Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

"Электрик Инфо" - онлайн журнал про электричество. Теория и практика. Обучающие статьи, примеры, технические решения, схемы, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой.
 


Схемы подключения | Принципиальные схемы | Электроснабжение
Розетки и выключатели | Автоматы защиты | Кабель и провод | Монтаж электропроводки Ремонт электротехники | Молодому электрику

Электрик Инфо » Электрические приборы и устройства » Как устроен и работает электронный счетчик электроэнергии
Количество просмотров: 168829
Комментарии к статье: 9


Как устроен и работает электронный счетчик электроэнергии


Основное назначение этого прибора сводится к постоянному измерению потребляемой мощности контролируемого участка электрической схемы и отображению ее величины в удобном для человека виде. Элементная база использует твердотельные электронные компоненты, работающие на полупроводниках или микропроцессорных конструкциях.

Такие приборы выпускают для работы с цепями тока:

1. постоянной величины;

2. синусоидальной гармонической формы.

Приборы учета электроэнергии постоянного тока работают только на промышленных предприятиях, эксплуатирующих мощное оборудование с большим потреблением постоянной мощности (электрифицированный железнодорожный транспорт, электромобили…). В бытовых целях они не используются, выпускаются ограниченными партиями. Поэтому в дальнейшем материале этой статьи их рассматривать не будем, хотя принцип их работы отличается от моделей, работающих на переменном токе, в основном конструкцией датчиков тока и напряжения.

Электронные счетчики мощности переменного тока изготавливаются для учета энергии электрических устройств:

1. с однофазной системой напряжения;

2. в трехфазных цепях.

Конструкция электронного счетчика

Вся элементная база располагается внутри корпуса, снабженного:

  • клеммной колодкой для подключения электрических проводов;

  • панелью ЖКИ дисплея;

  • органами управления работой и передачи информации от прибора;

  • измерительными трансформаторами;

  • печатной платой с твердотельными элементами;

  • защитным кожухом.

Внешний вид и основные пользовательские настройки одной из многочисленных моделей подобных устройств, выпускаемых на предприятиях республики Беларусь, представлен на картинке.

Внешний вид электронного счетчика

Работоспособность такого электросчетчика подтверждается:

  • нанесенным клеймом поверителя, подтверждающим прохождение метрологической поверки прибора на испытательном стенде и оценке его характеристик в пределах заявленного производителем класса точности;

  • ненарушенной пломбой предприятия энергонадзора, ответственного за правильное подключение счетчика к электрической схеме.

Внутренний вид плат подобного прибора показан на картинке.

Платы электронного счетчика

Здесь нет никаких движущихся и индукционных механизмов. А наличие трех встроенных трансформаторов тока, используемых в качестве датчиков с таким же количеством явно просматриваемых каналов на монтажной плате, свидетельствуют о трехфазной работе этого устройства.

Электротехнические процессы, учитываемые электронным счетчиком

Работа внутренних алгоритмов трехфазных или однофазных конструкций происходит по одним и тем же законам, за исключением того, что в 3-х фазном, более сложном устройстве, идет геометрическое суммирование величин каждого из трех составляющих каналов.

Поэтому принципы работы электронного счетчика будем преимущественно рассматривать на примере однофазной модели. Для этого вспомним основные законы электротехники, связанные с мощностью.

Ее полная величина определяется составляющими:

  • активной;

  • реактивной (суммы индуктивной и емкостной нагрузок).

Активная и реактивная составляющие мощности, используемые в электронном счетчике

Ток, протекающий по общей цепи однофазной сети, одинаков на всех участках, а падение напряжения на каждом ее элементе зависит от вида сопротивления и его величины. На активном сопротивлении оно совпадает с вектором проходящего тока по направлению, а на реактивном отклоняется в сторону. Причем на индуктивности оно опережает ток по углу, а на емкости — отстает.

Электрические соотношения между током и напряжением, используемые в электронном счетчике

Электронные счетчики способны учитывать и отображать полную мощность и ее активную и реактивную величину. Для этого производятся замеры векторов тока с напряжением, подведенных на его вход. По значению отклонения угла между этими входящими величинами определяется и рассчитывается характер нагрузки, предоставляется информация обо всех ее составляющих.

В различных конструкциях электронных счетчиков набор функций неодинаков и может значительно отличаться своим назначением. Этим они кардинально выделяются от своих индукционных аналогов, которые работают на основе взаимодействия электромагнитных полей и сил индукции, вызывающих вращение тонкого алюминиевого диска. Конструктивно они способны замерять только активную или реактивную мощность в однофазной либо трехфазной цепи, а значение полной — приходится вычислять отдельно вручную.

Принцип измерения мощности электронным счетчиком

Схема работы простого прибора учета с выходными преобразователями показана на рисунке.

Структурная схема электронного счетчика с выходными преобразователями

В нем для замера мощности используются простые датчики:

  • тока на основе обычного шунта, через который пропускается фаза цепи;

  • напряжения, работающего по схеме широко известного делителя.

Сигнал, снимаемый таким датчиками, мал и его увеличивают с помощью электронных усилителей тока и напряжения, после которых происходит аналогово-цифровая обработка для дальнейшего преобразования сигналов и их перемножения с целью получения величины, пропорциональной значению потребляемой мощности.

Далее производится фильтрация оцифрованного сигнала и вывод на устройства:

  • индикации;

  • интегрирования;

  • передачи измерений;

  • дальнейшего преобразования.

Применяемые в этом схеме входные датчики электрических величин не обеспечивают измерения с высоким классом точности векторов тока и напряжения, а, соответственно, и расчет мощности. Эта функция лучше реализуется измерительными трансформаторами.

Схема работы однофазного электронного счетчика

В ней измерительный ТТ включен в разрыв фазного провода потребителя, а ТН подключен к фазе и нулю.

Структурная схема электронного однофазного счетчика

Сигналы с обоих трансформаторов не нуждаются в усилении и направляются по своим каналам на блок АЦП, осуществляющий преобразование их в цифровой код мощности и частоты. Дальнейшие преобразования выполняет микроконтроллер, осуществляющий управление:

  • дисплеем;

  • электронным реле;

  • ОЗУ — оперативным запоминающим устройством.

Через ОЗУ выходной сигнал может передаваться дальше в канал информации, например, с помощью оптического порта.

Функциональные возможности электронных счетчиков

Низкая погрешность измерения мощности, оцениваемая классом точности 0,5 S или 02 S разрешает эксплуатировать эти приборы в целях коммерческого учета использованной электроэнергии.

Конструкции, предназначенные для замеров в трехфазных схемах, могут работать в трех или четырехпроводных электрических цепях.

Электронный счетчик может непосредственно подключаться к действующему оборудованию или иметь конструкцию, позволяющую использовать промежуточные, например, высоковольтные измерительные трансформаторы. В последнем случае, как правило, осуществляется автоматический перерасчет измеряемых вторичных величин в первичные значения тока, напряжения и мощности, включая активную и реактивную составляющие.

Счетчик фиксирует направление полной мощности со всеми ее составляющими в прямом и обратном направлении, хранит эту информацию с привязкой ко времени. При этом пользователю можно снимать показания энергии по ее приращению за определенный период времени, например, текущие или выбранные из календаря сутки, месяц или год либо — накоплению на определенное назначенное время.

Фиксация значений активной и реактивной мощности за определенный период, например, 3 или 30 минут, как и быстрый вызов ее максимальных значений в течение месяца значительно облегчает анализ работы энергетического оборудования.

В любой момент можно просмотреть мгновенные показатели активного и реактивного потребления, действующего тока, напряжения, частоты в каждой фазе.

Наличие функции многотарифного учета энергии с использованием нескольких каналов передачи информации расширяет условия коммерческого применения. При этом создаются тарифы для определенного времени, например, каждого получаса выходного либо рабочего дня по сезонам или месяцам года.

Для удобства работы пользователя на дисплее выводится рабочее меню, между пунктами которого можно перемещаться, используя рядом расположенные органы управления.

Электронный счетчик электроэнергии позволяет не только считывать информацию непосредственно с дисплея, но и просматривать ее через удаленный компьютер, а также осуществлять ввод дополнительных данных или их программирование через оптический порт.

Защита информации

Установка пломб на счетчик производится в два этапа:

1. на первом уровне доступ внутрь корпуса прибора запрещается службой технического контроля завода после изготовления счетчика и прохождения им государственной поверки;

2. на втором уровне пломбирования блокируется доступ к клеммам и подключенным проводам представителем энергоснабжающей организации или энергонадзора.

Все события снятия и установки крышки оборудованы сигнализацией, срабатывание которой фиксируется в памяти журнала событий с привязкой ко времени и дате.

Система паролей предусматривает ограничение пользователей к доступу информации и может содержать до пяти ограничений.

Нулевой уровень полностью снимает ограничения и позволяет просматривать все данные местно или удаленно, синхронизировать время, корректировать показания.

Первый уровень пароля дополнительного доступа предоставляется работникам монтажной или эксплуатационной организации систем АСКУЭ для наладки оборудования и записи параметров, не оказывающих влияние на коммерческие характеристики.

Второй уровень пароля основного доступа назначается ответственным работником энергонадзора на счетчике, прошедшем наладку и полностью подготовленном к работе.

Третий уровень основного доступа дается работникам энергонадзора, осуществляющим снятие и установку крышки со счетчика для доступа к его клеммным зажимам или проведению удаленных операций через оптический порт.

Четвертый уровень предоставляет возможности установки аппаратных ключей на плату, удаление всех установленных пломб и возможность работы через оптический порт для усовершенствования конфигурации, замены калибровочных коэффициентов.

Приведенный перечень возможностей, которыми обладает электронный счетчик электроэнергии, является общим, обзорным. Он может выставляться индивидуально и отличаться даже на каждой модели одного производителя. 

Популярные публикации:

Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Электрические приборы и устройства

Подписывайтесь на наш канал в Telegram: Домашняя электрика 



Поделитесь этой статьей с друзьями:


Другие статьи с сайта Электрик Инфо:

  • Приборы учета электроэнергии — виды и типы, основные характеристики
  • 10 преимуществ электронных счетчиков электроэнергии по сравнению с индукцио ...
  • Что умеют современные счетчики электроэнергии
  • Установка и подключение счетчика электроэнергии: как подключить правильно
  • Самые распространенные схемы включения однофазных и трехфазных электросчетч ...
  • Про электронные счетчики и АСКУЭ для "чайников"
  • Как правильно выбрать электросчетчик
  • Как снять показания счетчика электроэнергии
  • Возможности компенсации реактивной энергии в быту с помощью Saving Box
  • Основные виды конструкций трансформаторов
  • Категория: Электрические приборы и устройства

    Цифровая электроника, Электрические измерения, Счетчик электроэнергии

      Комментарии:

    #1 написал: Николай |

    Если в электронном счетчики используется микроконтроллер, то, наверное, есть специалисты, которые могут вмешаться в его работу и перепрограммировать с выгодой для себя. Сейчас людей интересующихся программированием и хорошо разбирающихся в этой области полно. Думаю, что и электронные счетчики им по зубам. Хотя, следует признать, что возможностей повлиять на показания старых индукционных счетчиков электроэнергии всегда тоже было много. Даже книжка была с описанием 100 способов. А в интернете, так вообще информации много.

      Комментарии:

    #2 написал: Санек |

    Спасибо большое Вам за познавательную статью)) Работаю в сфере АСКУЭ и узнал много нового для себя!

      Комментарии:

    #3 написал: аскуэшник |

    Тут автор написал, что в трёхфазном счётчике идёт геометрическое суммирование величин каждого из трёх каналов.
    Это неверно. Одноимённые величины каждой из фаз суммируются арифметически. Геометрически - в пределах фазы.

      Комментарии:

    #4 написал: Андрей |

    Уважаемый автор, нарисуйте пожалуйста правильную векторную диаграмму, а то у Вас обратное чередование векторов напряжений на рисунке.

      Комментарии:

    #5 написал: Александр |

    Хочу спросить у разбирающихся людей, Ситуация сделующая: Начал мерцать (т.е. информация на нем то появлялась то исчезала) дисплей счетчика, через какоето время вообще потух. Вызвал электриков, пришли сняли счетчик, заменили на новый, а через пару недель выставили пятерной счет за потребленнуэ электроэнергию ссылаясь на то, что показания счетчика на дисплее отображались не верно, что делалась какаято экспертиза которая показала бОльшие значения потребления. Подскажите плиз, это вообше в принципе возможно? я имею ввиду, - От туда можно достать такую информацию, или мне просто от фонаря придумали какуюто цифру и выставили счет?

      Комментарии:

    #6 написал: Петрович |

    Была такая проблема. Списался с заводом изготовителем счетчика , и оказывается, что не все имеют право влезь в счетчик. Так как счетчик мой я его и о правил на завод. Там выявили вмешательство после снятия. Суд, и теперь "умные" электрики лишены лицензии, контора закрыта. Деньги пока шли разборки, не платил принципиально.
    Вобщем примерно пол года длилась эпопея. Новый счетчик(вернее подключение) оформил на ребенка( можно на любого не принципиально). Правда пришлось подключать прокуратуру и потребнадзор.
    Правда сам бывший технический инспектор по энергетики.

      Комментарии:

    #7 написал: Михаил |

    Электронный счетчик электроэнергии - это устройство, которое измеряет потребление электроэнергии в доме или офисе и выводит информацию о потреблении на дисплей. В отличие от механических счетчиков, которые используют вращающиеся диски для измерения потребления, электронные счетчики используют микропроцессоры и электронные компоненты для измерения и обработки данных.

    Основные компоненты электронного счетчика электроэнергии включают в себя:

    1. Трансформатор тока - компонент, который измеряет ток в электрической цепи и преобразует его в низкочастотный сигнал, который затем обрабатывается счетчиком. АЦП (аналого-цифровой преобразователь) - компонент, который преобразует низкочастотный сигнал, полученный от трансформатора тока, в цифровой сигнал, который может быть обработан микропроцессором.

    2. Микропроцессор - компонент, который обрабатывает данные, полученные от трансформатора тока и АЦП, и вычисляет потребление электроэнергии.

    3. Память - компонент, который хранит данные о потреблении электроэнергии.

    4. Дисплей - компонент, который отображает информацию о потреблении электроэнергии.

    Работа электронного счетчика электроэнергии заключается в измерении тока, проходящего через электрическую цепь, и умножении этого значения на напряжение, чтобы определить потребляемую мощность. Микропроцессор обрабатывает эти данные и вычисляет потребление электроэнергии на основе установленной тарифной структуры. Информация о потреблении выводится на дисплей, который может быть считан пользователем. Кроме того, электронные счетчики электроэнергии могут иметь дополнительные функции, такие как хранение данных и передача информации через сеть связи.

      Комментарии:

    #8 написал: Nick Alex |

    Интересно, а почему у них нет защиты от помех? - типа "клетки Фарадея", даже от усиленного сигнала детского "воки-токи", современные счётчики останавливаются.

      Комментарии:

    #9 написал: Иваныч |

    Пять копеек от практика - потребителя. Перепрограмирование микроконтролера уже услуга. Ценник от 35т.р. урезает  50-50 ил и30-70, зависит от жадности. Спецов мало, большинство импульсники и дешево и сердито. опять жадность.Все от политики энэргетиков , спасибо им за наше счастливое действительное.

    Присоединяйтесь к нам в социальных сетях:

    ВКонтакте | Facebook | Одноклассники | Электрик Инфо на Яндекс Дзен

     

    Популярные разделы сайта:

    Электрика дома  Электрообзоры  Энергосбережение
    Секреты электрика Источники света Делимся опытом
    Домашняя автоматика Электрика для начинающих
    Практическая электроника Электротехнические новинки
    Андрей Повный - все статьи автора



    Copyright © 2009-2024 Электрик Инфо - Electrik.info, Андрей Повный
    Вся информация на сайте предоставлена в ознакомительных и познавательных целях.
    За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет.
    Перепечатка материалов сайта запрещена.