Что такое электрический счетчик
Электросчетчик
Счётчик электрической энергии (электрический счётчик) — прибор для измерения расхода электроэнергии переменного или постоянного тока (обычно в кВт·ч или А·ч).
Содержание
История
История создания счетчиков прекрасно иллюстрирует метод, характерный для изобретений XIX века. Самые разные исследователи независимо и беспрестанно изучали электромагнетизм, внося собственную лепту в создание и последующее развитие счетчиков электроэнергии. Вот лишь некоторые этапы продолжительного пути прогресса. Всплеск теоретических открытий в области явлений, устанавливающих единую связь между магнитными и электрическими свойствами вещества, уже в 1-ой половине XIX века.
Когда XIX век перевалил за половину, к авторам теоретических трудов присоединились практики. За самый непродолжительный период выданы патенты на гидротурбину, счетчик, трансформатор тока, двигатель, динамо-машину, лампу. Как считали первооткрыватели, само время дарило просветление, позволяя почти в одно и то же время свершаться схожим открытиям в противоположных концах света. В легкости времени был, к примеру, уверен создатель индукционного электрического счетчика Отто Титус Блати, венгр по происхождению, который также являлся со изобретателем трансформатора тока. Господа Аньош Йедлик и Вернер фон Сименс, каждый в свое время, придумали динамо-машину. Что, в свою очередь, позволило превратить электричество в коммерческий продукт массового спроса. Электроэнергия, применявшаяся для освещения, потребовала приемлемых основ измерения и стандартизации учета.
С развитием систем распределения электроэнергии на пути создания больших систем встал главный недостаток цепей постоянного тока — невозможность изменения разницы потенциалов. И давний спор сторонников распределительных сетей постоянного и переменного тока окончательно решился в пользу последних. Чему способствовало изобретение трансформатора (1885 год. Необходимость учета электрической энергии переменного тока привела в попытке решить эту задачу, к целому ряду открытий. Созданию индукционных счетчиков электроэнергии предшествовало обнаружение эффекта вращающегося электрического поля (Галилео Феррарис — 1885 год, Николя Тесла — 1888 год, Шелленбергер — 1888 год). Первый счетчик электроэнергии для переменного тока разработан Оливером Б. Шелленбергером в 1888 году. Уже в 1889 году запатентован «Электрический счётчик для переменных токов» венгра Отто Титуц Блати (для компании «Ganz»). А в 1894 году Шелленбергер по заказу компании «Westinghouse» создал индукционный счетчик ватт-часов. Счетчик ватт-часов активной энергии переменного тока типа «А» появился в 1899 году, создатель Людвиг Гутман. Был дан старт непрерывным усовершенствованиям индукционных счетчиков электроэнергии. Счетчики, берущие начало от счетчика Блати и индукционных счетчиков Феррариса, вследствие великолепной надежности и малой себестоимости, до сих пор массово изготовляются и производят большую часть измерений электроэнергии.
Принцип работы
Для учёта активной и реактивной электроэнергии переменного тока служат индукционные одно- и трёхфазные приборы, для учёта расхода электроэнергии постоянного тока (электрический транспорт, электрифицированная железная дорога) — электродинамические счётчики. Количество электроэнергии, пропорциональное числу оборотов подвижной части прибора, регистрируется счётным механизмом.
В электрическом счетчике индукционной системы подвижная часть (алюминиевый диск) вращается во время потребления электроэнергии, расход которой определяется по показаниям счётного механизма. Диск вращается за счёт вихревых токов, наводимых в нём магнитным полем катушки счётчика, — магнитное поле вихревых токов взаимодействует с магнитным полем катушки счётчика.
Виды и типы
Индукционные (механические) счетчики электроэнергии из представленных на рынке – самые дешевые, качественные и простые. Но вытесняются из-за отдельных недостатков (отсутствие дистанционного автоматического снятия показаний, однотарифность, погрешности учета) электронными счетчиками.
Цифровые (электронные) счетчики электроэнергии – на порядок дороже, но гораздо удобнее для не обладающих техническими навыками пользователей, долговечнее (межповерочный период 4-16 лет) и куда точнее в подсчете израсходованной энергии.
Гибридные счетчики электроэнергии – редко используемый промежуточный вариант с цифровым интерфейсом, измерительной частью индукционного или электронного типа, механическим вычислительным устройством.
Счетчики также делятся на: трехфазные и однофазные, однотарифные и многотарифные (до 48 тарифных планов), с обычной и упрощенной схемой снятия показаний (наличие импульсного выхода для дистанционного учета), с механическим отображением или цифровой индикацией показаний, на образцовые суперточные и обычные (по числовому эквиваленту уровня точности).
Виды и типы счётчиков электрической энергии
Счётчик электрической энергии (электрический счётчик) — прибор для измерения расхода электроэнергии переменного или постоянного тока (обычно в кВт·ч или А·ч).
Принцип работы
Для учёта активной и реактивной электроэнергии переменного тока служат индукционные одно- и трёхфазные приборы, для учёта расхода электроэнергии постоянного тока (электрический транспорт, электрифицированная железная дорога) — электродинамические счётчики. Число оборотов подвижной части прибора, пропорциональное количеству электроэнергии, регистрируется счётным механизмом.
В электрическом счётчике индукционной системы подвижная часть (алюминиевый диск) вращается во время потребления электроэнергии, расход которой определяется по показаниям счётного механизма. Диск вращается за счёт вихревых токов, наводимых в нём магнитным полем катушки счётчика, — магнитное поле вихревых токов взаимодействует с магнитным полем катушки счётчика.
В электрическом счетчике электронного типа переменный ток и напряжение воздействуют на твердотельные (электронные) элементы для создания на выходе импульсов, число которых пропорционально измеряемой активной энергии.
Счетчики электроэнергии можно классифицировать по типу измеряемых величин, типу подключения и по типу конструкции.
По типу подключения все счетчики разделяют на приборы прямого включения в силовую цепь и приборы трансформаторного включения, подключаемые к силовой цепи через специальные измерительные трансформаторы.
По измеряемым величинам электросчетчики разделяют на однофазные (измерение переменного тока 220 В, 50 Гц) и трехфазные (380 В, 50 Гц). Все современные электронные трехфазные счетчики поддерживают однофазный учёт.
Также существуют трехфазные счетчики для измерения тока напряжением в 100 В, которые применяются только с трансформаторами тока в высоковольтных (напряжением выше 660 В) цепях.
По конструкции: индукционным (электромеханическим электросчетчиком) называется электросчетчик, в котором магнитное поле неподвижных токопроводящих катушек влияет на подвижный элемент из проводящего материала. Подвижный элемент представляет собой диск, по которому протекают токи, индуцированные магнитным полем катушек. Количество оборотов диска в этом случае прямо пропорционально потребленной электроэнергии.
Индукционные (механические) счётчики электроэнергии постоянно вытесняются с рынка электронными счетчиками из-за отдельных недостатков: отсутствие дистанционного автоматического снятия показаний, однотарифность, погрешности учёта, плохая защита от краж электроэнергии, а также низкой функциональности, неудобства в установке и эксплуатации по сравнению с современными электронными приборами. Индукционные счетчики хорошо подходят для квартир с низким энергопотреблением.
Электронным (статическим электросчетчиком) называется электросчетчик, в котором переменный ток и напряжение воздействуют на твердотельные (электронные) элементы для создания на выходе импульсов, число которых пропорционально измеряемой активной энергии. То есть измерения активной энергии такими электросчетчиками основаны на преобразовании аналоговых входных сигналов тока и напряжения в счетный импульс. Измерительный элемент электронного электросчетчика служит для создания на выходе импульсов, число которых пропорционально измеряемой активной энергии. Счетный механизм представляет собой электромеханическое (имеет преимущество в областях с холодным климатом, при условии установки прибора на улице) или электронное устройство, содержащее как запоминающее устройство, так и дисплей. Электронные счетчики хорошо подходят для квартир с высоким энергопотреблением и для предприятий.
Основными достоинствами электронных электросчетчиков является возможность учёта электроэнергии по дифференцированным тарифам (одно-, двух- и более тарифный), то есть возможность запоминать и показывать количество использованной электроэнергии в зависимости от запрограммированных периодов времени, многотарифный учёт достигается за счет набора счетных механизмов, каждый из которых работает в установленные интервалы времени, соответствующие различным тарифам. Электронные электросчетчики имеют больший межповерочный период (4-16 лет).
Гибридные счётчики электроэнергии — редко используемый промежуточный вариант с цифровым интерфейсом, измерительной частью индукционного или электронного типа, механическим вычислительным устройством.
Что такое счетчик электрической энергии?
Принцип работы
Для учёта активной и реактивной электроэнергии переменного тока служат индукционные одно- и трёхфазные приборы, для учёта расхода электроэнергии постоянного тока (электрический транспорт, электрифицированная железная дорога) — электродинамические счётчики. Количество электроэнергии, пропорциональное числу оборотов подвижной части прибора, регистрируется счётным механизмом.
В электрическом счётчике индукционной системы подвижная часть (алюминиевый диск) вращается во время потребления электроэнергии, расход которой определяется по показаниям счётного механизма. Диск вращается за счёт вихревых токов, наводимых в нём магнитным полем катушки счётчика, — магнитное поле вихревых токов взаимодействует с магнитным полем катушки счётчика.
В электрическом счетчике электронного типа, переменный ток и напряжение воздействуют на твердотельные (электронные) элементы для создания на выходе импульсов, число которых пропорционально измеряемой активной энергии.
Виды типы
Счетчики электроэнергии можно классифицировать по типу измеряемых величин, типу подключения и по типу конструкции.
По типу подключения все счетчики разделяют на приборы прямого включения в силовую цепь и приборы трансформаторного включения, подключаемые к силовой цепи через специальные измерительные трансформаторы.
По измеряемым величинам электросчетчики разделяют на однофазные (измерение переменного тока 220В, 50Гц) и трехфазные (380В, 50Гц). Все современные электронные трехфазные счетчики поддерживают однофазный учет. Также существуют трехфазные счетчики для измерения тока напряжением в 100В, которые применяются только с трансформаторами тока в высоковольтных (напряжением выше 660В) цепях.
По конструкции: индукционным (электромеханическим электросчетчиком) называется электросчетчик, в котором магнитное поле неподвижных токопроводящих катушек влияет на подвижный элемент из проводящего материала. Подвижный элемент представляет собой диск, по которому протекают токи, индуцированные магнитным полем катушек. Количество потребленной электроэнергии, в этом случае, прямо пропорционально числу оборотов диска.
Индукционные (механические) счётчики электроэнергии постоянно вытесняются с рынка электронными счетчиками из-за отдельных недостатков: отсутствие дистанционного автоматического снятия показаний, однотарифность, погрешности учёта, плохая защита от краж электроэнергии, а также низкой функциональности.
Электронным (статическим электросчетчиком) называется электросчетчик, в котором переменный ток и напряжение воздействуют на твердотельные (электронные) элементы для создания на выходе импульсов, число которых пропорционально измеряемой активной энергии. То есть измерения активной энергии такими электросчетчиками основаны на преобразовании аналоговых входных сигналов тока и напряжения в счетный импульс. Измерительный элемент электронного электросчетчика служит для создания на выходе импульсов, число которых пропорционально измеряемой активной энергии. Счетный механизм представляет собой электромеханическое (имеет преимущество в областях с холодным климатом, при условии установки прибора на улице) или электронное устройство, содержащее как запоминающее устройство, так и дисплей.
Основными достоинствами электронных электросчетчиков является возможность учета электроэнергии по дифференцированным тарифам (одно-, двух- и более тарифный), то есть возможность запоминать и показывать количество использованной электроэнергии в зависимости от запрограммированных периодов времени, многотарифный учет достигается за счет набора счетных механизмов, каждый из которых работает в установленные интервалы времени, соответствующие различным тарифам. Электронные электросчетчики значительно долговечнее.
Гибридные счётчики электроэнергии — редко используемый промежуточный вариант с цифровым интерфейсом, измерительной частью индукционного или электронного типа, механическим вычислительным устройством.
Классификация и типы счетчиков электроэнергии
Счетчики электрической энергии можно классифицировать по следующим принципам:
1. По принципу действия:
2. По классу точности счетчики:
Класс точности счетчика – это его наибольшая допустимая относительная погрешность, выраженная в процентах.
В соответствии с ГОСТ Р 52320-2005, ГОСТ Р 52321-2005, ГОСТ Р 52322-2005, ГОСТ Р 52323-2005, счетчики активной энергии должны изготавливаются классов точности 0,2S; 0,2; 0,5S; 0,5; 1,0; 2,0 счетчики реактивной энергии — классов точности 0,5; 1,0; 2,0 (ГОСТ Р 5242520-05).
3. По подключению в электрические сети:
4. По количеству измерительных элементов:
5. По принципу включения в электрические цепи:
Энергетическое обследование • Программа энергосбережения • Консультация
6. По конструкции:
7. По количеству тарифов:
8. По видам измеряемой энергии и мощности:
Активная мощность для 1-фазного счетчика, Вт: PА1ф2 = UфICosφ
Активная мощность для 3-фазного двухэлементного счетчика, включенного в 3-х проводную сеть, Вт: PА3ф3Пр = UАВIАCosφ1(UАВIА )+ UСВIСCosφ2(UСВIС)
Активная мощность для 3-фазного трехэлементного счетчика, включенного в 4-х проводную сеть, Вт: P3ф4Пр = UАIАCosφ1(UАIА) + UвIвCosφ2(UвIв) + UсIсCosφ3(UсIс)
Типы счетчиков:
Электромеханический счетчик – счетчик, в котором токи, протекающие в неподвижных катушках, взаимодействуют с токами, индуцируемыми в подвижном элементе, что приводит его в движение, при котором число оборотов пропорционально измеряемой энергии.
Однофазный электросчетчик СО-505, класс точности 2,0. Однофазный электросчетчик СО-1, класс точности 2,5.
Трехфазный электросчетчик СА3У-И670, класс точности 2,0. Электросчетчик СР4У-И673, класс точности 2,0.
Статический счетчик– счетчик, в котором ток и напряжение воздействуют на твердотельные (электронные) элементы для создания на выходе импульсов, число которых пропорционально измеряемой энергии.
На пример, однофазный электросчетчик Меркурий 201 или Меркурий 200.02, класс точности – 2,0. Или терхфазный электросчетчик Меркурий 230А, класс точности 1,0. Трехфазный электросчетчик АЛЬФА А1R, класс точности 0,5S.
Многотарифный счетчик – счетчик электрической энергии, снабженный набором счетных механизмов, каждый из которых работает в установленные интервалы времени, соответствующие различным тарифам.
Эталонный счетчик – счетчик, предназначенный для передачи размера единицы электрической энергии, специально спроектированный и используемый для получения наивысшей точности и стабильности в контролируемых условиях.
Основные понятия, термины и определения
Счетный механизм (отсчетное устройство): Часть счетчика, которая позволяет определить измеренное значение величины.
Отсчетное устройство может быть механическим, электромеханическим или электронным устройством, содержащим как запоминающее устройство, так и дисплей, которые хранят или отображают информацию.
Измерительный элемент – часть счетчика, создающая выходные сигналы, пропорциональные измеряемой энергии.
Цепь тока: Внутренние соединения счетчика и часть измерительного элемента, по которым протекает ток цепи, к которой подключен счетчик.
Цепь напряжения: Внутренние соединения счетчика, часть измерительного элемента и, в случае статических счетчиков, часть источника питания, питаемые напряжением цепи, к которой подключен счетчик.
Электросчетчик непосредственного включения (или прямого включения): Как правило 3-х фазный электросчетчик, включаемый в 4-х проводную сеть, напряжением 380/220В, без использования измерительных трансформаторов тока и напряжения.
Трансформаторный счетчик – счетчик, предназначенный для включения через измерительные трансформаторы напряжения (ТН) и тока (ТТ) с заранее заданными коэффициентами трансформации.
Показания счетчика должны соответствовать значению энергии, прошедшей через первичную цепь измерительных трансформаторов.
Основные понятия учета электроэнергии
Коммерческий учет электроэнергии – учет электроэнергии для денежного расчета за нее
Технический учет электроэнергии – учет для контроля расхода электроэнергии внутри электростанций, подстанций, предприятий, для расчета и анализа потерь электроэнергии в электрических сетях, а также для учета расхода электроэнергии на производственные нужды.
Счетчики, устанавливаемые для расчетного учета, называются расчетными счетчиками.
Счетчики, устанавливаемые для технического учета, называются счетчиками технического учета.
Счетчики, учитывающие активную электроэнергию, называются счетчиками активной энергии.
Счетчики, учитывающие реактивную электроэнергию за учетный период, называются счетчиками реактивной энергии.
Средство измерений – техническое устройство, предназначенное для измерений.
Измерительный комплекс средств учета электроэнергии – совокупность устройств одного присоединения, предназначенных для измерения и учета электроэнергии: трансформаторы тока, трансформаторы напряжения, счетчики электрической энергии, линии связи.
Стартовый ток (чувствительность) – наименьшее значение тока, при котором начинается непрерывная регистрация показаний
Базовый ток – значение тока, являющееся исходным для установления требований к счетчику с непосредственным включением
Номинальный ток – значение тока, являющееся исходным для установления требований к счетчику, работающему от трансформатора
Максимальный ток – наибольшее значение тока, при котором счетчик удовлетворяет требованиям точности, установленным в стандарте ГОСТ Р 52320-2005.
Номинальное напряжение – значение напряжения, являющееся исходным при установлении требований к счетчику.
Технические требования к электросчетчикам
Общие требования:
Функциональные требования:
В «Журнале событий» должны фиксироваться время и дата наступления следующих событий:
– Счетчик должен обеспечивать работоспособность в диапазоне температур, определенными условиями эксплуатации. (-40.. +550С)
– Средняя наработка на отказ не менее 35000 часов
Счетчик электроэнергии. Виды и работа. Применение и особенности
Счетчик электроэнергии – это измерительный прибор для учета расхода потребляемого электричества. В зависимости от модификации устройство может работать в сетях постоянного или переменного тока. Единицей исчисления потребления выступает кВт/ч или А/ч.
Классификация счетчиков
Счетчики принято делить по трем критериям:
При выборе необходимо обращать внимание на все три критерия, подбирая оптимальный прибор под требуемые параметры электрической сети и уровня потребления энергии.
Разновидности по типу измеряемой величины
Классификация счетчиков по типу измеряемой величины является самой простой для понимания даже человеку, который далек от знаний о принципе работы электросетей. Все приборы разделяют на однофазные и трехфазные. Однофазный счетчик электроэнергии предназначен для подключения к сетям переменного тока 220 В, 50 Гц. Трехфазные устройства работают с электросетями 380 В, 50 Гц. При этом они могут проводить измерения и при подключении в однофазной сети.
Однофазные приборы можно встретить в любой квартире или доме. Именно они рассчитаны для бытового пользования. Трехфазные устройства в большинстве случаев применяются на промышленных объектах, где проложена трехфазная электросеть, требуемая для работы мощного оборудования. В зависимости от модификации трехфазные счетчики могут иметь подключение на три или четыре провода.
Классификация по способу подключения
По способу подключения счетчики разделяются всего на две группы. Существуют приборы прямого включения и трансформаторного. Первые напрямую подсоединяются в сеть, а вторые нуждаются в подключении со специальным трансформатором, который включается в цепь перед самим счетчиком.
Разновидности по конструкции
Современные счетчики бывают в 3 вариантах конструкции:
Индукционный счетчик
Индукционный (механический) счетчик электроэнергии имеет внутри неподвижные токопроводящие катушки, создающее магнитное поле. Получаемое от них поле влияет на подвижный элемент, представляющий собой диск, работающий по принципу проводника для электрических токов. При прохождении электроэнергии через диск, тот под влиянием магнитного поля катушек начинает оборачиваться, тем самым запуская механизм с таблом для подсчета. Чем интенсивнее проходящий ток, тем диск вращается быстрее. Механизм подсчета устройства спроектирован таким образом, чтобы определенное количество оборотов соответствовало изменению одного показателя на циферблате.
Механические приборы теряют свою актуальность, поскольку их конструкция является далеко не совершенной против более современных электронных счетчиков.
К недостаткам индукционных измерителей можно отнести:
Зачастую индукционные счетчики неспособны правильно рассчитывать уровень потребляемой энергии. Довольно часто при наличии слабого потребления, к примеру, при горении индикатора в блоке зарядного устройства телефона или бытового прибора, находящегося в режиме ожидания, счетчик вообще не реагирует, хотя и происходит минимальное потребление энергии. Кроме этого, отдельные модификации измерителей имеют совершенно противоположные проблемы. При включении мощного потребителя их диск оборачивается значительно быстрее реального уровня потребления энергии.
К преимуществам механических счетчиков можно отнести их действительно длительный срок эксплуатации и полную независимость от скачков электроэнергии. Они дешевые и довольно надежные. Но их класс точности соответствует уровню 2-2,5%, что является довольно низким в сравнении с электронными приборами.
Электронный счетчик электроэнергии
Электронный счетчик работает по иному принципу. В нем токи воздействуют на специальные электронные элементы, которые преображают их в импульсы. Количество импульсов пропорционально фактическому объему пропущенной энергии. В качестве считывающего механизма может применяться электронное или электромеханическое устройство, которое выводит данные на ЖК-дисплей. Электронные счетные элементы подходят для приборов, которые устанавливаются внутри квартир и домов. Электромеханический механизм применяется на счетчиках, монтируемых на фасадах зданий.
Главное преимущество таких приборов в их высокой точности. Они корректно отображают то количество энергии, которое пропустили для потребителей. Кроме этого, их электронные составляющие позволяют вести учет энергии по нескольким тарифам. То есть, они способны запоминать информацию о том, сколько энергии было употреблено в дневное время, а сколько в ночное. Это позволяет проводить оплату за потребляемое электричество по нескольким тарифам, если это предусмотрено договором с компанией поставщиком.
Данные приборы имеют продолжительный межповерочный период. В зависимости от производителя счетчик нуждается в сдаче на поверку раз в 4-16 лет.
Электронный счетчик имеет в своей конструкции энергонезависимые часы и счетные элементы, которые сохраняют данные в случае исчезновения напряжения в сети. Благодаря этому при включении после аварийного обесточивания вся информация об уровне использованной электроэнергии не будет обнуляться. При этом такие приборы имеют собственное программное обеспечение, которое проводит автоматическую корректировку времени, что важно в случае подсчета в нескольких тарифах. Также такие устройства имеют защиту от несанкционированного доступа, которая фиксирует такие попытки в журнале событий.
Электронные счетчики имеют высокий класс точности, который составляет не менее 1%. Такие приборы позволяют провести дистанционную проверку показателей без необходимости доступа в дом. Благодаря этому контролеру не обязательно заходить в квартиру, что особенно удобно, если жильцы в рабочие дни не присутствуют дома. Все же электронный счетчик электроэнергии имеет и недостаток, который выражается в высокой стоимости. Провести ремонт таких устройств значительно дороже, чем механических. Данные приборы весьма чувствительны к перепадам напряжения. В случае аварийной ситуации вполне вероятно перегорание прибора, что потребует его замены.
Гибридные счетчики
Сосуществует гибридный счетчик электроэнергии, который представляет собой прибор, сочетающий в себе элементы индукционного и электронного устройства. Проходимость потребляемой энергии считывается путем вращения диска, а показания выводятся на электронный циферблат. Такие счетчики, в отличие от чисто индукционных, способны проводить подсчет по тарифам.
Технические параметры электросчетчиков
Многие модели счетчиков, предназначенные для работы в одинаковых условиях, отличается между собой по точности и прочим характеристикам. Главным техническим параметром электросчетчика является точность. До 1995 годов все приборы имели максимально допустимый уровень погрешности 2,5%. После 1996 года требования к производителям счетчиков ужесточили, после чего для частного сектора начали устанавливаться приборы с погрешностью 2%. При этом счетчики старого образца являются не редкостью и эксплуатируются до сих пор с прохождением поверки. Все выпускаемые сейчас приборы учета имеют погрешность не более 2%. Обычно можно встретить счетчики с классом точности 0,5, 1 и 2%.
Кроме погрешности важным параметром является пропускная способность. Бытовые счетчики, рассчитанные на максимальный уровень потребления 5А и должны эксплуатироваться только в тех случаях, когда не применяются мощные электроприборы, потребляемые больше энергии. Если счетчик электроэнергии перегрузить, то может произойти короткое замыкание. Специально для этого он оснащается электрическими автоматическими выключателями, которые рассоединяют цепь для предотвращения таких последствий. Частым явлением стала установка более мощных автоматов, для предотвращения аварийного отключения с целью возможности питания более энергоемких потребителей. Такие приемы запрещены и противоречат технике безопасности. В случае если необходимо интенсивное потребление энергии нужно обратиться в компании по электроснабжению с заявлением об установке более мощного счетчика рассчитанного на ток до 20А или более, если подается 380В.