Принцип работы электросчетчика
план-конспект занятия по теме

Счетчики электрической энергии

Приборы учета электрической энергии – это разнообразные электрические счетчики, позволяющие определять расход потребленной энергии, как на производстве, так и в быту.

Первые приборы для учета электрической энергии появились в конце 19 века, когда удалось превратить электричество в продукт потребительского спроса. Стандартизация счетчиков развивалась параллельно совершенствованию систем освещения.

В настоящее время существует множество устройств по подсчету расхода электроэнергии, которые классифицируют по виду измеряемых параметров, по типу включения в электросеть, по виду конструкционного исполнения.

По виду измеряемых параметров электросчетчики бывают однофазные и трехфазные.

По типу включения в электросеть аппараты делятся на счетчики прямого подключения к сети и подключения через трансформатор.

По конструкционному исполнению счетчики бывают индукционные – электромеханические, электронные и гибридные. 

Устройство индукционного счетчика

1 — токовая катушка (обмотка)

2 — катушка (обмотка) напряжения

3 — счетный механизм в виде червячной передачи

4 — постоянный магнит для создания торможения (плавности) хода диска

5 — алюминиевый диск

Фi — магнитный поток, который создается током нагрузки

Фu — магнитный поток, который создается током в катушке напряжения

: магнитное поле катушек воздействует на легкий алюминиевый диск с вихревыми токами, наведенными магнитным полем катушек. Число оборотов диска, находится в прямо пропорциональной зависимости от количества потребленной энергии.

У аналоговых приборов множество недостатков и поэтому они вытесняются современными цифровыми приборами. К недостаткам индукционных аппаратов относят: значительные погрешности в учете, невозможность дистанционного снятия показаний, работа по одному тарифу, неудобства в эксплуатации и установке.

Устройство, в котором ток и напряжение оказывают действие на электронные элементы и создают на выходе импульсы, количество которых зависит, от потребленной электроэнергии называются электронными счетчиками. Учет электрической энергии с помощью таких устройств удобнее, надежнее, создает невозможность краж электроэнергии и условия дифференцированного тарифного учета.

Редко используются гибридные устройства, которые представляют приборы смешанного типа с индукционной или электронной измерительной частью, с механическим устройством вычислений. 

Правила учета электрической энергии определяются договорными взаимоотношениями между снабжающей компанией и потребителем и принимают во внимание интересы обеих сторон.

Требования к устройствам, осуществляющим подсчет израсходованной электроэнергии, являются многосторонними и должны обеспечивать точность и достоверность расхода электричества, доступность и открытость измерений не только при ее потреблении, но и при производстве, распределении и передаче. Все эти положения отражены в правительственных законодательных актах.

Например, в законе РФ «Об обеспечении единства измерений» прослеживаются правовые нормы единства измерений, регулируются отношения юридических и физических лиц с управляющими государственными органами.

Для нашей страны на современном этапе важно рационально использовать энергетические ресурсы. Поэтому были написаны правила к организации и устройству узлов учета энергии.

Узел учета электрической энергии представляет собой аппарат, который хранит собранные данные о потребленной энергии на данном участке сети. Работает, такой счетчик, на дистанционном управлении. Информация с него снимается в желаемый момент времени. Текущие сведения о количестве потребленной электроэнергии за любой временной промежуток всегда доступны.

Узел учета электрической энергии монтируется и устанавливается в соответствии с разработанными правилами. Цель установки счетчика, такого типа – это точные сведения о потребленной электроэнергии, исключение случаев ее воровства.

Узел учета состоит, из электронного счетчика с импульсным выходом, который размещается в специальном шкафу. Если прибор включается через трансформатор, в шкафу располагается испытательная панель. В шкафу же крепится устройство для передачи данных на специальный диспетчерский пункт, а также автомат нагрузки. Узел учета энергии, расположен в шкафу со специальным замком с надежным реле, который передаст информацию об открытии шкафа на пункт обслуживания. 

Обслуживающая организация определяет особенности правил проведения различных воздействий на узел учета электрической энергии.

На производствах существуют системы учета потребленной электроэнергии. Их необходимо создавать, когда нужно знать не только количество израсходованной энергии, но и динамику ее потребления в течение суток. При этом устанавливается прибор, у которого есть возможность отражать профиль нагрузки по времени суток.

Устройства такого типа могут учитывать электроэнергию по тарифным зонам, как, реактивную так и активную нагрузку. Стоимость таких аппаратов значительно больше, чем цена обычных счетчиков, поэтому их использование должно быть экономически и технически обоснованным.

Чтобы считывать показания с табло счетчика, ранее пользовались фонариком, чтобы цифры были хорошо видны. На новых приборах имеются специальные сенсоры на светодиодах, которые после прикосновения высвечивают все измеряемые характеристики. При создании системы автоматизированного учета, все счетчики объединяются в одну систему и подключаются к компьютеру.

Встроенный модем, позволяет не прокладывать километры сигнальных проводов для передачи информации по силовым линиям. Информация будет передана другим, более дешевым способом. Но надо иметь в виду, что если на территории производства расположены, например, сварочные линии, сталеплавильные установки, то от импульсных помех в сетях, может произойти потеря данных. Система технического учета потребленной электроэнергии должна быть оснащена счетчиками одного типа, так как приборы учета от разных производителей пока просто несовместимы. 

В связи с появлением энергоемкого бытового оборудования (кондиционеров, электроплит, СВЧ – печей) старые счетчики электроэнергии, решили поменять на новые приборы, которые могут выдерживать большие токовые нагрузки. Современные электросчетчики рассчитаны на нагрузки тока до 45 – 65 ампер. Класс точности у прежних счетчиков электрической энергии составлял 2,5, допуская погрешность в измерениях на 2,5% в ту и другую сторону. У новых счетчиков повысили класс точности измерений до 2 и даже до 0,5.

Старые счетчики не подлежат поверке и ремонту, они утилизируются, как только заканчивается срок прежней поверки (интервал между поверками -16 лет).

Замена устройства учета электроэнергии в частных домах и квартирах производится за счет потребителя. Существует постановление правительства о замене счетчиков, такими приборами у которых класс точности измерений 2 и выше.

Электронные счетчики в системах технического         учета

В статье приведены практические рекомендации по созданию систем технического учета электроэнергии на предприятии с использованием современных электронных счетчиков.

Проблема покупки электронного счетчика учета электроэнергии подобна импульсному сигналу с большой скважностью: основной массы людей она не касается, а для работников энергослужб – задача со многими неизвестными. Для новых точек учета ситуация облегчается тем, что в проекте на организацию расчетного учета, как правило, закладывается тип счетчика. Но предписание энергоснабжающей организации на замену старых индукционных счетчиков на современные счетчики менее конкретно.

Еще менее конкретно звучит требование вашего руководителя на создание системы учета внутри предприятия. Его можно сформулировать в короткой фразе: “Чтоб было дешево и все контролировало”. Системы технического учета действительно очень эффективны. Они позволяют получить объективную информацию по потреблению энергии, но только при разумном подхода к созданию системы.

Получив задание, специалисты-энергетики сразу начинают искать подходящие счетчики и ... “тонут” в разнообразии моделей, изготовителей и технических характеристик электронных устройств. Поэтому начинать нужно с проекта: например, определения количества точек учета. Нужно знать способ включения счетчика (прямое или трансформаторное), трехфазная или однофазная нагрузка, наличие интерфейсных выходов и еще ряд параметров для построения автоматизированной системы сбора информации. Когда в этих вопросах наступит ясность, можно приступать к выбору счетчиков.

Конечно, создание систем технических учета можно поручит специализированным фирмам, но при этом наиболее сложную часть работы придется выполнять все равно вам: ведь кто может лучше знать особенности работы оборудования предприятия? И нужно быть готовым к тому, что стоимость затрат на создание системы удвоится. Вряд ли это обрадует руководство.

Итак, выбор счетчика. Для систем технического учета обычно применяют однонаправленные (только потребление) счетчики активной электроэнергии. Необходимость учитывать потребление реактивной энергии возникает редко. Но ситуация резко осложняется, если необходимо знать не только общее количество энергии, потребленной объектами или установками, но и ее динамику по времени суток. В таких случаях необходим счетчик, способный регистрировать суточный профиль нагрузки.

Счетчики с возможностью регистрации профиля нагрузки – это старшие модели в сериях всех производителей. Они имеют широкий перечень возможностей, в том числе учет энергии по тарифным зонам активной и реактивной энергии. Такие счетчики стоят заметно дороже малофунциональных, поэтому их применение должно быть технически и экономически обоснованным.

Немаловажным свойством является удобство ручного считывания показаний счетчиков.Счетчики торговой марки “Элвин” имеют оптические сенсоры на светодиодах. С помощью двух органов управления нажатием пальца можно получить полный доступ ко всем измеряемым параметрам. Счетчики “Энергия” серии СТК имеют клавиатуру телефонного типа. Для счетчиков других типов требуется дополнительный фонарик, что не всегда удобно.

При создании автоматизированного технического учета счетчики через интерфейсные выходы соединяются в единую систему и подключаются к компьютеру. При компактном размещении точек технического учета (до 500 метров) достаточно счетчиков синтерфейсом типа “токовая петля”. На более протяженных объектах система строится на счетчиках, имеющих выход в протоколе RS-485. В отдельных случаях для связи с удаленными объектами применяют GSM модемы.

Очень интересную особенность имеют счетчики “Меркурий” фирмы «Инкотекс», Москва. В ряде изделий есть исполнения со встроенными PLC-модемом для передачи информации по силовым электрическим линиям. Вместо того, чтоб опутывать территорию предприятия километрами сигнальных проводов, они позволяют через электропроводку передавать данные на рабочее место энергетика.

Но и здесь необходимо быть внимательным: если на территории используется оборудование, создающее большие помехи в электрической сети, например сварочные линии, СВЧ-установки, сталеплавильные дуговые установки, то в этих условиях есть опасность потери данных. Даже самый изощренный алгоритм кодирования информации не сможет устоять в условиях мощных импульсных помех в сети от подобного оборудования.

И еще одно пожелание, которым часто пренебрегают при монтаже счетчиков: монтаж необходимо выполнять с использованием контрольной (измерительной) клеммной колодки. Часто, при работе систем технического учета, счетчики разных модификаций приходится менять местами. Или ставить устройства с более мощным набором функций. На отдельных проблемных объектах иногда подключают анализаторы параметров электрической сети, чтобы выявить характер помех и получить развернутую информацию об электрооборудовании. Все эти работы легко и безопасно выполняются при наличии колодок.

Последняя рекомендация касается программного обеспечения. Практически все производители счетчиков предлагают свои программы для организации систем учета. К сожалению, они совершенно несовместимы с приборами учета других производителей. Поэтому системы учета необходимо строить на счетчиках одного типа. Лучший вариант – это счетчики «Меркурий», для которых программы поставляются бесплатно.