Счетчик предназначен для учета и измерения различных параметров, таких как количество, время, энергия или другие данные. Он позволяет контролировать процессы, анализировать тенденции и производить расчет ресурсов, обеспечивая эффективное управление и принятие обоснованных решений.
Кроме того, счетчики помогают в мониторинге и оптимизации расхода, что особенно важно в сферах энергетики, водоснабжения и производства. Использование счетчиков способствует повышению эффективности и снижению издержек, что является ключевым аспектом в современном управлении ресурсами.
Электросчетчик — устройство и принцип работы
Без счетчиков электроэнергии не обходится работа ни одного электрифицированного объекта, будь то гараж, частный дом или промышленное предприятие. Сегодня на рынке представлены счетчики разных типов, моделей, модификаций. Это позволяет подобрать оптимальный вариант с учетом особенностей объекта и количества используемой электроэнергии. Что представляет собой электросчетчик, устройство и принцип работы данного прибора рассмотрим ниже.
Как ведется подсчет электроэнергии
Независимо от устройства и принципа работы, электросчетчик имеет одно назначения — подсчет количества электроэнергии, которая была израсходована за определенный промежуток времени. Расход измеряется в киловатт-часах. Один киловатт-час (кВт·ч) — это количество электроэнергии, которое расходуется потребителем за временной промежуток, равный часу.
В цифровом выражении это представлено так: 1 кВт·ч = 1 киловатт × 1 час = 1000 Ватт × 3600 секунд = 3600000 Джоулей = 3,6 Мегаджоуля. Можно рассмотреть на примере конкретного прибора. Если утюг мощностью 2 киловатта будет работать полчаса, расход составит: 2 кВт × 0,5 часа = 1 кВт·ч.
Классификация электрических счетчиков
- механические — считаются устаревшими. Из-за больших габаритов и низкой точности показаний они практически не используются;
- электромеханические — в основном, используются на объектах бытового назначения, где учет электроэнергии ведется по единому тарифу;
- электронные — более совершенные модели с широким функционалом и высокой точностью показаний. Рекомендуются для установки на объектах, где предусмотрена разная тарификация учета расхода электрической энергии.
Устройство счетчика электроэнергии
Устройство электросчетчика с электронным измерительным механизмом предусматривает наличие таких элементов:
- специализированные микросхемы, выполняющие функцию замера количества электроэнергии и преобразования полученных данных в единицы измерения;
- вычислительный механизм;
- защитный корпус;
- импульсный или цифровой выход (в зависимости от модели) для возможности удаленного считывания показаний и интеграции прибора в единую систему автоматизированного учета расхода энергии.
В электромеханическом счетчике вычислительный механизм представлен электромагнитом, соединенным с барабаном, который представляет собой систему колесиков с цифрами. В электронном приборе в качестве счетного механизма используется микроконтроллер, подключенный к цифровому дисплею. Устройство электросчетчиков данного типа предусматривает наличие модуля энергонезависимой памяти, в котором регистрируется количество тока, использованное в разных режимах — например, в дневное и ночное время суток.
Принцип работы однотарифного электросчетчика
Принцип работы электросчетчика электромеханического типа достаточно простой. При включении электроприборов на вход счетчика поступают сигналы о напряжении и силе тока, которые фиксируются соответствующими датчиками и передаются на преобразователь. Он, в свою очередь, оцифровывает эти сигналы и преобразует их в импульсы определенной частоты. Импульсы передаются на электромагнит счетного механизма, далее, посредством зубчатой передачи, сигнал поступает на колесики барабана. В результате данные отображаются в виде конкретных цифр.
Вам также может понравиться
H00011857
Источник3: bigenc.ru
Электрический счётчик
Электри́ческий счётчик, прибор для учёта расхода (потребления) электроэнергии за определённый промежуток времени в сетях переменного или постоянного тока. В сетях постоянного тока (на городском электрифицированном транспорте и электрифицированных железных дорогах ) наибольшее распространение получили электродинамические счётчики, в сетях переменного тока – индукционные (одно- и трёхфазные ). Однофазные электрические счётчики, рассчитанные на напряжение 220 В и частоту 50 Гц, широко применяются в качестве квартирных счётчиков, трёхфазные (на напряжение 380 В) – для учёта электроэнергии на электростанциях , подстанциях , промышленных предприятиях и т. п.
Однофазный индукционный электрический счётчик содержит два электромагнита , обмотка одного из них включена в контролируемую цепь последовательно (токовая обмотка), а другого – параллельно (обмотка напряжения). Между полюсами электромагнитов расположен свободно вращающийся алюминиевый диск, ось которого соединена со счётным механизмом. Токи электромагнитов создают в сердечниках магнитные потоки , под их действием в диске возникает вращающий момент , пропорциональный потребляемой мощности . Число оборотов диска, регистрируемое счётным механизмом, пропорционально количеству израсходованной электроэнергии (для удобства показания электрического счётчика обычно даются в киловатт-часах ).
Различают электрический счётчик прямого и трансформаторного включения. К счётчикам прямого включения напряжение подводится непосредственно; такие электрические счётчики применяются на напряжение 220/380 В и токи до 100 А. Для крупных зданий и предприятий с током потребления свыше 100 А необходимо включение счётчиков с использованием трансформаторов тока.
С начала 2000-х гг. электромеханические (индукционные и др.) счётчики постепенно вытесняются электронными ( микропроцессорными ) электрическими счётчиками, действие которых основано на преобразовании аналоговых входных сигналов тока и напряжения в цифровой импульсный сигнал (т. н. счётный импульс), пропорциональный потребляемой мощности. Микроконтроллер анализирует импульсы, рассчитывает количество потребляемой электроэнергии и передаёт информацию на устройство вывода , например на жидкокристаллический дисплей .
Одно из главных достоинств электронных электрических счётчиков – возможность учёта электроэнергии по дифференцированным тарифам (одно-, двух- и многотарифный), т. е. способность регистрировать и запоминать количество использованной электроэнергии в зависимости от запрограммированных периодов времени. Многотарифный счётчик имеет встроенное вычислительное устройство , которое в автоматическом режиме фиксирует расход электроэнергии по каждой тарифной зоне. Электронные электрические счётчики значительно долговечнее, имеют больший межповерочный период (4–16 лет).
Редакция технологий и техники
Источник4: bigenc.ru
Источник5: www.panpwr.ru
Как устроен и работает электронный счетчик электроэнергии
Основное назначение этого прибора сводится к постоянному измерению потребляемой мощности контролируемого участка электрической схемы и отображению ее величины в удобном для человека виде. Элементная база использует твердотельные электронные компоненты, работающие на полупроводниках или микропроцессорных конструкциях.
Такие приборы выпускают для работы с цепями тока:
1. Постоянной величины;2. Синусоидальной гармонической формы.
Приборы учета электроэнергии постоянного тока работают только на промышленных предприятиях, эксплуатирующих мощное оборудование с большим потреблением постоянной мощности (электрифицированный железнодорожный транспорт, электромобили…). В бытовых целях они не используются, выпускаются ограниченными партиями. Поэтому в дальнейшем материале этой статьи их рассматривать не будем, хотя принцип их работы отличается от моделей, работающих на переменном токе, в основном конструкцией датчиков тока и напряжения.
Электронные счетчики мощности переменного тока изготавливаются для учета энергии электрических устройств:
1. С однофазной системой напряжения;2. В трехфазных цепях.
Конструкция электронного счетчика
Вся элементная база располагается внутри корпуса, снабженного:
- клеммной колодкой для подключения электрических проводов;
- панелью ЖКИ дисплея;
- органами управления работой и передачи информации от прибора;
- измерительными трансформаторами;
- печатной платой с твердотельными элементами;
- защитным кожухом.
Работоспособность такого электросчетчика подтверждается:
- нанесенным клеймом поверителя, подтверждающим прохождение метрологической поверки прибора на испытательном стенде и оценке его характеристик в пределах заявленного производителем класса точности;
- ненарушенной пломбой предприятия энергонадзора, ответственного за правильное подключение счетчика к электрической схеме.
Внутренний вид плат подобного прибора показан на картинке.
Здесь нет никаких движущихся и индукционных механизмов. А наличие трех встроенных трансформаторов тока, используемых в качестве датчиков с таким же количеством явно просматриваемых каналов на монтажной плате, свидетельствуют о трехфазной работе этого устройства.
Электротехнические процессы, учитываемые электронным счетчиком
Работа внутренних алгоритмов трехфазных или однофазных конструкций происходит по одним и тем же законам, за исключением того, что в 3-х фазном, более сложном устройстве, идет геометрическое суммирование величин каждого из трех составляющих каналов.
Поэтому принципы работы электронного счетчика будем преимущественно рассматривать на примере однофазной модели. Для этого вспомним основные законы электротехники, связанные с мощностью.
Ее полная величина определяется составляющими:
- активной;
- реактивной (суммы индуктивной и емкостной нагрузок).
Ток, протекающий по общей цепи однофазной сети, одинаков на всех участках, а падение напряжения на каждом ее элементе зависит от вида сопротивления и его величины. На активном сопротивлении оно совпадает с вектором проходящего тока по направлению, а на реактивном отклоняется в сторону. Причем на индуктивности оно опережает ток по углу, а на емкости — отстает.
Электронные счетчики способны учитывать и отображать полную мощность и ее активную и реактивную величину. Для этого производятся замеры векторов тока с напряжением, подведенных на его вход. По значению отклонения угла между этими входящими величинами определяется и рассчитывается характер нагрузки, предоставляется информация обо всех ее составляющих.
В различных конструкциях электронных счетчиков набор функций неодинаков и может значительно отличаться своим назначением. Этим они кардинально выделяются от своих индукционных аналогов, которые работают на основе взаимодействия электромагнитных полей и сил индукции, вызывающих вращение тонкого алюминиевого диска. Конструктивно они способны замерять только активную или реактивную мощность в однофазной либо трехфазной цепи, а значение полной — приходится вычислять отдельно вручную.
Принцип измерения мощности электронным счетчиком
Схема работы простого прибора учета с выходными преобразователями показана на рисунке.
В нем для замера мощности используются простые датчики:
- тока на основе обычного шунта, через который пропускается фаза цепи;
- напряжения, работающего по схеме широко известного делителя.
Сигнал, снимаемый таким датчиками, мал и его увеличивают с помощью электронных усилителей тока и напряжения, после которых происходит аналогово-цифровая обработка для дальнейшего преобразования сигналов и их перемножения с целью получения величины, пропорциональной значению потребляемой мощности.
Далее производится фильтрация оцифрованного сигнала и вывод на устройства:
- индикации;
- интегрирования;
- передачи измерений;
- дальнейшего преобразования.
Схема работы однофазного электронного счетчика
В ней измерительный ТТ включен в разрыв фазного провода потребителя, а ТН подключен к фазе и нулю.
Сигналы с обоих трансформаторов не нуждаются в усилении и направляются по своим каналам на блок АЦП, осуществляющий преобразование их в цифровой код мощности и частоты. Дальнейшие преобразования выполняет микроконтроллер, осуществляющий управление:
- дисплеем;
- электронным реле;
- ОЗУ — оперативным запоминающим устройством.
Функциональные возможности электронных счетчиков
Низкая погрешность измерения мощности, оцениваемая классом точности 0,5 S или 02 S разрешает эксплуатировать эти приборы в целях коммерческого учета использованной электроэнергии.
Конструкции, предназначенные для замеров в трехфазных схемах, могут работать в трех или четырехпроводных электрических цепях.
Электронный счетчик может непосредственно подключаться к действующему оборудованию или иметь конструкцию, позволяющую использовать промежуточные, например, высоковольтные измерительные трансформаторы. В последнем случае, как правило, осуществляется автоматический перерасчет измеряемых вторичных величин в первичные значения тока, напряжения и мощности, включая активную и реактивную составляющие.
Счетчик фиксирует направление полной мощности со всеми ее составляющими в прямом и обратном направлении, хранит эту информацию с привязкой ко времени. При этом пользователю можно снимать показания энергии по ее приращению за определенный период времени, например, текущие или выбранные из календаря сутки, месяц или год либо — накоплению на определенное назначенное время.
Фиксация значений активной и реактивной мощности за определенный период, например, 3 или 30 минут, как и быстрый вызов ее максимальных значений в течение месяца значительно облегчает анализ работы энергетического оборудования.
В любой момент можно просмотреть мгновенные показатели активного и реактивного потребления, действующего тока, напряжения, частоты в каждой фазе.
Наличие функции многотарифного учета энергии с использованием нескольких каналов передачи информации расширяет условия коммерческого применения. При этом создаются тарифы для определенного времени, например, каждого получаса выходного либо рабочего дня по сезонам или месяцам года.
Для удобства работы пользователя на дисплее выводится рабочее меню, между пунктами которого можно перемещаться, используя рядом расположенные органы управления.
Электронный счетчик электроэнергии позволяет не только считывать информацию непосредственно с дисплея, но и просматривать ее через удаленный компьютер, а также осуществлять ввод дополнительных данных или их программирование через оптический порт.
Защита информации
Установка пломб на счетчик производится в два этапа:
1. на первом уровне доступ внутрь корпуса прибора запрещается службой технического контроля завода после изготовления счетчика и прохождения им государственной поверки;
2. на втором уровне пломбирования блокируется доступ к клеммам и подключенным проводам представителем энергоснабжающей организации или энергонадзора.
Все события снятия и установки крышки оборудованы сигнализацией, срабатывание которой фиксируется в памяти журнала событий с привязкой ко времени и дате.
Система паролей предусматривает ограничение пользователей к доступу информации и может содержать до пяти ограничений.
Нулевой уровень полностью снимает ограничения и позволяет просматривать все данные местно или удаленно, синхронизировать время, корректировать показания.
Первый уровень пароля дополнительного доступа предоставляется работникам монтажной или эксплуатационной организации систем АСКУЭ для наладки оборудования и записи параметров, не оказывающих влияние на коммерческие характеристики.
Второй уровень пароля основного доступа назначается ответственным работником энергонадзора на счетчике, прошедшем наладку и полностью подготовленном к работе.
Третий уровень основного доступа дается работникам энергонадзора, осуществляющим снятие и установку крышки со счетчика для доступа к его клеммным зажимам или проведению удаленных операций через оптический порт.
Четвертый уровень предоставляет возможности установки аппаратных ключей на плату, удаление всех установленных пломб и возможность работы через оптический порт для усовершенствования конфигурации, замены калибровочных коэффициентов.
Приведенный перечень возможностей, которыми обладает электронный счетчик электроэнергии, является общим, обзорным. Он может выставляться индивидуально и отличаться даже на каждой модели одного производителя.
Источник6: www.panpwr.ru