Здесь Вы сможете найти большое количество радиоэлектронных схем, радиолюбительских конструкций, информации по электросчетчикам и многое другое.

• Принцип действия индукционного электросчетчика.
• Схемы подключения электросчетчиков и их проверка, описание схем.
• Основные определения (номинальное напряжение и ток счетчика, чувствительность счетчика, передаточное число и постоянная счетчика, погрешность счетчика)

Принцип действия однофазного индукционного счетчика активной энергии.

Счетчик представляет собой измерительную ваттметровую систему и является интегрирующим (суммирующим) электроизмерительным прибором. Принцип действия индукционных приборов основан на взаимодействии переменных магнитных потоков с токами, индуктированными ими в подвижной части прибора (в диске). Электромеханические силы взаимодействия вызывают движение подвижной части. Схематическое устройство однофазного счетчика показано на рис.

Основными его узлами являются электромагниты 1 и 2, алюминиевый диск 3, укрепленный на оси 4, опоры оси - подпятник 5 и подшипник 6, постоянный магнит 7. С осью связан при помощи зубчатой передачи 8 счетный механизм (на рисунке не показан), 9 - противополюс электромагнита 1. Электромагнит 1 содержит Ш - образный магнитопровод, на среднем стержне которого расположена многовитковая обмотка из тонкого провода, включенная на напряжение сети U параллельно нагрузке Н. Эта обмотка в соответствии со схемой включения называется параллельной обмоткой или обмоткой напряжения. При номинальном напряжении 220 В параллельная обмотка имеет обычно 8-12 тысяч витков провода диаметром 0,1 - 0,15 мм.Электромагнит 2 расположен под магнитной системой цепи напряжения и содержит U - образный магнитопровод, с расположенной на нем обмоткой из толстого провода с малым количеством витков. Данная обмотка включена последовательно с нагрузкой и поэтому называется последовательной или токовой обмоткой. Через нее протекает полный ток нагрузки /. Обычно количество ампер-витков этой обмотки находится в пределах 70 - 150, т.е. при номинальном токе 5 А обмотка содержит от 14 до 30 витков.Комплекс деталей, состоящий из последовательной и параллельной обмоток с их магнитопроводами, называется вращающим элементом счетчика.
Ток протекающий по обмотке напряжения создает общий переменный матнитный поток цепи напряжения, небольшая часть которого (рабочий поток) пресекает алюминиевый диск находящийся в зазоре между обоими электромагнитами. Большая часть мгнитного потока цепи напряжения замыкается через шунты и боковые стержни магнитопровода (нерабочий поток), который разделяется на две части и необходим для создания требуемого угла сдвига фаз между магнитными потоками цепи напряжения и цепи нагрузки (токовой цепи). Магнитный поток цепи напряжения прямо пропорционален приложенному напряжению (напряжению сети).

Ток нагрузки протекающий через токовую обмотку, создает переменный магнитный поток, который также пересекает алюминиевый диск и замыкается по магнитному шунту верхнего магнитопровода и частично через боковые стержни. Незначительная часть (нерабочий поток) замыкается через противополюс на пересекая диск. Так как магнитопровод токовой обмотки имеет U-образную конструкцию, то его магнитный поток пересекает диск дважды.
Таким образом, всего через диск счетчика проходят три переменных магнитных потока. Согласно закону электромагнитной индукции, переменные магнитные потоки обоих обмоток при пересечении диска, наводят в нем ЭДС (каждый свою т.е. две), под действием которых в диске вокруг следов этих потоков протекают соответствующие вихревые токи (правило “буравчика” вспоминаем). В результате взаимодействия магнитного потка обмотки напряжения и вихревого тока от магнитного потока токовой обмотки и с другой стороны магнитного потока токовой обмотки и вихревого тока от обмотки напряжения, возникает электромеханические силы, которые создают вращающий момент, действующий на диск. Этот момент пропорционален произведению указанных магнитных потоков и синусу угла сдвига фаз между ними.
Активная мощность потребляемая нагрузкой определяется как произведение силы тока на приложенное напряжение и на косинус угла между ними. Так как мгнитные потоки обоих обмоток пропорциональны напряжению и току, то можно добившись конструктивным путем равенства синуса угла между потоками и косинуса угла между вектором тока и напряжения осуществить пропорциональность вращающего момента счетчика с коэффициентом измеряемой активной мощности. Синус одного угла равен косинусу другого угла если между ними сдвиг 90 град., чего и достигают в конструкциях счетчиков (применение короткозамкнутых витков, дополнительных обмоток замкнутых на регулируемое сопротивление, перемещение винтового зажима и т.д.) Вращающий момент пропорциональный мощности сети приводит диск счетчика во вращение, частота вращения которого устанавливается, когда вращающий момент уравновешивается тормозным моментом. Для создания тормозного момента в счетчике имеется постоянный магнит, который своими полюсами охватывает диск. Силовые линии магнитного поля, пересекая диск, наводят в нем дополнительную ЭДС, пропорциональную частоте вращения диска. Эта ЭДС в свою очередь вызывает протекание в диске вихревого тока, взаимодействие которого с потоком постоянного магнита приводит к возникновению электромеханической силы, напрвленной против движения диска, т.е. приводит к созданию тормозного момента. Регулировку тормозного момента, а следовательно частоты вращения диска производят путем перемещения постоянного магнита в радиальном направлении. При приближении магнита к центру диска, частота вращения уменьшается.
Таким образом добившись постоянной частоты вращения диска счетчика получаем, что измеряемое счетчиком количество энергии получается из произведения числа оборотов диска счетчика и С- коэф. пропорциональности, постоянной счетчика.

НА ВЕРХ ^^

---

Принцип действия однофазного электронного счетчика активной энергии.

Счетчик представляет собой аналого-цифровое устройство с предварительным преобразованием мощности в аналоговый сигнал с последующим преобразованием аналогового сигнала в частоту следования импульсов, суммирование которых дает количество потребляемой энергии.
Конструктивно счетчик состоит из корпуса, измерительного трансформатора тока и выполненных на печатной плате преобразователя и модуля тарификации. Структурно счетчик состоит из следующих узлов:

• драйвер ЖКИ
• источник вторичного питания
• микроконтроллер
• оптический порт
• память
• преобразователь
• супервизор
• телеметрический выход
• часы реального времени

Преобразователь представляет собой аналого-цифровое устройство с предварительным преобразованием мощности в аналоговый сигнал по методу ШИМ-АИМ с последующим преобразованием аналогового сигнала в импульсный сигнал пропорциональный потребленной электроэнергии. Источник вторичного питания преобразует переменное входное напряжение до величины необходимой для питания всех узлов счетчика. Микроконтроллер производит подсчет входных импульсов, расчет потребляемой энергии, управление и обмен информацией с другими узлами и схемами счетчика. Супервизор формирует сигнал сброса при включении и отключении питания, а также выдает сигнал аварии питания при снижении входного напряжения. Память хранит данные о потребленной электроэнергии и другие параметры. Часы реального времени предназначены для отсчета текущего времени и даты. Драйвер ЖКИ принимает информацию от микроконтроллера и выдает управляющие сигналы на ЖКИ. ЖКИ представляет собой многоразрядный индикатор и предназначен для индикации режимов работы, информации о потребленной электроэнергии и временных параметров. Оптический порт предназначен для считывания показаний и программирования счетчика. На микроконтроллер поступают сигналы с кнопок на панели счетчика и сигналы от преобразователя пропорциональные потреблению электроэнергии. Микроконтроллер сохраняет информацию в памяти и выдает импульсный сигнал об энергопотреблении на телеметрический выход.

НА ВЕРХ ^^

---

СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ СЧЕТЧИКОВ И ИХ ПРОВЕРКА. ОПИСАНИЕ СХЕМ

Счетчик является прибором, который реагирует не только на значение энергии, но и на направление ее передачи. Свойство счетчика реагировать на направление энергии приводит к обязательной необходимости включать токовую цепь счетчика и цепь напряжения согласованно, так чтобы при положительном направлении энергии диск вращался в соответствии со стрелкой. Перед рассмотрением конкретных схем включения счетчиков перечислим несколько общих положений
Зажимы токовой обмотки счетчика и обмотки напряжения, подключаемые со стороны источника питания, условно называются однополярными. На схемах однополярные выводы обмоток счетчика (начала обмоток) обозначают звездочкой. Однополярный зажим цепи напряжения всегда располагается рядом с соответствующим зажимом токовой обмотки и у счетчиков непосредственного включения соединяется с токовым зажимом съемной перемычкой.
Ранее, при описании счетчиков, отмечалось, что зажимы токовых обмоток обозначаются буквами Г (генератор) и Н (нагрузка). При этом генераторный зажим соответствует началу обмотки, а нагрузочный - ее концу. При подключении счетчика необходимо следить за тем, чтобы ток через токовые обмотки проходил от их начал к концам. Для этого провода со стороны источника питания должны подключаться к генераторным зажимам (зажимам Г) обмоток, а провода, отходящие от счетчика в сторону нагрузки, должны быть подключены к нагрузочным зажимам (зажимам Н). Для счетчиков, включаемых с измерительными трансформаторами, должна учитываться полярность как ТТ, так и ТН. Это особенно важно для трехфазных счетчиков, имеющих сложные схемы включения, когда неправильная полярность измерительных трансформаторов не всегда сразу обнаруживается на работающем счетчике.Если счетчик включается через ТТ, то к началу токовой обмотки подключается провод от того зажима вторичной обмотки ТТ, который однополярен с выводом первичной обмотки, подключенным со стороны источника питания. При этом включении направление тока в токовой обмотке будет таким же, как и при непосредственном включении.Для трехфазных счетчиков входные зажимы цепей напряжения, однополярные с генераторными зажимами токовых обмоток, обозначаются цифрами 1, 2, 3. Тем самым определяется заданный порядок следования фаз 1-2-3 при подключении счетчиков. Следует заметить, что при подключении схема внутренних соединений не должна вызывать каких-либо сомнений или неясностей, так как все требуемые внутренние подключения сделаны при изготовлении счетчиков. Важно следить лишь за правильностью внешних подключений. На рис.a.6.в приведены типовые схемы включения счетчиков активной и реактивной энергии как при непосредственном их включении в электрическую сеть,так и с измерительными трансформаторами. На рис.а, б, в изображены принципиальные схемы включения однофазного счетчика активной энергии с указанием полярности измерительных трансформаторов. Вторичные обмотки ТТ и ТН в целях безопасности заземлены. Принципиально безразлично, что заземлять - начала или концы обмоток измерительных трансформаторов.


Рис. Схемы включения однофазного счетчика активной энергии: а - при непосредственном включении; б - при полукосвенном включении в - при косвенном подключении;

Принципиальные схемы включения трехфазного трехпроводного двухэлементного счетчика активной энергии типа САЗ (САЗУ) приведены на рис. а, б, в. Здесь особо отметим, что к зажиму с цифрой 2 обязательно подключается средняя фаза, т.е. та фаза, ток которой к счетчику не подводится. При включении счетчика с ТН зажим этой фазы заземляется. На схеме рис.в у Т1 заземлены зажимы со стороны источника питания (т.е. зажимы .И 1), но можно было бы заземлять зажимы и со стороны нагрузки. Счетчики типа САЗ применяются главным образом с измерительными трансформаторами, и поэтому приведенная схема рис. в является основной при учете активной энергии в электрических сетях 6 кВ и выше.




Рис. Схемы включения трехфазного трехпроводного двухэлементного счетчика активной энергии типа САЗ (САЗУ):
а - при непосредственном включении;
б - при полукосвенном включении;
в - при косвенном включении

Принципиальные электрические схемы включения трехфазного трехэлементного счетчика активной энергии типа СА4 (СА4У) приведены на рис.д, при этом на рис. а, б, в представлены схемы включения трехпроводного, а на рис. г, д -четырехпроводного счетчика.





Рис. Схемы включения трехфазного трехэлементного счетчика активной энергии типа СА4 (СА4У):
а - при полукосвенном включении в трехпроводную сеть;
б - при косвенном включении в трехпроводную сеть;
в - при непосредственном включении в четырехпроводную сеть;
г - при полукосвенном включении вчетырехнроводную сеть

На рис. показана схема включения с тремя однофазными ТН, первичные и вторичные обмотки которых соединены в звезду. При этом общая точка вторичных обмоток в целях безопасности заземляется. Это же относится и к вторичным обмоткам ТТ. На рис. в, г необходимо обратить внимание на наличие обязательной связи нулевого проводника сети с нулевым зажимом ( 0 ) счетчика. Выше отмечалось, что отсутствие такой связи может вызывать дополнительную погрешность при учете энергии в сетях с несимметрией напряжений. Схемы включения счетчиков реактивной энергии с 90 -м сдвигом типа СР4 (СР4У) в четырсхпроводную сеть приведены на рис. а, б, в. Порядок подведения напряжений и токов к счетчику такой же, как и у счетчика активной энергии. Схема косвенного включения этого же счетчика в трехпроводную сеть приведена на рис. г. Так как в средней фазе сети отсутствует ТТ, то вместо тока Ib к токовой обмотке второго элемента счетчика подведена геометрическая сумма токов Ia+Ic, которая, как-известно, равна -Ib.



Рис. Схемы включения трехэлементного счетчика реактивной энергии с 90°-м сдвигом типа СР4 (СР4У):
а - при непосредственном включении в четырехпроводную сеть;
б - при полукосвенном включении в четырехпроводную сеть;
в - при косвенном включении в четырехпроводную сеть;
г - при косвенном включении в трехпроводную сеть


На рис. приведена схема полукосвенного включения двухэлементного счетчика реактивной энергии с разделенными последовательными обмотками типа СР4 (СР4У) в четырехпровоную сеть.
В трехпроводных сетях, где имеются лишь два ТТ, этот счетчик может быть включен по схеме с использованием геометрической суммы токов двух фаз аналогично схеме на рис. г. На рис. представлены схемы включения счетчика реактивной энергии типа СРЗ (СРЗУ) с 60°-м сдвигом в трехпроводную сеть.

Рис.Схема полукосвенного включения двухэлементного счетчика реактивной энергии с разделенными последовательными обмотками тина СР4 (СР4У) в четырехпроводную сеть



Рис. Схема включения двухэлементного счетчика реактивной энергии типа СРЗ (СРЗУ) с 60-м сдвигом в трехпроводную сеть:
а - при непосредственном включении;
б -при полукосвснном включении;
в - при косвенном включении

Ввиду того, что счетчики активной и реактивной энергии обычно используются вместе, на рис. в качестве примера приведены схемы их совместного включения. На рис. приведены схемы полукосвснного включения счетчиков в четырехпроводную сеть (380/220 В). Схема на рис.требует для монтажа меньшего

Рис. Схема полукосвенного включения трехэлементных счетчиков активной и реактивной энергии в четырехпроводную сеть с совмещенными цепями тока и напряжения.

количества провода или контрольного кабеля. При ее сборке значительно уменьшается риск неправильного включения счетчиков, так как исключается несовпадение фаз (А, В, С) тока и напряжения. Проверить правильность схемы можно упрощенными способами без снятия векторной диаграммы. Для этого достаточным является измерение фазных напряжений, определение порядка следования фаз и проверка правильности включения токовых цепей с помощью поочередного вывода двух элементов счетчиков из работы и фиксацией при этом правильного вращения диска.Недостаток схемы заключается в том, что проверка правильности включения токовых цепей вызывает необходимость трижды отключать потребителей и принимать особые меры по технике безопасности при производстве работ, так как вторичные цепи ТТ находятся под потенциалами фаз первичной сети. Другим серьезным недостатком рассматриваемой схемы является то, что ее использование приходит в противоречие с ПУЭ (п. 1.7..46), где говорится о необходимости зануления или заземления вторичных обмоток измерительных трансформаторов. В отличие от предыдущей схема на рис. имеет раздельные цепи тока и напряжения, поэтому она позволяет производить проверку правильности включения счетчиков и их замену без отключения потребителей, так как в этой схеме цепи напряжения могут быть отсоединены. Кроме этого, в ней соблюдены требования ПУЭ к занулению и заземлению вторичных обмоток ТТ.



Рис. Схема полукосвенного включения трехэлементных счетчиков активной и реактивной энергии в четырехпроводную сеть с раздельными цепями тока и напряжения.

На рис. изображена схема косвенного включения счетчиков в сети свыше 1 кВ. На этой схеме в качестве счетчика реактивной энергии принят двухэлементный четырехпроводный счетчик с разделенными последовательными обмотками. Выше указывалось, что так как в средней фазе сети отсутствует ТТ, то вместо тока Ib к



Рис. Схема косвенного включения двухэлементных счетчиков активной и реактивной энергии в трехпроводную сеть свыше 1 кВ.

соответствующим токовым обмоткам этого счетчика подведена геометрическая сумма токов Ia +Ic равная - Id. Вместо указанного счетчика реактивной энергии в данной схеме может использоваться счетчик с 90-градусным сдвигом. В этом случае к токовой обмотке второго элемента также подводится геометрическая сумма токов Ia + Ic . На рис. показана схема включения с использованием трехфазного ТН типа НТМИ, у которого заземлена вторичной обмотки. На практике может применяться трехфазный ТН и с заземлением вторичной обмотки фазы В. Вместо трехфазного ТН также могут применяться два однофазных ТН, включенных по схеме открытого треугольника. В заключение отметим, что схема включения счетчика обычно нанесена на крышке зажимной коробки. Однако в условиях эксплуатации крышка может оказаться снятой со счетчика другого типа. Поэтому необходимо всегда убедиться в достоверности схемы путем ее сверки с типовой схемой и с разметкой зажимов.

НА ВЕРХ ^^

Основные понятия и определения связанные с устройством и обслуживанием цепей учета электроэнергии.

Основной целью учета электроэнергии является получение достоверной информации о количестве произведенной электрической энергии и мощности, о ее передаче, распределении и потреблении на оптовом рынке и розничном рынке потребления для решения следующих технико-экономических задач на всех уровнях управления в энергетике:

• финансовых расчетов за электроэнергию и мощность между субъектами оптового и розничного рынка потребления
• управления режимами электропотребления
• определения и прогонозирования всех составляющих баланса электроэнергии (выработка, отпуск с шин, потери и т.д.)
• определения стоимости и себестоимости производства, передачи, распределения электроэнергии и мощности
• контроля техническогосостояния и соответствия требованиям нормативно-технических документов систем учета электроэнергии в установках

Номинальное напряжение и номинальный ток у трехфазных счетчиков указывается в виде произведения числа фаз на номинальные значения напряжения и тока, причем напряжение подразумевается линейное, например: 3*5 ; 3*380 В. У трехфазных четырехпроводных счетчиков указывается линейные и фазные напряжения, отделяемые друг от друга косой чертой, например: 3*5 А; 3*380/220 В. У трансформаторных счетчиков указываются номинальные коэффициенты трансформации: 3*6000/100 В; 3*200/5 А. На лицевых панелях счетчиков непосредственного включения, кроме номинального тока указывается значение максимального тока (обычно в скобках): 5-20 А или 5(20) А.
К счетчику, кроме требования отсутствия самохода, одновременно предъявляется также требование наличия чувствительности, которое определяется наименьшим значением тока , выраженное в процентах к номинальному, при номинальном напряжении и cos f=1, который вызывает вращение диска без остановки. При этом допускается одновременное перемещение не более двух роликов счетного механизма. Порог чувствительности на должен превышать: 0.3 % для счетчиков класса точности 0.5; 0.4 % для класса точности 1.0; 0.46 % для однофазных счетчиков класса точности 2.0; 0.5 % для трехфазных счетчиков классов точности 1.5 и 2.0. Порог чувствительности счетчиков класса точности 0.5, снабженных стопором обратного хода, не должен составлять более 0.4 % номинального тока.
Передаточным числом счетчика называют число оборотов его диска, соответствующее единице измеряемой энергии. Передаточное число указывается на лицевой панели счетчика надписью, например: 1 kWh=1280 оборотов диска.
Постоянная счетчика показывает количество единиц электроэнергии, которое счетчик учитывает за один оборот диска. Принято определять постоянную счетчика как количество ватт-секунд, приходящиеся на один оборот диска. То есть постоянная счетчика равна 36000000 деленное на передаточное число счетчика.
На практике в силу ряда причин, специфичных для счетчиков определенного типа, а иногда и случайных факторов, счетчик фактически учитывает значение энергии отличное от того значения которое он должен был учесть. Это и есть абсолютная погрешность счетчика и выражается она в тех же величинах, что и измеряемая, т.е. кВт.ч. Отношение абсолютной погрешности счетчика к действительному значению измеряемой энергии, называется относительной погрешностью счетчика. Измеряется она в процентах.
Наибольшая допустимая относительная погрешность, выраженная в процентах, называется классом точности. В соответствии с ГОСТ счетчики активной энергии должны изготавливаться классов точности: 0.5, 1.0, 2.0, и 2.5. Счетчики реактивной энергии - 1.5, 2.0 и 3.0. Класс точности счетчика указывается на его лицевой панели в виде числа, заключенного в кружок. Следует учесть, что класс точности устанавливается для нормальных условий работы счетчика, а именно:

• прямое чередование фаз
• равномерность и симметричность нагрузки
• синусоидальность тока и напряжения
• номинальная частота (50 Гц и 0.5%)
• номинальное напряжение ( отклонение до 1%)
• номинальная нагрузка
• косинус или синус угла между током и напряжением (должен быть равен 1(для счетчиков активной или реактивной энергии соответственно))
• температура окружающего воздуха
• отсутствие внешних магнитных полей ( не более 0.5 мТл)
• вертикальное расположение счетчика ( от вертикали не более 1%)

Все перечисленные условия работы пр-разному влияют на погрешность счетчика и пренебрегать ими нельзя. Данный вопрос рассмотрен подробно в разделе

НА ВЕРХ ^^

---

Как не платить за электроэнергию??? Схемы тут...

---