Устройство счетчика индукционного электроэнергии: Особенности устройства индукционного счетчика электроэнергии

Принцип работы электросчетчика: импульсный, индукционный и трехфазный

Первые приборы учета электроэнергии появились в 19 столетии. Объяснить это можно массовыми исследованиями электромагнетизма, которые проводили ученые. Сегодня электросчетчики делятся на несколько видов и устанавливаются во всех помещениях, где люди потребляют электричество. Основная его задача – стабилизировать и при правильном использовании свести к минимуму оплату за коммунальные услуги.

Содержание

  1. Классификация приборов учета электроэнергии
  2. Устройство и принцип работы электросчетчика
  3. Принципиальная схема электросчетчика

Классификация приборов учета электроэнергии

Различные виды электросчетчиков

Все счетчики для электроэнергии классифицируются по видам в зависимости от типа подключения, конструктивных особенностей и измеряемых величин. Приборы делятся на прямо включаемые в силовую магистраль и устройства, которые подсоединяются к электрической цепи при помощи измерительных трансформаторов.

В зависимости от конструктивных особенностей электрические счетчики делятся на следующие виды:

Электрические счетчики классифицируют на несколько видов по измеряемым величинам и по количеству тарифов. В первом случае приборы учета бывают однофазными и трехфазными, во втором – одно- и двухтарифными.

Устройство и принцип работы электросчетчика

Устройство индукционного счетчика

Чтобы в режиме реального времени и непрерывно производить учет активного энергопотребления переменного тока, требуется устанавливать однофазные или трехфазные индукционные приборы учета. Если же важен учет постоянного тока, который широко распространен на железной дороге и всех видах электротранспорта, монтируют электродинамические приборы учета.

Индукционные электрические счетчики оснащены диском, изготовленным из алюминия, при потреблении ресурса этот подвижный элемент вращается из-за вихревых потоков, созданных индукционными катушками. В данном случае встречаются две разные силы – магнитное поле индукционных катушек и магнитное поле вихревых токов. Образованные в результате токи протекают в цепи параллельной нагрузки. Каждая катушка оснащена сердечником, который намагничивается переменным током. Воздействие непрерывного переменного тока приводит к тому, что полюса электромагнитов постоянно изменяются. Это приводит к прохождению между ними магнитного поля. Именно оно тянет за собой алюминиевый диск, образуя вращение.

Скорость вращения диска прямо пропорциональна величине токов, находящихся в обеих катушках. При производстве электросчетчиков применяются простые соединительные приемы из механики, благодаря чему вращающийся диск связан с цифровыми показаниями на панели.

Учет потребляемого ресурса основывается на прямом напряжении напряжения и тока. Все данные подаются на индикатор, в усовершенствованных моделях данные сохраняются в памяти устройства.

Последние годы люди все чаще отдают предпочтение электронным двухтарифным конструкциям. Непрерывно увеличивающийся спрос объясним следующим перечнем достоинств:

  • Приборы более точно считывают информацию, что позволяет сократить расходы на оплату коммунальных услуг.
  • В сравнении с механическими электросчетчиками они имеют компактные размеры и более привлекательный внешний вид.
  • Автоматически переключаются на дневной и ночной тарифы, участие человека не требуется. Еще на этапе производства прибор программируют на два временных интервала – с 07:00 до 23:00 и с 23:00 до 07:00.
  • Усовершенствованные модели нуждаются в проверке один раз в течение 5-16 лет. Требуется такая проверка для правильности учета и начисления средств. Проверкой должна заниматься энергопоставляющая компания.

Первая проверка работоспособности устройства проводится еще в заводских условиях, дата обязательно должна быть указана в сопроводительной документации.

Среди недостатков двухтарифных приборов учета выделяют высокую стоимость и их ненадежность в сравнении с механическими аналогами. Как показывает практика, электронные модели чаще выходят из строя.

Принципиальная схема электросчетчика

Принципиальная схема счетчика электроэнергии на микросхеме AD7755

Схема работы всех видов электрических приборов не имеет принципиальных отличий, все они похожи.

Для замера мощности задействовано несколько простых датчиков:

  • Датчики напряжения, работа которых основывается на схеме известного делителя.
  • Датчики тока на основе обыкновенного шунта, сквозь который проходит фаза электрической магистрали.

Сигнал, который фиксируется этими датчиками, мал, поэтому его требуется усиливать при помощи электронных усилителей. Потом осуществляется аналогово-цифровая обработка для трансформации сигналов и их перемножения.

Следующие этапы – фильтрация оцифрованного сигнала и вывод на дисплей прибора данных:

  • интегрирования;
  • индикации;
  • передачи вычислений;
  • преобразование.

В этой схеме используемые входные датчики не способны обеспечить измерения высокого класса точности векторов, следовательно, и расчет мощности.

Если требуется высокая точность измерений, схему дополнительно оснащают специальными измерительными трансформаторами.

Если в сравнении рассматривать принципиальную схему работы однофазного электронного прибора учета, в ней дополнительно ТН подсоединен к нулю и фазе, а ТТ – неотъемлемая составляющая разрыва фазного провода. Поскольку сигналы поступают из двух трансформаторов, дополнительное усиление сигнала не требуется. Все дальнейшие преобразования выполняет микроконтроллер, он осуществляет управление дисплеем, оперативным запоминающим устройством и электронным реле. Выходной сигнал через ОЗУ может дальше передаваться в информационный канал.

Назначение, устройство, принцип работы счетчиков электрической энергии

Назначение, устройство, принцип работы

Для учета электрической энергии, выработанной на станциях и переданной потребителям, применяют счетчики электрической энергии. Их устанавливают на шинах генераторного напряжения, на отходящих линиях и на стороне НН понизительных подстанций потребителей. Для учета активной энергии применяют однофазные типов СО, СОУ или трехфазные индукционной системы типов САЗ (САЗУ), а для реактивной энергии — счетчики типов СР4 (СР4У). В обозначениях счетчиков буквы и цифры означают: С — счетчик, О — однофазный, А — активной энергии, Р — реактивной энергии, У — универсальный, 3 и 4 — для трех- и четырехпроводных сетей.
Обмотки счетчиков рассчитаны на включение непосредственна в сеть и через измерительные трансформаторы тока и напряжения. Счетчики для непосредственного включения изготовляются на 5, 10, 20, 30 и 50 А, а через трансформаторы тока — до 2000 А, вторичный номинальный ток счетчика при этом для всех случаев будет 5 А. Номинальные напряжения счетчиков для обмоток непосредственного включения: 127, 220 и 380 В, а через трансформаторы напряжения—100 В. При наличии трансформаторов счетчики можно подключать к шинам станций с рабочими напряжениями 500, 600 В или 3, 6, 10 и 35 кВ.
На однофазных трансформаторных подстанциях мощность 4 — 10 кВ-А, напряжением 6—10/0,23 кВ устанавливают счетчик активной энергии СО2М. Его присоединяют к трансформатору тока, установленному за однофазным трансформатором, поэтому он учитывает всю электроэнергию, проходящую через трансформатор. Счетчик имеет подогрев — тепловое сопротивление ПЭ-75.
На однотрансформаторных подстанциях потребителей напряжением 6—10/0,4 кВ, мощностью 100—250 кВ-А устанавливают трехфазные индукционные счетчики активной энергии типов СА4У или СА4И. Счетчики электроэнергии предназначены для четырехпроводной цепи и имеют семь выводов: по два для подключения к каждому из трех трансформаторов тока и один для подключения к нулевому проводу. Такие счетчики устанавливаются со стороны низкого напряжения силового трансформатора до шин, к которым подключены отходящие низковольтные линии, поэтому они учитывают всю электроэнергию, пропускаемую трансформатором.
Конструктивно механизм счетчика монтируется на литой стойке, расположенной в прямоугольном стальном или пластмассовом цоколе, закрывается пластмассовой крышкой. Универсальные счетчики имеют на лицевой стороне крышки съемный щиток и устройство для его опломбирования. Счетчики выпускаются, классом точности 2,0 за исключением счетчиков реактивной энергии непосредственного включения, которые имеют класс точности 3,0.
Устройство и принцип их работы рассмотрим на примере однофазного счетчика типа С0-2М (рисунок 1).
В пластмассовом корпусе расположен стальной сердечник 1, снабженный обмоткой напряжения. Она выполнена из большого числа витков провода малого диаметра и включается в цепь параллельно. Токовая обмотка 4 намотана на сердечник 5 и состоит из малого числа витков провода большого диаметра. Эта обмотка включается в цепь последовательно и рассчитана на номинальный ток 5 А. Между сердечниками имеется воздушный зазор, в котором может свободно вращаться алюминиевый диск 3, закрепленный на оси 2. Для регулировки счетчика служит установленный на стальной скобе постоянный магнит 7. Выводы обмоток подключаются к четырем клеммам б счетчика, которые закрываются крышкой и пломбируются.

Рисунок 1 – Электрический счетчик

При включении счетчика по его обмоткам текут токи, создающие магнитный поток в воздушном зазоре. Этот поток пересекает алюминиевый диск и индуктирует в нем вихревые токи. Взаимодействие токов в диске с магнитным потоком в обмотках вызывает появление механической силы, приводящей диск во вращение. Диск связан зубчатой передачей со счетным механизмом счетчика, дающим показания в кВт • ч.
В схеме включения однофазного счетчика (рисунок 2, а) фазный провод подключается к первой клемме Г (генераторный зажим), а нулевой провод — к третьей клемме Г. Провода, отходящие к электроприемникам, подключаются ко второй и четвертой клеммам, обозначенным буквой Н (нагрузка).
Для измерения расхода электроэнергии в трехфазных электроустановках можно воспользоваться тремя однофазными счетчиками, включенными в каждую фазу по схеме, приведенной на рисунок 2, б. При этом расход энергии определяется как сумма показаний трех счетчиков. Значительно удобнее, однако, пользоваться трехфазными счетчиками, которые представляют собой три однофазных счетчика, собранных в одном корпусе и имеющих общий счетный механизм.

Рисунок 2 – Схемы включения счетчиков:
а — однофазного, б — трёх однофазных в трёхфазную сеть, в — трехфазного

В схеме включения трехфазного трехэлементного счетчика типа СА4 (рисунок 2, в) три фазы подаются на зажимы Г, трехфазная нагрузка подключается на зажимы Н, а на зажимы О подается нулевой провод.
Схемы включения всегда приводятся на обратной стороне крышки счетчика любого типа, закрывающей контакты.
Токовая обмотка счетчика для установки в квартире рассчитана на номинальный ток 5 А, но в современных жилых домах имеются большие многокомнатные квартиры, которые потребляют значительно большую силу тока. В целом же по дому токовая нагрузка может доходить до нескольких сотен ампер. Ясно, что в цепь с такими токами счетчики непосредственно включать нельзя. Для понижения переменного электрического токи большой силы до значения, удобного для измерения стандартными измерительными приборами, предназначен трансформатор тока, или измерительный трансформатор.
Трансформатор тока типа ТК-20 (рисунок 3) имеет стальной сердечник 2 с обмотками. Первичная обмотка 3 с выводами Л1 и Л2 выполнена из провода большого сечения, рассчитанного на ток, который необходим для нормальной работы электроустановки. Вторичная обмотка 4 и выводы И1 и И2 вторичной обмотки подключены к клеммнику 1. Она имеет такое количество витков, чтобы при номинальном токе первичной обмотки в ней индуктировался ток 5 А.

Рисунок 3 – Трансформатор тока ТК-20

Трансформаторы тока выпускаются с разными коэффициентами трансформации: 10/5, 15/5, 20/5 А и применяются в зависимости от величины рабочего тока потребителя.
В настоящее время планируется введение в эксплуатацию систем автоматического учета потребления энергии. Создание таких систем стало возможным благодаря разработке электронных счетчиков. Например, счетчики электрической активной энергии электронные прямого включения типа «Энергия — 9» предназначены для учета электрической активной энергии в однофазных цепях переменного тока частотой 50 Гц, в зависимости от исполнения по одному или нескольким дифференцированным во времени тарифам.
Счетчики, в зависимости от исполнения, обеспечивают также:
— формирование базы данных, содержащей измерительную информацию;
— передачу интерфейсными каналами измерительной информации, хранимой в базе данных, устройствам учета электрической энергии высшего уровня.
Область применения счетчиков – учет электрической энергии на промышленных (мелкомоторных) предприятиях и в коммунально бытовой сфере в условиях применения дифференцированных во времени тарифов на электрическую энергию.
Счетчики, имеющие последовательный интерфейс и телеметрический импульсный выход могут быть применены в автоматизированных системах учета и контроля электрической энергии.

Схемы включения

В схеме включения однофазного счетчика совместно с трансформатором тока (рисунок 4, а) первичная обмотка трансформатора Л1 — Л2 включена последовательно в линейный провод с большим током, а токовая обмотка счетчика подключена ко вторичной обмотке трансформатора тока (выводы И1 — И2). Как и в обычной схеме, обмотка напряжения должна быть подключена к фазному и нулевому проводу. С этой целью на схеме между выводами Л1 и И1 сделана перемычка, а третий зажим счетчика соединен с нулевым проводом.
Схемы включения трех однофазных, а также одного трехфазного счетчика совместно с трансформаторами тока приведены на рисунок 4, 6, в.
В случае, если счетчик работает с трансформатором тока, для определения действительного расхода электроэнергии необходимо расход, показанный счетчиком, умножить на коэффициент трансформации измерительного трансформатора.

Рисунок 4 – Схемы включения счетчиков с трансформаторами тока:
а — однофазного, б—трехфазного, в — трех однофазных в трехфазную сеть

[Решено] Какое из следующих утверждений является недостатком Ele

Какое из следующих утверждений является недостатком электромеханического счетчика энергии индукционного типа?

1. Имеют нелинейные весы

2. Утюг отсутствует

3. Он может измерять только величины переменного тока

4. Они могут потреблять значительное количество энергии

  1. Только 2 и 3
  2. 1, 2 и 3
  3. 1, 3 и 4
  4. Только 1 и 3

Вариант 3: 1, 3 и 4

Бесплатно

SSC JE: General Intelligence & Reasoning Бесплатный пробный тест

33 тыс. пользователей

20 вопросов

20 баллов

12 минут

Электромеханический счетчик энергии индукционного типа:

  • Это устройство, которое измеряет количество электроэнергии, потребляемой жилым помещением, предприятием или устройством с электрическим питанием.
  • Это широко известный и наиболее распространенный тип устаревшего счетчика электроэнергии.
  • Он состоит из вращающегося алюминиевого диска, установленного на шпинделе между двумя электромагнитами.
  • Скорость вращения диска пропорциональна мощности, и эта мощность интегрируется за счет использования встречного механизма и зубчатых передач.
  • Он состоит из двух ламинированных электромагнитов из кремнистой стали, т. е. последовательных и шунтирующих магнитов.
  • Последовательный магнит несет катушку, состоящую из нескольких витков толстого провода, соединенных последовательно с линией, тогда как шунтирующий магнит несет катушку с множеством витков тонкого провода, подключенного к источнику питания.
  • Размыкающий магнит представляет собой постоянный магнит, который применяет силу, противоположную нормальному вращению диска, для перемещения этого диска в сбалансированное положение и для остановки диска при отключенном питании.

Преимущества:

  • Недорогие по сравнению с подвижными металлическими инструментами.
  • Отношение высокого крутящего момента к весу.
  • Подвижный элемент не имеет электрического контакта с цепью.
  • Меньше подвержены влиянию рассеянного магнитного поля.
  • Более точный в широком диапазоне нагрузок.
  • Хорошее демпфирование.

 

Недостатки:

  • Без надлежащих компенсационных мер в измерениях возникает значительное количество ошибок из-за изменений температуры, формы волны и частоты.
  • Индукционные счетчики могут использовать только для измерения переменного тока .
  • Они потребляют значительное количество энергии.
  • Имеют нелинейных шкал .

Скачать решение PDF

Поделиться в WhatsApp

Последние обновления SSC JE EE

Последнее обновление: 22 сентября 2022 г.

Комиссия по отбору персонала опубликовала допуск и статус заявки на экзамен I SSC JE EE 2022 9 ноября 2022 года для всех регионов. Документ I SSC JE будет проводиться с 14 ноября 2022 года по 16 ноября 2022 года. Кандидаты, успешно сдавшие экзамен, получат заработную плату в диапазоне от рупий до рупий. 35 400 / — до рупий. 1,12,400/-. Чтобы пройти успешный отбор, кандидаты могут обратиться к документам SSC JE EE за предыдущий год, чтобы оценить уровень и важные вопросы для экзамена.

История индукционных плит, счетчиков электроэнергии и энергопотребления в режиме ожидания

by Paula

Обновление за январь 2014 г.: Прежде чем вы продолжите чтение, я должен прояснить, что моя индукционная плита на самом деле НЕ потребляет то количество электроэнергии в режиме ожидания, которое указано в этой статье. В конце концов я отследил проблему до проблемы со счетчиком электроэнергии в режиме реального времени (RTD), также известным как мониторы электроэнергии, , который я использовал для контроля за потреблением электроэнергии. Счетчики электроэнергии с отображением в реальном времени плохо справляются с приборами с индуктивной нагрузкой, такими как индукционные плиты, и, следовательно, отображают неправильное, более высокое энергопотребление. Это подробно объясняется в сообщении в блоге обновлений, которое я написал позже, и дал ссылку в конце этой статьи. Я пишу это обновление, поскольку этот пост в блоге был прочитан более 35 000 раз за год, и многие читатели не читают обновление к статье, поэтому думают, что индукционные плиты действительно плохие. ОНИ НЕ! Поэтому, пожалуйста, если вы читаете эту статью, обязательно прочитайте следующую из этой серии, в которой объясняется, что на самом деле происходит.

Я не хочу удалять эту статью, так как многие люди находят эту статью, потому что они обнаружили ту же «проблему» при использовании счетчиков электроэнергии для контроля потребления, поэтому я хочу оставить историю такой, какой она была для меня, поэтому другие могут понять «проблему», которая на самом деле заключается в том, что монитор мощности не справляется с индуктивными нагрузками, а не с варочной панелью.

Ноябрь 2012

Я переехала в свой дом несколько лет назад и сразу же приступила к ремонту кухни, которая была в ужасном состоянии. Одним кухонным прибором, о котором я давно мечтал, была электрическая индукционная плита. На мой взгляд, это был гораздо более практичный прибор, чем его аналог, работающий на газе, со всеми его различными деталями, которые сложно поддерживать в чистоте, и этим постоянным, ноющим беспокойством о том, оставили ли вы газ включенным или нет. Что еще более важно, индукционная плита рекламируется как очень эффективный способ приготовления пищи, который примерно на 30% эффективнее, чем другие типы электрических плит. В то время они все еще были нишевым продуктом и были относительно дорогими по сравнению с газовыми и другими электрическими плитами, но я рассматривал их как инвестиции.

Итак, я пошел вперед и купил один у очень уважаемого немецкого производителя кухонной техники, и это была любовь с первого использования. На индукционной плите готовить одно удовольствие. Он мгновенно реагирует, у него стеклянная поверхность, которую легко протирать, вы не можете случайно оставить его включенным, и здесь нет неуклюжих ручек или кнопок, только простая, минималистичная, сенсорная панель управления, встроенная в само стекло. Несмотря на то, что это дорого, я ни на мгновение не пожалел о своей покупке, и я был уверен, зная, что я также сделал покупку с низким энергопотреблением (в то время я думал о том, когда я установлю PV, поэтому моя плита для приготовления пищи будет как стоимость, так и отсутствие углерода в конечном итоге).

Позже я тестировал для работы ряд продуктов «Отображение в реальном времени» (RTD). Это устройства, которые вы подключаете к своему счетчику электроэнергии, и которые предоставляют вам поминутную информацию о вашем потреблении электроэнергии. Затем я сделал именно то, что обычно делают люди при первой установке RTD: я обошел дом, выключая одно устройство за другим, чтобы точно увидеть, сколько энергии потребляют мои отдельные устройства и гаджеты.

Вскоре стало очевидно, что что-то использует довольно большое количество фоновой энергии, и я не мог легко это отследить! Все, что было подключено к розетке, было выключено, включая холодильник с морозильной камерой, и все еще оставалось остаточное потребление около 70-80 Вт (Вт). В конце концов я дернулся — единственное, что я не выключил из сети, — это индукционная плита. К счастью, красный изолирующий выключатель для варочной панели легко доступен, и как только я его выключил, мой RTD показал почти ноль.

Представьте мой шок?! Моя замечательная, казалось бы, энергоэффективная индукционная плита сжигала огромное количество энергии, хотя якобы абсолютно ничего не делала! Я был в ужасе и проверил, а затем еще раз перепроверил свои выводы с помощью целого ряда термометров сопротивления, имевшихся в моем распоряжении. Все они показывали одни и те же плохие новости — моя любимая плита была очень расточительна в режиме «ожидания».

При среднем потреблении 75 Вт и, по моим подсчетам, если вычесть в среднем один час фактического использования в день, что довольно много, в режиме ожидания в течение 23 часов в день, моя плита потребляла 1,8 кВтч/день. Это стоило мне, при средней цене за единицу электроэнергии 14,5 пенсов, почти 100 фунтов стерлингов в год на эксплуатацию, когда она не приносила ничего полезного!

Другой вывод заключался в том, что, поскольку все мое годовое потребление электроэнергии составляло всего приблизительно 1800 кВтч в год (рассчитано на основе моего счета за электроэнергию), моя плита, пока она «стояла на холостом ходу», отвечала за одну треть всего моего потребления электроэнергии.

Мое «хитрое» решение этой проблемы заключалось в том, чтобы постоянно выключать плиту на разъединителе, как на ночь, так и выходя из дома каждый день. Это работало хорошо около двух недель, но после этого моя плита внезапно перестала работать! Ничего не оставалось, как вызвать инженера, и, к счастью, моя плита была еще на гарантии. Пришел инженер и выразил удивление, что такое новое, обычно надежное устройство может внезапно просто так «капутать». Я действовал настолько невинно, насколько мог, и не раскрывал, что выключал его каждый день, так как догадался, что это могло привести к аннулированию гарантии. Он починил его, и я решил, что было бы не слишком разумно продолжать выключать его ежедневно, тем более, что мой гарантийный срок подходил к концу, поэтому я просто решил проглотить чрезвычайно высокие эксплуатационные расходы.

Прокрутить вперед до настоящего дня. С момента установки фотоэлектрических панелей более года назад я тщательно отслеживаю как потребление электроэнергии, так и производство с помощью моего термометра сопротивления Wattson с поддержкой фотоэлектрических модулей, который дает мне графическую разбивку общего использования по минутам, часам, дням и месяцам. Что я заметил за последние двенадцать месяцев, так это постепенное увеличение моего типичного ежедневного потребления электроэнергии; даже несмотря на то, что мы не добавили в ассортимент никаких новых приборов и как всегда осторожны с нашим использованием. Так, например, вместо типичного общего потребления в 1 800 кВт·ч/год я теперь смотрю примерно на 2 200 кВт·ч/год за последние 12 месяцев, согласно моему счетчику отображения реального времени Wattson.

Моей первой мыслью было, что наш 6-летний холодильник с морозильной камерой стал работать хуже, поэтому я проверил это — не в этом радость. Я также проверил наше базовое потребление (с выключенной плитой), когда мы уезжали в отпуск на неделю, и оно оказалось разумным – 1,6 кВтч/день. Затем мы прошлись по дому, выключая по одному продукту, чтобы посмотреть, сможем ли мы определить виновника, но все равно не повезло! Пока, да, как вы уже догадались, мы не подошли к плите. Теперь я привык к модели потребления варочной панели 70-80 Вт, поэтому ожидал увидеть такой уровень снижения, но представьте мой шок еще раз, когда RTD-метр упал примерно на 150 Вт, когда мы его выключили?! Мы тщательно проверили это, и когда мы в следующий раз ушли, мы оставили плиту включенной, чтобы проверить фоновое потребление. Конечно же, фоновое использование, отслеживаемое RTD, в течение 24 часов, когда никого не было дома, но с оставленной плитой, составляло около 5,5 кВтч. Это означает, что сейчас он потребляет около 1200 кВтч/год на холостом ходу, и по необъяснимым причинам производительность устройства внезапно ухудшилась?

Увеличение в течение года и новая годовая схема потребления электроэнергии в 2200 кВтч означает, что моя плита теперь отвечает за более половины всего моего потребления электроэнергии и обходится мне в 150 фунтов стерлингов в год, при этом я абсолютно ничего не делаю, кроме ждет, когда я приду и включу его через сенсорную панель управления.

При такой чрезвычайно высокой эксплуатационной стоимости я подумал, что посмотрю в Интернете, стоит ли покупать новую, действительно эффективную модель, но проблема в том, насколько я могу установить, что ни один производитель в настоящее время не показывает энергопотребление функции «в режиме ожидания» в общедоступных сведениях о продуктах для варочных панелей.