Однофазный счетчик энергии используется для измерения электрической энергии в цепи переменного тока. Счетчик энергии представляет собой интегрирующий прибор, который измеряет общее количество электроэнергии, подаваемой в цепь за определенный период. Принцип работы счетчика электроэнергии такой же, как и у индукционного ваттметра.
Конструкция однофазного счетчика энергии индукционного типа
Однофазный счетчик энергии индукционного типа имеет следующие основные части рабочего механизма.
- Приводная система
- Подвижная система
- Тормозная система
- Записывающий механизм
- Приводная система:- В счетчике энергии используются два электромагнита: магнит и шунтирующий магнит. Он состоит из нескольких U-образных пластин из кремнистой стали, образующих сердечник. В обе ножки П-образного магнита намотана катушка из толстой проволоки с несколькими витками. Катушка известна как токовая катушка, которая соединена последовательно с нагрузкой.
Шунтирующий магнит состоит из нескольких М-образных пластин кремнистой стали, собранных вместе в сердечник. Катушка из тонкой проволоки с большим числом витков намотана на центральное плечо магнита и подключена к источнику питания. Таким образом, она возбуждается током, пропорциональным напряжению питания и известному потенциалу катушки. - Подвижная система:- Подвижная система представляет собой алюминиевый диск, установленный на шпинделе. Диск помещается в воздушный зазор двух электромагнитов. вихревой ток индуцируется в диске из-за изменения магнитного поля. Этот вихревой ток отсекается магнитным потоком. Взаимодействие потока и диска вызывает отклоняющий момент.
Когда устройства потребляют энергию, алюминиевый диск начинает вращаться, и после некоторого количества оборотов на диске отображается единица измерения, используемая нагрузкой. - Тормозная система:- Постоянный магнит используется для уменьшения вращения алюминиевого диска. Алюминиевый диск индуцирует вихревые токи из-за своего вращения. Вихревой ток отсекает магнитный поток постоянного магнита и, следовательно, создает тормозной момент.
Тормозной момент противодействует движению дисков, что снижает их скорость. Постоянный магнит является регулируемым, благодаря чему тормозной момент также регулируется путем смещения магнита в другое радиальное положение. - Записывающий механизм:- Основной функцией записывающего механизма является запись числа оборотов алюминиевого диска. Их вращение прямо пропорционально энергии, потребляемой нагрузками в киловатт-часах.
Работа однофазного счетчика энергии индукционного типа
Когда однофазный счетчик энергии подключен к цепи для измерения потребления электроэнергии. Ток проходит через оба магнита или катушку. Магнитное поле, создаваемое последовательным магнитным полем в фазе с линейным током & магнитное поле , создаваемое шунтирующим магнитом , находится в квадратуре с приложенным напряжением, поэтому существует разность фаз между потоками, создаваемыми двумя катушками. Эта установка вращает магнитное поле, которое взаимодействует с диском и создает движущий момент, и, таким образом, диск начинает вращаться, количество оборотов, совершаемых диском, зависит от энергии, проходящей через счетчик. Шпиндель соединен с записывающим механизмом, так что энергия, потребляемая в цепи, непосредственно регистрируется в кВтч .
Преимущества счетчика энергии индукционного типа
- Дешевизна.
- Простая конструкция.
- Низкие эксплуатационные расходы.
- Более точный в широком диапазоне нагрузок.
- Хорошее демпфирование.
- Подвижный элемент не имеет электрического контакта с цепью.