Типичный индукционный счетчик

Счетчик электрической энергии (счетчик электроэнергии, электрический счетчик, электросчетчик) ( англ. Electricity meter ) - Электрический измерительный прибор, средство учета потребленной электрической энергии переменного или постоянного тока.


1. История создания электрических счетчиков

1.1. Счетчик часов работы ламп

На завершающем этапе второй промышленной революции, с изобретением динамо-машины ( Аньош Йедлик в 1861 г., Вернер фон Сименс в 1867 г.) появилась возможность производить электроэнергию в больших количествах. Первой областью массового применения электричества стало освещение. Когда этот новый продукт - электроэнергию - начали продавать, возникла необходимость определить цену. Однако было неясно, в каких единицах следует вести учет и какие принципы измерения были бы удобными.

Первые электросчетчики

Первым электросчетчиком стал счетчик часов работы лампы Самюэля Гардинера (США), запатентованный в 1872 году. Он мерил время, в течение которого электроэнергия подавалась в точку поступления, при этом все лампы, подключенные к этому счетчика, контролировались одним выключателем. С появлением электрической лампочки Эдисона стало практиковаться разветвление цепей освещения, и такой счетчик вышел из употребления.


1.2. Самописцы потребления э / э

Электросчетчик доктора Арона
Файл: First kilowatt-hour meter.jpg
Первый электросчетчик. Разработанный Отто Bl?thy

Первый точный, самописец потребления электроэнергии разработал и запатентовал в 1883 году доктор Герман Арон. Компания General Electric представила первый образец на коммерческой основе в Великобритании в 1888 года.


1.3. Основа для создания индукционных счетчиков

В 1885 году итальянец Галилео Феррарис (1847-1897) сделал важное открытие, что два поля переменного тока, которые не совпадают по фазе, могут заставить вращаться сплошной ротор, такой как диск или цилиндр. В 1888 году, независимо от него, американец хорватского происхождения Никола Тесла (1857-1943) тоже обнаружил явление вращения электрического поля. Эти открытия стали основой для создания индукционных двигателей и открыли путь индукционным счетчикам.


1.4. Электрический счетчик для переменных токов

В 1889 году венгр Отто Титус Блати (1860-1939), работая на завод "Ганц" (Ganz) в г. Будапешт, Венгрия, запатентовал свой ​​"Электрический счетчик для переменных токов" (патент Германии № 52.793, патент США № 423.210).

Как описывается в патенте, "Этот счетчик, по сути, состоит из металлического вращающегося тела, такого как диск или цилиндр, на который действуют два магнитных поля, сдвинутые по фазе относительно друг друга. Этот сдвиг фаз является результатом того, что одно поле создается главным током, в то время как другое поле образуется за счет катушки с большой самоиндукцией, шунтирующей те точки цепи, между которыми измеряется потребляемая энергия. Однако магнитные поля не пересекаются в теле вращения, как в хорошо известном механизме Феррарис, а проходят сквозь разные его части, независимо друг от друга ".

С таким устройством Блати удалось достичь внутреннего смещения фаз почти ровно на 90 ?, поэтому счетчик отображал ватт-часа более-менее корректно. В счетчике использовался тормозной электромагнит для обеспечения широкого диапазона измерений, а также был предусмотрен циклометричний регистр. В том же году компания "Ganz" приступила к производству. Первые счетчики крепились на деревянной основе, делая 240 оборотов в минуту, и весили 23 кг. К 1914 году вес снизился до 2,6 кг.

В 1894 году Оливер Блекбурн Шелленбергер (1860-1898) разработал счетчик ватт-часов индукционного типа для компании "Вестингхаус" (Westinghouse). В нем катушки тока и напряжения располагались на противоположных сторонах диска, и два постоянных магнита замедляли движение этого диска. Этот счетчик тоже был большим и тяжелым, весом в 41 фунт. У него был барабанный счетный механизм.


1.5. Совершенствование

В последующие годы было достигнуто много усовершенствований:

  • уменьшение веса и габаритов,
  • расширение диапазона нагрузки,
  • компенсация изменения коэффициента нагрузки, напряжения и температуры,
  • устранение трения путем замены подпятников шарикоподшипниками, а затем двойными камнями и магнитными подшипниками,
  • а также продление срока стабильной работы за счет улучшения качественных характеристик тормозных электромагнитов и удаления масла из опоры и счетного механизма.

До очередного столетия, были разработаны трехфазные индукционные счетчики, использующие две или три системы измерения, установленные на одном, двух или трех дисках.

Типичный электронный счетчик. В данном случае - Меридиан, Киев

2. Единица измерения

Наиболее общепринятая единица измерения на электроэнергию киловатт-час, равной сумме энергии, которая используется при нагрузке в одном киловатт течение одной часа, или 3600000 Джоули.

3. Принцип действия индукционных счетчиков э / э

Принцип действия индукционных приборов учета заключается во взаимодействии магнитного поля напруговои и токовой катушек с вихревому токами, приводимые этими полями в алюминиевом диске.

Thomson electricity meter. Подключения токовых и напругових кругов электросчетчика

Ось прибора соединена со счетным механизмом, который измеряет частоту вращения диска. Частота вращения диска пропорциональна мощности нагрузки, а количество оборотов пропорционально количеству электрической энергии, проходящей через прибор. Передаточное число счетного механизма подобраны так, что показания счетчика соответствуют количеству использованной электроэнергии, выраженной в кВт ? час. Цифра, показывающая десятых части кВт ? ч, взятая в цветную рамку.



4. Виды

Современные электросчетчики
Современный двутарифный счетчик

Каждая марка электросчетчика рассчитана на определенный тип сети питания.

применяются для учета электроэнергии у потребителей, питание которых осуществляется однофазным током (в основном, бытовых). Для учета электроэнергии трехфазного тока применяются трехфазные счетчики.

Циферблат типового механического счетчика

Трехфазные счетчики можно классифицировать следующим образом. По роду измеряемой энергии - На счетчики активной и реактивной энергии. Зависимости от схемы электроснабжения, для которой они предназначены, - на трехпроводная счетчики, работающие в сети без нулевого провода, и четырехпроводные, работающих в сети с нулевым проводом.


5. Классификация счетчиков э / э

По способу включения счетчики можно разделить на 3 группы Счетчики непосредственного включения (прямого включения), Включаются в сеть без измерительных трансформаторов. Такие счетчики выпускаются для сетей 0,4 / 0,23 кВ на токи до 100 А.

Счетчики полу трансформаторного включения, Своими токовыми обмотками включаются через трансформаторы тока. Обмотки напряжения включаются непосредственно в сеть. Область применения - сети до 1 кВ.

Счетчики косвенного включения, Включаются в сеть через трансформаторы тока и трансформаторы напряжения. Область применения - сети выше 1 кВ. Счетчики косвенного включения изготавливаются двух типов.

Трансформаторные счетчики предназначены для включения через измерительные трансформаторы, имеющие определенные заранее заданные коэффициенты трансформации. Эти счетчики имеют десятичный пересчетных коэффициент.

Трансформаторные универсальные счетчики - предназначены для включения через измерительные трансформаторы, имеющие любые коэффициенты трансформации. Для универсальных счетчиков пересчетных коэффициент определяется по коэффициентам трансформации установленных измерительных трансформаторов.


6. Условные обозначения отечественных электросчетчиков

В зависимости от назначения счетчику присваивается условное обозначение. В обозначении счетчиков буквы и цифры означают: С - счетчик О - однофазный; Л - Активной энергии; Р - реактивной энергии; В - универсальный, 3 или 4 для трех-или четырехпроводной сети. Если на табличке счетчика поставлена ​​буква М, это означает, что счетчик предназначен для работы при минусовых температурах (до -15 ? С).


7. Примеры. Типы индукционных счетчиков

Согласно ГОСТ 6570-75 установлены следующие типы индукционных счетчиков: СО - активной энергии однофазные непосредственного или трансформаторного включения; СОУ - активной энергии однофазные трансформаторного включения универсальные; СА3 - трехфазные счетчики активной энергии непосредственного или трансформаторного включения в трипроводну систему; СА4 - трехфазные счетчики активной энергии непосредственного или трансформаторного включения в чотирипроводну систему; СР3 - трехфазные счетчики реактивной энергии непосредственного или трансформаторного включения в трипроводну систему; СР4 - трехфазные счетчики реактивной энергии непосредственного или трансформаторного включения в чотирипроводну систему; СА3У - счетчики активной энергии трехфазные трансформаторные универсальные трипроводни; СА4У - счетчики активной энергии трехфазные трансформаторные универсальные чотирипроводни; СР3У - счетчики реактивной энергии трехфазные трансформаторные универсальные трипроводни; СР4У - счетчики реактивной энергии трехфазные трансформаторные универсальные чотирипроводни.

Внутреннее строение электросчетчика

8. Класс точности счетчиков э / э

По класса точности учета электроэнергии индукционные счетчики активной энергии делятся на классы точности 0,5; 1,0; 2,0 и 2,5, а индукционные счетчики реактивной энергии - на классы 1,5; 2,0 и 3,0. Класс точности счетчика определяет наибольшую допустимую относительную погрешность счетчика в процентах при нормальных условиях работы.

9. Электросчетчики специального назначения

Счетчики активной и реактивной энергии, снабженные дополнительными устройствами, относятся к счетчикам специального назначения. Двух тарифные и много тарифные счетчики - применяются для учета электроэнергии, тариф на которую изменяется в зависимости от времени суток. Счетчики с предварительной оплатой - Применяются для учета электроэнергии бытовых потребителей, живущих, как правило, в отдаленных и труднодоступных населенных пунктах. Счетчики с фиксацией максимальной нагрузки - Применяются для расчетов с потребителями за двух прудовым тарифу (за потребленную электроэнергию и максимальная нагрузка). Примерные счетчики - ( эталоны) приборы учета электрической электроэнергии, с помощью которых осуществляется поверка счетчиков общего назначения.


10. Конструкция индукционных электросчетчиков

Корпус счетчика состоит из пластмассового цоколя, к которому стяжными винтами прикреплен пластмассовый кожух. На лицевой части кожуха находится проем, закрытый герметично закрепленным смотровым стеклом. Кожух электросчетчика устанавливается на цоколь направляющими отметинами в виде прямоугольных штампованных выпуклостей вверх. Подвижная часть счетчика представляет собой алюминиевый диск, литейно закреплен на дюралевой оси. Движение подвижной части происходит в направлении от детали, расположенной слева, в направлении справа. Движение диска передается на отсчетное устройство счетного механизма через передающую шестерню. Параллельный цепь состоит из П-образной сердцевины и Т-образной перемычки, на которую одета катушка напряжения. Соединения катушки напряжения с сетью осуществляется через шунтовой перемычку. Последовательную цепь (катушка тока) состоит из П-образной сердцевины и катушки. На паспортной таблице (щитке) нанесена в графической форме вся необходимая информация о данном тип электросчетчика. Паспортная табличка крепится двумя винтами с шайбами ​​шасси расчетного механизма. На диске нанесены стробоскопические знаки и цветовое пятно для отсчета частоты вращения диска. Счетный механизм состоит из счетного устройства роликового типа с пятью барабанчика, четыре из которых - прерывистого действия. Передача движения от шестерни к цифровым барабанов осуществляется через червячную передачу и шестерни. циферблат Шестеренками управляют перемещением роликовых барабанов, выводя цифровые значения в окнах щитка (паспортной таблички) в полный размер. Планки, розташовані по обидва боки обойми, утримують осі, на яких знаходяться ролики цифрових барабанів і трибки.


11. Стопори зворотного ходу і реверсивні лічильні механізми

Сучасні моделі електролічильників мають превентивні пристрої у вигляді стопорів зворотного ходу диска і реверсивні рахункові механізми. Облаштування рахункового механізму індукційного лічильника реверсивним пристроєм забезпечує повний облік витрати електроенергії, незалежно від напряму обертання диска. Стопор зворотного ходу унеможливлює обертання диска в зворотну сторону.

12. Системи дистанційного зчитування

Докладніше у статті Автоматизована система комерційного обліку електричної енергії

Діючими в Україні Правилами користування електричної енергії визначено, що:

Автоматизована система комерційного обліку електричної енергії (АСКОЕ) - сукупність об'єднаних в єдину функціональну метрологічно-атестовану систему локального устаткування збору і обробки даних засобів (засобу) обліку, каналів передачі інформації та пристроїв приймання, обробки, відображення та реєстрації інформації;

Локальне устаткування збору та обробки даних (ЛУЗОД) - улаштована з метою розрахунків за спожиту електричну енергію сукупність засобів обліку (або один засіб обліку), які забезпечують вимірювання, збір, накопичення, оброблення результатів вимірювань за відповідними періодами часу (формування первинної вимірювальної інформації) про обсяги і параметри потоків електричної енергії та значення споживаної потужності на окремій площадці вимірювання та мають інтерфейс передачі даних для роботи в складі автоматизованої системи комерційного обліку електричної енергії.


13. Вимоги до пломбування лічильників е/е

Відповідно до діючих в Україні Правил користування електричною енергією, "прилад обліку електроенергії повинен мати пломбу з відбитком повірочного клейма територіального органу Держспоживстандарту та пломбу з відбитком клейма або логотипу енергопостачальника".


14. Крадіжка електроенергії

Крадіжка електроенергії є одним з серйозних чинників дестабілізації внутрішнього енергоринку. Деякі споживачі свідомо порушують роботу приладів обліку електроенергії, підключаються поза обліком, зривають пломби і тому подібне. Існують три основні групи способів розкрадань електроенергії: механічні, електричні, магнітні.

14.1. Механічні способи розкрадань електроенергії

Механическое вмешательство в работу счетчика, которое может принимать различные формы, включая: сверление отверстий в корпусе, крышке или стекле счетчика; вставка (в отверстие) различных предметов типа пленки шириной 35 мм, иглы и т.д. для того, чтобы остановить вращение диска или сбросить показания счетчика ; перемещение счетчика из нормального вертикального в полу горизонтальное положение для того, чтобы снизить скорость вращения диска; самовольный срыв пломб, нарушения в центрирования осей механизмов (шестерен) для предотвращения полной регистрации расхода электроэнергии. Обычно механическое вмешательство оставляет след на счетчике, но его трудно обнаружить, если счетчик не будет полностью очищен от пыли и грязи и от опытным специалистом. К механическому способу хищения электроэнергии можно отнести достаточно широко распространены в Украине умышленные повреждения счетчиков бытовыми потребителями или хищения счетчиков, установленных на лестничных клетках жилых домов. Как показал анализ, динамика умышленных разрушений и хищения счетчиков практически совпадает с наступлением холодов при недостаточном централизованном отоплении квартир. В данном случае разрушения и хищения счетчиков следует рассматривать как своеобразную форму протеста населения против неспособности местных администраций обеспечить нормальные жилищные условия.


14.2. Электрические способы хищений электроэнергии

Наиболее распространенным в Украине электрическим способом хищений электроэнергии являются так называемые "набросы" на выполненную голым проводом воздушную линию. Достаточно широко используются также такие способы как:

  • инвертирование фазы тока нагрузки;
  • применение различного типа "отмоточных трансформаторов" для частичной или полной компенсации тока нагрузки с изменением ее фазы;
  • шунтирование токовой цепи счетчика - установка так называемых "закороток";
  • заземление нулевого провода нагрузки;
  • нарушение чередования фазного и нулевого проводов в сети с заземленной нейтралью питающего трансформатора.

Если счетчики включаются через измерительные трансформаторы, могут применяться также:

  • отключение токовых цепей трансформаторов тока;
  • замена нормальных предохранителей трансформаторов напряжения на перегорели т.д.

14.3. Магнитные способы хищения электроэнергии

Применение магнитов с внешней стороны счетчика может повлиять на его характеристики. В частности, можно при использовании индукционных счетчиков старых типов с помощью магнита замедлить вращение диска. В настоящее время [ Когда? ] новые типы счетчиков производители стараются защитить от воздействия магнитных полей.


14.4. Ответственность за хищение э / э

За хищение электроэнергии предусмотрена ответственность в виде штрафов (возмещение нанесенных убытков), административная ответственность, а также и уголовная. Согласно статье 188 - 1 Уголовного кодекса Украины "Похищение электрической или тепловой энергии путем ее самовольного использования" лицо, совершившее преступление, наказывается лишением свободы сроком до 3 лет.

15. Украинские производители счетчиков и официальные представительства зарубежных производителей

  1. Телекарт-Прибор [1]
  2. Элстер Украины. [2]
  3. ОАО "Меридиан" [3]
  4. ПО "Киевприбор" [4]
  5. ГП "Новатор" [5]

16. Смотрите также

Источники


Технологии Это незавершенная статья по технологии.
Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив ее.