какие счетчики используются для учета электроэнергии
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
Как выбрать счётчик электроэнергии?
Электрический счётчик используется для учёта расхода электричества. Именно от него разводят провода внутри комнат, поэтому важно подобрать правильное и надёжное устройство.
В статье мы расскажем, как выбрать счётчик электроэнергии и на что нужно обратить внимание при покупке.
Виды электросчётчиков
По типу учёта:
Электронный счётчик соответствует современным требованиям точности и может быть рассчитан на несколько тарифов. Например, отдельно учитывать дневные и ночные показатели электроэнергии.
Индукционный (механический) счётчик недорогой, но с низким классом точности. Использовался в постройках старого типа, сейчас повсеместно заменяется на электронный.
По типу установки:
Встраиваемый электрический счётчик монтируется в нишу вровень со стеной. Не выделяется в интерьере помещения.
Наружный счётчик подвешивается на стену в комнате, если нет возможности создать для него проём в бетонной стене.
Что важно учесть при выборе электросчётчика?
Количество фаз. Однофазный электросчётчик подходит для электросетей с напряжением 220 В. Чаще всего используется в квартирах, загородных домах, киосках или офисных помещениях. Трёхфазный счётчик используется в трёхфазных сетях, например, на промышленных заводах и предприятиях. Такие устройства подключаются к сети с напряжением 380 В.
Тарификация. Однотарифный счётчик учитывает электроэнергию вне зависимости от времени суток. Платить придётся по единому дневному тарифу. Многотарифный счётчик электроэнергии учитывает потребление электричества в дневное и ночное время отдельно. При этом ночью энергия дешевле, поэтому все электроприборы с высоким потреблением лучше включать после 22.00.
Максимальный и номинальный ток. Если вы меняете старый электросчётчик на новый, необходимо узнать величину максимального тока на панели. Новый счётчик лучше брать с небольшим запасом на случай непредвиденного скачка энергии. Например, для сетей до 40 А оптимален счётчик на 60 А, а для выше 40 А – 100 А.
Перед установкой нового счётчика в пустое помещение, необходимо рассчитать сумму энергопотребления всех приборов, а затем получившееся число увеличить в два раза. Вы можете сделать это самостоятельно или обратиться за проектом к специалистам. Если рабочий ток превысит максимальный, то электросчётчик выйдет из строя.
Класс точности. Для жилых помещений подходят аппараты второго класса точности, для офисов и предприятий – первого. Уровень точности старых индукционных счётчиков ниже второго класса, поэтому они подлежат замене.
Соответствие ГОСТу. Все счётчики должны быть внесены в Государственный реестр средств измерений РФ. Без сертификата соответствия энергосбытовая организация не примет показания электроэнергии и выставит счёт по фиксированному тарифу.
Способ крепления. Корпус счётчика может крепиться либо на DIN-рейку либо с помощью болтов. Счётчик на DIN-рейку позволяет быстро расположить прибор внутри щита отдельно или вместе с оборудованием. Крепление с помощью болтов считается более надёжным, защищено от смещений и потери контакта и используется при установке аппарата в наружный щиток.
Класс защиты IP. Первая цифра означает защищённость корпуса от попадания внутрь предметов или частиц пыли (0 – защиты нет, 6 – пыленепроницаемость). Вторая цифра говорит о защите от воды (0 – нет защиты, 9 – полностью герметичен и защищён от горячих струй воды). Чем выше цифра, тем лучше защита.
IP21, IP31 или IP32 подойдёт для квартиры, офиса или дачи. Эти электросчётчики не боятся пыли и влаги.
IP54, IP65 и IP66 подходит для улицы. Такой корпус оснащён резиновыми вставками на дверце и герметичными вводами для проводов.
Схемы, принцип работы, виды электросчетчиков
Уютная и комфортная жизнь ныне означает не только полный холодильник или погреб продуктов, но еще тепло среды обитания, ее освещение, наличие доступной воды и удобство использования элементарных вещей. К примеру, разведение огня в целях приготовления пищи. Все названое, на текущий момент обеспечивается энергоносителями — горячей водой в батареях, электричеством, газовым топливом в колонках и плитах.
Добыча названых элементов и доставка их конечному потребителю, в жизни обывателя возлагается на сторонние организации. Последнее автоматически назначает цену энергоносителю, связанную непосредственно с обслуживанием транспортной структуры и не конечной стоимостью изначального получения ресурса.
Решение вопроса о затраченном количестве того или иного элемента обеспечения, возлагается на различные счетчики, которые в зависимости от объема потребления электричества, тепла, воды или газа, производят учет расхода. Впоследствии названая информация становится основой предъявляемых счетов конечному потребителю.
В теле статьи будет рассмотрен принцип работы электросчетчика, как наиболее распространенного прибора учета. Он используется практически во всем жизненном пространстве человека, определяя затраченную энергию бытовыми приборами, освещением или промышленным оборудованием.
Разновидности
Существует много градаций, по которым различают приборы учета электроэнергии. Среди них:
Менее важным различием электросчетчиков, но использующихся в некоторых документах, можно назвать потребляемую мощность самим прибором учета. Он тоже расходует определенное количество энергии, необходимой для его работы.
Тем не менее, основополагающим различием стоит считать конструктивные особенности — индукционного типа электрический счетчик либо полностью электронный. От названого фактора зависит класс точности прибора, его функциональные возможности и количество учитываемых тарифов.
Индукционный счетчик «изнутри»:
В сущности, индукционные счетчики просты, дешевы и надежны. Их основа — механика и электрика. К сожалению, названный фактор вводит и определенные ограничения на возможности устройства. К примеру, без сильного усложнения конструкции, от прибора нельзя получить больших сервисных функций.
Электронные структурно сложнее и могут выполнять множество дополнительных действий, таких как отправка показаний удаленным образом, отключение линии потребления с пульта находящегося вдали от прибора, ведение нескольких тарифов цены электроэнергии в зависимости от времени суток. Кроме того, они обладают большей точностью, в отличие от предыдущего варианта прибора учета. И еще один фактор, которым безусловно хороши электронные счетчики — возможность ретроспективы. Суть ее в хранении показаний за несколько отчетных периодов. И названая информация легко доступна к получению, от конкретного устройства.
Потребление энергии в зависимости от времени суток:
Основа цифрового электросчетчика — полностью электронная схема, без движущихся механических элементов. В ней несколько микросхем, трансформаторы тока и миниатюрный компьютер управляющий всем перечисленным хозяйством. Последний называется микроконтроллером. Всё монтируется на единую плату еще на заводе, что исключает повреждение связей элементов в процессе эксплуатации.
Что учитывает прибор учета
Вне зависимости от того, как устроен электросчетчик, он в своей основе измеряет мощность потребителя, в зависимости от которой и производится расчет количества затраченной энергии за конкретный период времени. Сам показатель сопротивления (нагрузки) в сетях переменного тока, бывает активным и реактивным. А в корне суммы квадратов значений обоих видов потребления (формула — P=√ ((U I cosθ)2+ (U I sinθ)2) он дает полную мощность нагрузки цепи. Разница показателей в том, что при активной мощности выполняется какая-либо работа, а при реактивной, энергия впустую циркулирует между связанными элементами сети. Последний фактор возникает в тех случаях, когда к цепям переменного тока подключен конденсатор или катушка трансформатора.
Из-за своего устройства индукционные счетчики способны определять или активную нагрузку, или только реактивную, что использовалось некоторыми недобросовестными потребителями для искажения показаний в приборах учета старых моделей. Электронные оперируют обеими характеристиками, вычисляя полную мощность по специальной формуле, используя в качестве основы текущие характеристики нагрузки сети.
Индукционные счетчики
Внутреннее строение индукционного счетчика:
Основой функциональности у названых счетчиков служит физический закон магнитной индукции. В конструкции, для создания эффекта используются два электромагнита разной формы и ориентации относительно друг друга, для каждой фазы потребителя. Один из них подключен непосредственно к питанию сети, а второй в разрыв линии нагрузки. Генерируемые ими поля инициируют возникновение вихревых токов на диске из проводящего металла, за счет которых последний и приводится в движение, совершая обороты вокруг своей оси. Причем чем сильнее нагрузка на линию, к которой подключен один из генераторов поля, тем больше электронов скапливается на подвижном элементе, отчего он и вращается быстрее. В целях ограничения момента движения, — чтобы скорость не стала равна применяемой в электродвигателе — используется установленный рядом с поверхностью алюминиевого диска постоянный магнит.
На приведенном изображении видны магнитные поля, циркулирующие в процессе работы прибора. Они обозначены ФI, ФU1 и ФU2. Остальные элементы схемы указаны цифрами. Под номером 1 с обмоткой, отмеченной 2, идет электромагнит наведения. Якорь второго маркирован 3 с силовой линией 4, подключаемой к нагрузке. За 6 закреплен алюминиевый проводящий диск, 7 — ось, на которой он находится. 8 — редуктор, передающий вращательный момент на счетный механизм 9.
Устройство электросчетчика аналогичного плана настолько простое, что индукционные приборы учета электроэнергии изготавливались и применялись еще в 19 веке.
Электронные счетчики
Разрабатывались и даже выходили на рынок гибридные варианты приборов учета, содержащие дополнительную функциональность, интегрированную с обычным индукционным счетчиком. Речь идет о системах связи, хранения и удаленного управления. Они не прижились по причине слишком высокой сложности работы, приводящей к снижению общей надежности устройства.
Более простым вариантом стало изготовление прибора учета целиком с использованием электронных компонентов, в число которых входит и «умная» управляющая часть в лице микроконтроллера. Последний, мало того, что выполняет названные функции, так еще и обеспечивает много дополнительных возможностей. К примеру, делает расчет полной мощности нагрузки, используя поступающие данные об активных и реактивных затратах тока от соответствующих датчиков.
Блок-схема внутреннего устройства электронного счетчика:
Для каждой фазы используется своя комбинация трансформаторов тока и напряжения с сенсорами, показания которых поступают на вход микросхемы аналого-цифрового преобразователя, откуда уже в виде кодовых последовательностей идут в микроконтроллер. В свою очередь, он подсчитывает затраченный ток, выводя результат в киловатт-часах. Полученные значения отправляются дальше — на устройство отображения и систему связи (при наличии). Также происходит постоянное сохранение вычисленной информации в энергонезависимую память. Причем в определенные, указанные настройками периоды, микроконтроллер помещает суммарно накопленное потребление в отдельные ячейки, что позволяет получить график мощностей нагрузки за определенные промежутки времени.
Также на «умную» часть прибора учета ложится управление линией, ведущей к конечным клиентским устройствам электронного электросчетчика. Он может по удаленной или прямой команде отключить потребителей или выполнить действие в разрезе условия ограничения мощности. То есть, когда потребление на линии будет больше установленного предела. Названую функциональность обеспечивает непосредственно подключаемое к микроконтроллеру реле, управляющее разрывом линии питания клиентских устройств.
Внутренности электронного счетчика:
Схема электросчетчика в упрощенном варианте, представленном еще в устройстве от Texas Instruments, выглядит следующим образом:
На ней видны все основные элементы, включая трансформатор тока, отмеченный «CT», цифровое табло и обязательный тактовый генератор, нужный всем видам микроконтроллеров. Именно последний и задает скорость работы и время реакции у логической части.
В сущности, любой существующий электронный счетчик электроэнергии построен на тех же элементах, которые и указаны в приведенном приборе. Конечно с тем условием, что у разных производителей будет отличаться элементарная база и могут быть добавлены некоторые компоненты, расширяющие конечную функциональность.
Преимущества и недостатки конкретных видов приборов учета
Главное преимущество импульсных приборов учета: их простота, надежность и низкая цена. На этом плюсы оканчиваются. Механика изначально подвержена сторонним воздействиям и не обеспечивает нужного уровня точности. Не говоря уже о функциональном объеме. Главным из последнего можно назвать отсутствие автоматической передачи данных оператору-поставщику энергоносителя. Требуется непосредственное участие людей в процедуре съема показаний, отключении или активации устройства.
Снятие показаний работниками ЖКХ:
У электронного счетчика нет таких проблем. Отсутствуют движущиеся части, сложнее компоновка, наличествуют внутренние логические элементы. Все названое позволяет производить контроль работы счетчика удаленно, получая информацию о текущих показаниях в режиме онлайн и управлять самой подачей энергии потребителям. Последние две функции нужны не только управляющим компаниям, но и позволяют интегрировать прибор учета в систему «умного» дома, с целью предоставления информации потребителю. Который в свою очередь, может, к примеру, при условии наличия нужного программного обеспечения, выполнять не только контроль ситуации в общем, но и оплачивать счета в автоматическом режиме.
Кроме названых плюсов, можно вспомнить и о том, что физические принципы, заложенные в основу того, как работают счетчики аналогичного плана, не дадут осуществить искажение поступающих данных от устройств потребления методами, применяемыми в отношении импульсных приборов учета.
У цифровых счетчиков есть и минусы. В сущности, выход любого из элементов схемы приведет к его полной неработоспособности, что достаточно актуально из-за низкого качества применяемых деталей. На практике срок эксплуатации электронного счетчика ниже, чем у индукционного.
Подключение прибора учета электроэнергии
Рассмотрев функциональные принципы работы электронного счетчика, пора перейти к практической части. Речь пойдет о том, как производится правильная установка одно- и трехфазного прибора учета.
Схема монтажа в существующую энергосеть, непосредственно указана на корпусе устройства или его документации. Она различна для сетей 220 В и 380 В (соответственно — одной или трех фаз). В общем виде электросчетчик, вне зависимости от его вида (электронный или индукционный), — в том случае, если он предназначен для работы на одной фазе — подключается по следующей схеме:
Монтаж трехфазного счетчика электроэнергии, выполняется немного иначе:
Последовательность контактов разных моделей может отличаться.
Кроме того, есть частные случаи, когда электросчетчик соединяется с линией не напрямую, а через трансформаторы тока:
После установки прибора учета, (если конечно она не производится в интересах личной информативности) нужно обратиться к обслуживающему персоналу поставляющей электроэнергию организации. Последний выполнит проверку правильности соединения, снимет начальные показания прибора и зафиксирует его заводские данные. После проводится обязательное пломбирование устройства учета, с целью предотвращения последующего внесения изменений в схему подключения.
Примечания по классу точности
Ранее было упомянуто о классе точности электросчетчика. Обычно он указан на корпусе устройства и определяет, насколько последний чувствителен к линии потребления. Чем меньше значение, тем его показания точнее даже при малых нагрузках. Это и плюс, и минус прибора учета. Для контролирующих организаций – чем чувствительнее устройство, тем больше дохода. В отношении потребителей обратная картина. Никому не нужно, чтобы счетчик оценивал телевизор, микроволновую печь, стиральную машину или холодильник, находящиеся в режиме ожидания, когда они не выполняют никаких активных действий и расходуют только «каплю» электроэнергии.
Слева внизу на табло, в круге — класс точности устройства:
С практической стороны, нельзя устанавливать приборы учета ниже второго класса точности. Но такая чувствительность идеальна для бытовых целей. В случае организаций лучше использовать счетчик первого класса.