Принцип работы электронного счетчика электроэнергии
До недавних пор все измерения потребленной электроэнергии осуществлялись с помощью индукционных счетчиков. Постепенно, с развитием микроэлектроники, произошел существенный сдвиг в деле совершенствования приборов учета и контроля потребляемой электроэнергии. Были созданы современные цифровые электронные системы управления с применением новейших микроконтроллеров. Это позволило многократно повысить точность измерений, а отсутствие механики значительно повысило надежность счетчика.
Для электронных электросчетчиков разработана специальная элементная база и методы обработки поступающей информации. После обработки цифровых данных стал возможен одновременный подсчет не только активной, но и реактивной мощности
Данный фактор приобретает важное значение при организации учета в трехфазных сетях. В результате, были созданы многотарифные электросчетчики, учитывающие накопленную энергию в течение определенного времени суток. Данные приборы способны автоматически определять тот или иной тариф
Данные приборы способны автоматически определять тот или иной тариф.
Простейшая цифровая система на основе обычного микроконтроллера применяется в тех случаях, когда необходимо измерить импульсы, вывести информацию на дисплей и обеспечить защиту при аварийном сбое. Такие устройства являются цифровыми аналогами механических электросчетчиков. В этой системе поступление сигнала происходит через определенные трансформаторные датчики. Далее он идет на вход микросхемы-преобразователя.
Снятие частотного сигнала, поступающего на вход микроконтроллера, осуществляется на выходе микросхемы. Микроконтроллер подсчитывает все поступившие импульсы и преобразует их в полученное количество энергии (Вт*ч). Когда поступающие единицы накапливаются, их общее значение выводится на монитор и фиксируется во внутренней флэш-памяти на случай исчезновения напряжения в сети и других сбоев. Это позволяет вести непрерывный учет потребляемой электроэнергии.
Работает многотарифный электронный счетчик электроэнергии по собственному алгоритму. Последовательный интерфейс позволяет обмениваться информацией с внешним миром. С его помощью задаются тарифы, устанавливается и включается таймер времени, поступает информация о накопленной электроэнергии и т.д. Энергонезависимая оперативная память разделяется на 13 банков данных, сохраняющих информацию о количестве энергии, накопленной по разным тарифам. Первый банк учитывает всю энергию, накопленную от начала работы счетчика. В следующих 12 банках производится учет накоплений за 11 предыдущих месяцев и за текущий период.
Таким образом, принцип действия электросчетчика в электронном варианте, позволяет изменять тарифы в соответствии с заранее установленным расписанием. Через специальный разъем можно подключиться к прибору и выяснить объем электроэнергии, оплаченной потребителем.
Срок службы электросчетчика, когда нужно менять
Класс точности электросчетчика
Как снимать показания электросчетчика
Установка электросчетчика в квартире
Как самостоятельно проверить электросчетчик
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.
Как правильно провести подключение электросчетчика своими руками
Также одно из требований при монтаже электропроводки в частном доме: провода должны просматриваться визуально
Обратите внимание, что входной автомат и входное УЗО двухконтактные заходят два провода , чтобы размыкались оба контура — фаза и ноль нейтраль. Фиксируется провод в старых моделях одним винтом, в новых — двумя.
Выход нулевого провода.
Для экономии на платежах за электроэнергию наши читатели советуют «Экономитель энергии Electricity Saving Box»
Кроме активной потребляемой мощности электронные счетчики могут измерять и реактивную мощность, а также могут вести учет расхода электроэнергии в двух направлениях.
Единственное, что может быть немного сложнее в подключении трехфазных электросчетчиков — это если прибор учета является устройством вторичного включения.
Такие приборы обычно ограничены по току и не превышают А. Установка счетчика электроэнергии для гаража аналогична.
Несанкционированный доступ к клеммам электросчетчика запрещен, все операции должны производиться только сотрудниками электроснабжающих организаций.
Согласно ПУЭ, период между госповеркой и опломбировкой счетчика на месте установки должен быть не более года для 3-х фазного прибора и двух для однофазного. В зависимости от марки и функционала конкретного электрического счетчика, клеммы могут быть промаркированные по-разному, но при этом порядок подключения проводов к ним один.
Монтаж щитка ввода СИП и счетчика своими руками
Статья по теме: Монтаж электропроводки смета
Как устроен трёхфазный счётчик электроэнергии, по какому принципу он работает
Такие приборы учёта могут быть аналоговыми или цифровыми. Принцип их работы схож, с небольшими различиями. Попробуем с ними разобраться.
Начнём с аналогового прибора учёта электроэнергии. Здесь ток, проходя через катушку, создаёт магнитное поле, которое вращает алюминиевый диск. От него вращение передаётся на ролики, которые и отсчитывают количество израсходованных киловатт-часов.
Основным узлом цифрового счётчика электроэнергии является АЦП – аналогово-цифровой преобразователь, передающий импульсы на микропроцессор, который и просчитывает потраченные киловатты.
Современные приборы учёта очень компактны и аккуратныФОТО: cable.ru
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.
Виды счетчиков
Правила выбора и виды учетных приборов, допустимых к установке в частном жилье и на производстве, строго регламентируются действующими нормативными актами, включая ПУЭ.
Перед тем, как установить счетчик электроэнергии в квартире или цехе, каждый хозяин оформляет договор на его подключение к электросетям, в котором обязательно указывается выбранная модель.
Дополнительная информация. Знание типа и марки конкретного образца счётного устройства (электросчётчика) необходимо для того, чтобы своевременно провести его поверку, периодичность которой устанавливается для каждой модели индивидуально.
Производителями приборов этого класса освоен выпуск огромного количества различных моделей и типов промышленных и бытовых счетчиков энергии. Разобраться со всем многообразием учетных устройств можно лишь в том случае, если попытаться классифицировать их по тем или иным признакам, а именно:
- Заявленный принцип работы электросчетчика данной модели;
- Количество учитываемых фаз (фазность электрического прибора);
- Указываемый в паспорте класс точности;
- Способ снятия показаний (вариант подключения);
- Тарификация учета;
- Электрические параметры (ток и мощность прибора).
Согласно первому из этих признаков все учетные приборы делятся на индукционные счетчики (ИС) и электронные аппараты, а по второму – на однофазные и трёхфазные изделия. Кроме того, в соответствии со способом интегрирования в измеряемую цепь, они подразделяются на приборы прямого включения и устройства, подсоединяемые через специальные токовые трансформаторы – ТТ (смотрите фото ниже).
Подключение через ТТ
Точность различных образцов электросчётчиков может варьироваться от 0,2 до 2,5, а по наличию особых режимов снятия показаний они делятся на одно- 2-х и 3-х тарифные приборы. Электрические (токовые и мощностные) характеристики этих устройств выбираются, исходя из условий их эксплуатации.
Критерии выбора трёхфазного электросчётчика: на что обратить внимание при покупке
Приобретение подобного оборудования – довольно ответственное мероприятие. Ведь шутки с электричеством могут закончиться весьма плачевно
Поэтому стоит тщательно изучить все нюансы, на которые следует обратить внимание. Основной критерий – это качество продукции и его стоимость
Не стоит обращать внимание на прибор учёта электроэнергии, цена которого значительно ниже, чем у других моделей. Корпус прибора должен быть выполнен аккуратно. Торчащие по швам излишки пластика, как и его неравномерный цвет, должны насторожить покупателя. А приобретать электросчётчики нужно только в проверенных специализированных магазинах.
В частных домах можно собрать трёхфазный щит довольно аккуратноФОТО: drive2.ru
Что касается технических характеристик, то основное внимание необходимо обратить на два параметра – тип работы прибора и его конструктивное исполнение
Разделение электросчётчиков по типу работы
Выбор между аналоговым или электронным прибором учёта электроэнергии остаётся полностью за потребителем. Конечно, первый вариант является более простым и, как следствие, имеет меньшую стоимость. Однако впоследствии расходы по счетам могут быть выше по причине отсутствия возможности учёта с разделением тарифов.
Электронные модели на сегодняшний день более востребованы. Они позволяют экономить средства на разнице стоимости электроэнергии в дневное и ночное время. Переплатив при покупке, пользователь получает возможность платить меньше впоследствии. Но если планируется установка прибора учёта на подачу электроэнергии в помещение, где все работы производятся только днём, то многотарифное оборудование устанавливать будет невыгодно и даже убыточно.
Многотарифный счётчик «Энергомера»ФОТО: shuchin.deal.by
Конструктивное исполнение электросчётчиков: особенности некоторых моделей
Не все знают, что трёхфазные счётчики электроэнергии могут включаться в цепь по-разному. В бытовых электросетях, где нагрузки не слишком велики, используются приборы учёта прямого включения. Это привычная всем коммутация, при которой питание проходит непосредственно через счётчик.
Прямое включение электрического счётчикаФОТО: pro100electrik.ru
На предприятиях, где нагрузка бывает очень высока, используют приборы учёта косвенного включения. Их коммутация отличается. Для того, чтобы подключить такой электросчётчик, на токоведущие шины устанавливаются катушки трансформаторов, от которых провод уже идёт на сам прибор учёта. Таким образом, счётчик электроэнергии напрямую не контактирует с токоведущим проводником.
Косвенное включение счётчикаФОТО: eraelektro.ru
Какой же прибор выбрать?
Хоть чаще всего желающего установить счетчик буквально ставят в известность о том, какая именно модель для этого требуется и согласовать ее замену весьма проблематично, не взирая на очевидное ее несоответствие требованиям, но все же стоит освоить азы критериев, которым должен соответствовать трехфазный счетчик по своим характеристикам.
Выбор счетчика начинается с вопроса его подключения — через трансформатор или напрямую в сеть, что можно определить по максимальному току. Счетчики прямого включения имеют токи порядка 5-60/10-100 ампер, а полукосвенного — 5-7,5/5-10 ампер. Строго согласно этим показаниям подбирается и счетчик — если ток 5-7,5А, то и счетчик должен быть аналогичным, но никак не 5-10А, например.
Во вторую очередь обращаем внимание на наличие профиля мощности и внутреннего тарификатора. Что это дает? Тарификатор позволяет счетчику регулировать тарифные переходы, фиксировать график нагрузки за любой временной промежуток. А профиль — фиксирует, регистрирует и сохраняет значения мощности за период времени
А профиль — фиксирует, регистрирует и сохраняет значения мощности за период времени.
Для наглядности рассмотрим характеристики трехфазного счетчика на примере его многотарифной модели:
Следует взять на заметку, что на сегодняшний день широко распространены трехфазные счетчики для однофазных сетей и наоборот: когда в трехфазную сеть подключают сразу три однофазных.
Класс точности определяется в значениях от 0,2 до 2,5. Чем больше это значение, тем больше процент погрешности. Для жилых помещений самым оптимальным считается класс 2.
- значение номинальной частоты: 50Гц
- значение номинального напряжения: В, 3х220/380, 3х100 и другие
Если при применении измерительного трансформатора вторичное напряжение равно 100В, требуется счетчик такого же класса напряжения (100В), а также трансформатор
значение полной мощности, потребляемой напряжением: 5 ВА, а активной мощности — 2Вт
- значение номинального-максимального тока: А, 5-10, 5-50, 5-100
- максимальное значение полной мощности, потребляемой током: до 0,2ВА
- включение: трансформаторное и непосредственное
- регистрация и учет активной энергии
Кроме этого, важен диапазон температурных показателей — чем он шире, тем лучше. Средние значения находятся в пределах от минус 20 до плюс 50 градусов.
Также следует обратить внимание на срок эксплуатации(зависит от модели и качества счетчика, но в среднем это 20 -40 лет) и межпроверочный интервал (5-10 лет). Большим плюсом будет и наличие встроенного электросилового модема, с помощью которого происходит экспорт показателей по силовой сети. А журнал событий позволяет нотировать изменения, касающиеся динамики напряжения, активной и реактивной энергии и прямо транслировать их на компьютер или соответствующий коммуникационный центр
А журнал событий позволяет нотировать изменения, касающиеся динамики напряжения, активной и реактивной энергии и прямо транслировать их на компьютер или соответствующий коммуникационный центр
Большим плюсом будет и наличие встроенного электросилового модема, с помощью которого происходит экспорт показателей по силовой сети. А журнал событий позволяет нотировать изменения, касающиеся динамики напряжения, активной и реактивной энергии и прямо транслировать их на компьютер или соответствующий коммуникационный центр.
И самое главное. Ведь выбирая счетчик, мы в первую очередь думаем об экономии
Так вот, чтобы действительно сэкономить на электроэнергии, следует обратить внимание на наличие тарифов. По этому признаку счетчики бывают одно-, двух- и многотарифные. Например, двухтарифные заключаются в комбинации позиций «день-ночь«, непрерывно сменяющие друг друга по графику «7 утра -11 ночи; 11 ночи -7 утра» соответственно
Стоимость электроэнергии по ночному тарифу на 50% ниже дневного, поэтому имеет смысл эксплуатировать приборы, требующие много энергии(электродуховки, стиральные и посудомоечные машины и пр.) именно в ночное время
Например, двухтарифные заключаются в комбинации позиций «день-ночь«, непрерывно сменяющие друг друга по графику «7 утра -11 ночи; 11 ночи -7 утра» соответственно. Стоимость электроэнергии по ночному тарифу на 50% ниже дневного, поэтому имеет смысл эксплуатировать приборы, требующие много энергии(электродуховки, стиральные и посудомоечные машины и пр.) именно в ночное время.
Счётчики АСКУЭ: устройство и виды
Основным элементом АСКУЭ является электросчётчик. Он считает потребляемую абонентом электроэнергию, служащую основным источником информации для системы.
Рынок электротехнической продукции предлагает покупателям три вида приборов учёта электрической энергии:
Индукционные. Первые среди считающих устройств, они сегодня уступают место современным многофункциональным приборам. Так как не отвечают всё возрастающим требованиям. А при подключении к АСКУЭ требуют дополнительной аппаратуры.
Принцип действия индукционного счётчика основан на подсчёте оборотов алюминиевого диска, вращающегося под воздействием магнитных полей, создаваемых токовой катушкой.
Электронные. Именно такие «умные» счётчики дали возможность организовать процесс автоматизации учёта электроэнергии и остальных энергоресурсов. Они имеют электронные датчики, считывающие сигнал с токопроводов, в дальнейшем преобразующиеся в счётные импульсы. Такие приборы обладают широкими возможностями. Умеют не только подсчитывать расход киловатт-часов, но и измерять текущие параметры электрической сети: напряжение, силу тока, частоту и другое.
Интеллектуальным центром электронных средств учёта служит микропроцессор, на который можно воздействовать программными средствами и перенастраивать его.
Гибридные. Сочетают измерительно-вычислительные элементы индукционных средств учёта с компонентами электронных счётчиков.
Кроме того, приборы бывают однофазные и трёхфазные, отличаются классом точности, номинальным напряжением и имеют разное назначение (многотарифные, эталонные счётчики).
Несомненным достоинством счетчиков АСКУЭ является возможность мгновенной передачи информации в прямом и обратном направлении:
- Поток от счётчика к оператору: данные электрического учёта, сигналы о нарушении в работе, вызванные вскрытием, магнитным воздействием, дефектом или отказом.
- Поток от оператора к счётчику: включение, отключение, изменение тарифного плана. При необходимости и оснащённости — финансовую информацию в виде счетов на оплату текущей задолженности.
Однако это накладывает и строгие требования к приборам учёта. Электрические счётчики АСКУЭ обязаны:
- Соответствовать ГОСТам.
- Быть в списке Государственного реестра.
- Иметь необходимый класс точности.
- Согласовываться с организацией-поставщиком электрической энергии.
В чём преимущества АСКУЭ по сравнению с традиционным энергоучётом
Автоматизированная система коммерческого учёта электроэнергии позволяет обеспечить точность и прозрачность взаиморасчётов между поставщиками и потребителями, а также реализует:
- точное измерение параметров поставки и потребления энергоресурса;
- непрерывный автоматический сбор данных с приборов учёта с отправкой на сервер и визуализацией в личном кабинете;
- ведение контроля за энергопотреблением в заданных временных интервалах;
- постоянное накопление и долгосрочное хранение данных даже при выключенном электропитании приборов учёта;
- быструю диагностику данных с возможностью выгрузки информации за текущий и прошлый периоды;
- анализ структуры энергопотребления с возможностью её корректировки и оптимизации;
- оперативное выявление несанкционированных подключений к сети энергоснабжения или безучётного потребления;
- фиксацию даже незначительных отклонений всех контролируемых параметров;
- возможность прогнозирования значений величин энергоучета на кратко-, средне- и долгосрочный периоды;
- удалённое отключение потребителей от сети с возможностью обратного включения.
Как следствие из вышеназванных факторов, внедрение АСКУЭ способствует энергосбережению, благодаря чему система в среднем окупает себя в пределах одного года.
Пора уже внедрять дистанционный способ снятия показаний приборов учета и автоматизированную обработку данных. Для этого у ресурсоснабжающих организаций есть все возможности.
Александр Варфоломеев, заместитель председателя комитета Совета Федерации по социальной политике
Таким образом, Правительство России однозначно отвечают на вопрос, нужна ли АСКУЭ. Проблемы, которые оно оставляет поставщикам электроэнергии, промышленным потребителям, управляющим компаниям и ТСЖ, сводятся к выбору оптимального оборудования для её проектирования и внедрения.
С точки зрения возможностей оптимизации учёта и энергопотребления, которые даёт АСКУЭ, минусы у системы практически отсутствуют. Они, конечно, есть, и связаны с конкретным её воплощением. Так, основными недостатками монтажа системы проводных АСКУЭ являются высокая стоимость и риск обрыва сети. Среди минусов беспроводных решений на базе GSM-протоколов следует выделить необходимость инсталляции сим-карты в каждый прибор учёта, высокую стоимость модемов, нестабильность сигнала при размещении счётчиков внутри железобетонных зданий или металлических шкафов.
Эти проблемы снимают решения для «умных домов» на базе ZigBee, М-Bus и Z-Wawe, однако радиус их действия (до 50 м) требует подключения дополнительных ретрансляторов, что увеличивает стоимость установки АСКУЭ и, соответственно, срок её окупаемости.
Как показывает анализ и сравнение современных технологий автоматизации энергоучёта, самым экономичным решением для внедрения АСКУЭ является технология LPWAN. Автоматизированная система, выстроенная по этой технологии не нуждается в дополнительном оборудовании: каждый прибор учёта одновременно является устройством сбора и передачи данных (средний уровень структуры АСКУЭ). При этом, его стоимость не намного превышает розничную цену обычного умного счётчика с аналогичными характеристиками.
Система «СТРИЖ» использует технологию LPWAN с радиусом действия 10 км, без концентраторов и ретрансляторов.
Система автоматизации учета электроэнергии для МКД, РСО и СНТ
В продолжение статьи:
Устройство и принцип работы
Для учёта электрической энергии постоянного тока выпускают приборы постоянной величины, которые применяют только на предприятиях, эксплуатирующих мощное оборудование. Они выпускаются небольшими партиями и в бытовых целях не применяются.
Синусоидальной гармонической формы приборы переменного тока выпускают для учёта энергии с однофазной и трёхфазной системой напряжения.
К основным элементам, которые находятся внутри корпуса аппарата, относится:
- клеммная колодка;
- панель жидкокристаллического дисплея (ЖКИ);
- органы передачи информации и управления работой;
- измерительные трансформаторы;
- печатная плата с твердосплавными элементами;
- защитный кожух.
Внутренний алгоритм работы однофазных и трёхфазных приборов одинаковый. Через трансформаторные датчики поступают сигналы на входы микросхемы — преобразователя. С выхода микросхемы частотный сигнал поступает на вход микроконтроллера. Он складывает все пришедшие импульсы для получения количества энергии в киловатт-час.
Накопленная энергия записывается во флеш-память и выводится на монитор. Если напряжение в сети исчезает, то в памяти сохраняется информация о накопленной энергии. Она считывается микроконтроллером, а затем выводится на индикатор после восстановления напряжения. Счёт прибор продолжает с этой величины.
Для такого алгоритма нужно менее одного килобайта памяти микроконтроллера. Дисплей может быть 6−8-разрядный 7-сегментный ЖКИ и управляется контроллером.