XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

В настоящее время каждому современному человеку известно понятие - электрического счетчика. Практически в каждом доме стоит счетчик электрической энергии. Но мало кто представляет, что представляет это устройство.

Галилео Феррарис в 1885 году открыл явление вращения сплошного ротора в несовпадающих по фазе переменных полях, что спустя 4 года послужило базой для изобретения счетчика электроэнергии венгерским инженером-машиностроителем Отто Титус Блати в 1889 году, работающего на заводе "Ganz". В том же году завод начал производство счетчиков электроэнергии, в которых использовался электромагнит, замедляющий движение диска, таким образом, счетчик на тот момент делал 240 оборотов в минуту и весил 23 кг. В течение последующих 15 лет менялись конфигурации и модификации счетчиков электроэнергии, вес которых на тот момент уже снизился до 2,6 кг, менялись коэффициенты нагрузки, расширялись пределы измерений и были разработаны трехфазные счетчики электроэнергии. Относительно недавно появились электронные счетчики электроэнергии, которые стремительно вытесняют с рынка индукционные. Данные счетчики сегодня могут считать активную и реактивную энергию, фиксировать мгновенные значения напряжения и тока, регистрировать события, отправлять параметры по GSM, GPRS, Ethernet и силовым линиям, имеют автономный источник питания и все это направлено на создание удобных условий обслуживания электрических систем и сетей.

Таким образом, электронным счётчиком сегодня называют интеллектуальное микропроцессорное устройство, предназначенное для контроля и учета потребляемой электроэнергии, преобразующее аналоговые сигналы от датчиков тока и напряжения в цифровые величины, на основании которых вычисляется мощность, потребляемая энергия (активная и реактивная) и ряд других параметров.

Счётчики электроэнергии обладают различными техническими параметрами, соответственно которым и составляют определенные классификации.

Конструкция является самым главным параметром, по которому классифицируют счетчики электрической энергии. В зависимости от типа конструкции счетчиков электрической энергии их разделяют на индукционные и электронные.

Индукционный счетчик электроэнергии - это такое устройство, весь принцип работы которого построен на влиянии магнитного поля неподвижных токопроводящих катушек на подвижный элемент, выполненный из проводящего материала. Подвижный элемент такого устройства выполнен в виде диска, по которому протекают электрические токи, которые были индуцированы магнитным полем катушек. В данном случае количество расходуемой электрической энергии будет прямо пропорционально количеству оборотов диска [1].

Электронный счетчик электрической энергии - такое устройство, в котором напряжение и переменный ток воздействуют на электронные элементы, в результате чего на выходе создаются импульсы. Количество этих импульсов будет пропорционально измеряемой активной энергии. Иными словами, весь принцип действия таких счетчиков электрической энергии основывается на преобразовании напряжения и аналоговых входных сигналов тока в счетный импульс. Благодаря измерительному элементу такого устройства на выходе создаются импульсы, количество которых будет пропорционально активной энергии, которая измеряется. В качестве счетного механизма может использоваться электромеханическое или электронное устройство [4].

Различают однофазные и трехфазные счетчики. Однофазные счетчики применяются для учета электроэнергии у потребителей, питание которых осуществляется однофазным током. Для учета электроэнергии трехфазного тока применяются трехфазные счетчики. Трехфазные счетчики можно классифицировать следующим образом. По роду измеряемой энергии различают счетчики активной и реактивной энергии. В зависимости от схемы электроснабжения, для которой они предназначены, - трехпроводные счетчики, работающие в сети без нулевого провода, и четырёхпроводные, работающие в сети с нулевым проводом.

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 [3].

- Счетчики полукосвенного включения, которые 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 0,4 кВ. Изготовляются двух типов.

Техническая характеристика счетчика определяется следующими основными параметрами.

Номинальное напряжение и номинальный ток - у трехфазных счетчиков указываются в виде произведения числа фаз на номинальные значения тока и напряжения, у четырехпроводных счетчиков указываются линейные и фазные напряжения, например: 3х5А; 3х380/220В.

У трансформаторных счетчиков вместо номинальных тока и напряжения указываются номинальные коэффициенты трансформации измерительных трансформаторов, для работы с которыми счетчик предназначен, например: 3х150/5 А, 3х6000/100 В. На счетчиках, называемых перегрузочными, указывается значение максимального тока непосредственно после номинального, например: 5-20А. Номинальное напряжение счетчиков прямого и полукосвенного включения, должно соответствовать номинальному напряжению сети, а счетчиков косвенного включения - вторичному номинальному напряжению трансформаторов напряжения.

Точно так же номинальный ток должен соответствовать вторичному номинальному току трансформатора тока (5 или 1 А). Счетчики допускают длительную перегрузку по току без нарушения правильности учета: трансформаторные и трансформаторные универсальные - 120%; счетчики прямого включения - 200% и более (в зависимости от типа).

Класс точности счетчика - это его наибольшая допустимая относительная погрешность, выраженная в процентах. В соответствии с ГОСТ 6570-75* счетчики активной энергии должны изготавливаться классов точности: 0,5; 1,0; 2,0; 2,5; счетчики реактивной энергии - классов точности 1,5; 2,0; 3,0 [6].

Трансформаторные и трансформаторные универсальные счетчики учета активной и реактивной энергии должны быть класса точности 2,0 и более точные.

Класс точности устанавливается для условий работы, называемых нормальными. К ним откосятся: прямое чередование фаз; равномерность и симметричность нагрузок по фазам; синусоидальность тока и напряжения (коэффициент линейных искажений не более 5%); номинальная частота (50 Гц±0,5%); номинальное напряжение (±1%); номинальная нагрузка; cosц=l (для счетчиков активной энергии) и sinц=l (для счетчиков реактивной энергии); температура окружающего воздуха 20°С ±3°С (для счетчиков внутренней установки); отсутствие внешних магнитных полей (индукция не более 0,5 мТл); вертикальное положение счетчика.

Передаточное число счетчика - это число оборотов его диска, соответствующее единице измеряемой энергии. Например, 1 кВт·ч. равен 450 оборотам диска. Передаточное число указывается на табличке счетчика [2].

Постоянная счетчика - это значение энергии, которое он измеряет за 1 оборот диска.

Чувствительность счетчика определяется наименьшим значением тока (в процентах к номинальному) при номинальном напряжении и cosц = 1 (sinц=1), который вызывает вращение диска без остановки. При этом допускается одновременное перемещение не более двух роликов счетного механизма.

Порог чувствительности не должен превышать: 0,4% - для счетчиков класса точности 0,5; 0,5% - для счетчиков классов точности 1,0; 1,5;2 и 1,0% - для счетчиков класса точности 2,5 и 3,0.

Емкость счетного механизма определяется числом часов работы счетчика при номинальных напряжении и токе, по истечении которых счетчик дает первоначальные показания. Согласно ГОСТ 6570-75 не менее 1500ч.

Собственное потребление мощности (активной и полной) обмотками счетчиков ограничено стандартом. Так, для трансформаторных и трансформаторных универсальных счетчиков потребляемая мощность в каждой токовой цепи при номинальном токе не должна превышать 2,5 В·А для всех классов точности, кроме 0,5. Мощность, потребляемая одной обмоткой напряжения счетчиков до 250 В для классов точности 0,5; 1; 1,5 - активная 3 Вт, полная 12 В·А, для классов точности 2,0; 2,5; 3,0 - соответственно 2 Вт и 8 В·А [5].

Вывод. Электросчётчики - уникальные устройства, благодаря которым абонент имеет возможность значительно экономить на электроэнергии. Благодаря высокой точности подсчета и долговечности, электросчетчики стали незаменимой частью электросетей не только домов и квартир, но и любых производств. Для измерения и проведения учёта активной, а также реактивной энергии на предприятиях существуют несколько видов индукционных и электронных счетчиков.

Несомненными преимуществами электронных электросчетчиков считаются такие:

1) Высокий установленный класс точности (2.0 - 0.5). Электросчетчики, в отличие от индукционных, сохраняют точность и даже при низких и быстропеременных нагрузках.

2) Возможность работы по нескольким тарифам одновременно (многотарифность).

3) Один электронный электросчётчик может подсчитывать разные виды энергии.

4) Установив электронный счетчик, абонент имеет возможность измерять качественные и количественные показатели количества не только энергии, но и мощности.

5) Электронные счетчики способны хранить данные учета длительное время.

6) Хорошая защита от краж электричества благодаря фиксации несанкционированного доступа.

7) Организации энергоснабжения имеют возможность дистанционно снимать показания с электрического счетчика.

8) С помощью электронных счетчиков можно создать АСКУЭ.

9) Один прибор может учитывать разные виды энергии в двух направлениях.

10) Электронные счетчики дают возможность рассчитывать потери.

11) Кроме того, по словам производителей, электронные электросчетчики обладают большим межпроверочным интервалом (интервал между обязательными государственными проверками) - 16 лет, и повышенной защищенностью от традиционных преступных методов хищения электрической энергии.

В заключение надо отметить следующее: на сегодняшнем рынке приборов для учета потребленной электроэнергии могут найти место любые электросчетчики, как индукционные, так и электронные. Однако каждый потребитель должен иметь достоверную информацию об их качестве, метрологической точности и надежности, для того чтобы сделать правильный выбор.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Руководство по эксплуатации ИНЕС.411152.077.01 РЭ

2. Правила устройства электроустановок. Издание седьмое с изменениями и дополнениями. - М.: Энергоатомиздат, 2007. - 496 с.

3. Минин Г.П. Измерение электроэнергии. - М.: Энергия, 1974.

4. Труб И.И. Обслуживание индукционных счетчиков и цепей учета в электроустановках. - М.: Энергоатомиздат, 1983.

5. ГОСТ 6570-96. Счетчики электрические активной и реактивной энергии индукционные. Общие технические условия. - М.: Изд-во стандартов, 1997.

6. РД 34.09.101-94. Типовая инструкция по учету электроэнергии при ее производстве, передаче и распределении. - М.: СПО ОРГРЭС, 1995.

Код для цитирования: Скопировать