Как работает счетчик электроэнергии старого и нового образца. Устройство счетчика
Счетчик электроэнергии: принцип работы, устройство, назначение
Все мы знаем, зачем нужен счетчик электроэнергии – для правильного учета расхода электричества. На основании показаний электросчетчика осуществляется оплата «за свет». В этой статье мы хотели бы рассказать читателям самэлектрик.ру об устройстве и принципе работы счетчика электроэнергии. Для вас мы рассмотрим как электронную модель, так и старого образца – индукционную.Индукционный
Старые электросчетчики состоят из следующих элементов:
- Последовательная обмотка, именуемая также токовой катушкой. Состоит из нескольких витков толстого провода.
- Параллельная обмотка (катушка напряжения). Устроена, наоборот, из большого количества витков провода маленькой толщины.
- Счетный механизм. Устанавливается на оси алюминиевого диска.
- Постоянный магнит, назначение которого – тормозить и обеспечивать плавный ход диска.
- Диск из алюминия. Крепится на подшипниках и подпятниках.
Как видно на схеме, устройство индукционного счетчика электроэнергии достаточно простое. Что касается принципа работы, он также несложен. Сначала переменное напряжение подается на параллельную обмотку (катушку напряжения) и далее протекает на вторую, токовую катушку. Между двумя электромагнитами катушек возникают магнитные вихревые токи, которые, собственно, и способствуют вращению диска. Чем больше сила тока, тем быстрее будет крутиться диск. В свою очередь счетный механизм работает по следующему принципу: вращение от диска передается к барабану за счет червячной передачи (этому способствует установленный на оси диска червяк, который передает вращение через шестеренку, что видно на схеме выше).
Наглядно увидеть, как работает индукционный электросчетчик, вы можете на видео ниже:
Схема работы прибора учета электроэнергии старого типа
Обращаем ваше внимание на то, что принцип работы однофазного счетчика электроэнергии старого образца аналогичен трехфазной модели.
Электронный
В электронном счетчике, к примеру, Энергомера ЦЭ6803В, нет ни диска, ни червячной передачи. Устройство счетчиков электроэнергии нового образца показано на схеме и фото ниже:
Принцип действия электронной модели заключается в том, что датчики тока и напряжения передают сигналы на преобразователь. Последний, в свою очередь, передает код на микроконтроллер для дальнейшей расшифровки и передачи данных на дисплей. В результате мы видим, сколько киловатт электроэнергии израсходовано на данный момент.
На этом видео подробно рассматривается устройство электронного и индукционного счетчика:
Как устроены электросчетчики
Что касается многотарифных приборов учета, типа «день-ночь» или трехтарифные модели, в их устройстве дополнительно встроен модуль памяти, который запоминает количество тока, «намотанное» в разных режимах: днем и ночью. Это нужно для того, чтобы правильно подсчитывать оплату за электроэнергию (с 23:00 до 7:00 стоимость киловатта меньше, чем в остальное время суток). Про преимущества и недостатки двухтарифных электросчетчиков можете прочитать в нашей статье.
Существуют также модели приборов учета электроэнергии с пультом. В их конструкцию внесен механизм, который может блокировать систему подсчета израсходованного электричества.
Вот и все, что хотелось рассказать вам о том, какое устройство и принцип работы счетчиков электроэнергии. Надеемся, информация была для вас понятной и полезной!
Будет полезно прочитать:
samelectrik.ru
Устройство и принцип работы электрического счетчика
В этой статье мы вам расскажем устройство и принцип работы электрического счетчика, чтобы вам было проще воспринимать всю информацию, мы для вас подготовили основные схемы и изображения. С помощью них вы сможете узнать, из чего состоит электрический считчик, как он работает.
Устройство и принцип работы электрического счетчика
Цель электросчетчика – осуществлять учет расходованной электроэнергии в квартире, доме, на даче, в гараже и т.д. Электрические счетчики бывают двух видов:
- Индукционные.
- Электронное.
Устройство индукционного счетчика
Индукционный счетчик состоит из двух основных электромагнитов, они расположены между собой под острым углом в 90 градусов напротив друг друга. В магнитном поле находиться алюминиевый диск, именно он и показывает нам расход энергии.
Чтобы включить счетчик в цепь, необходимо его токовую обмотку соединить со всеми электроприемниками последовательно. Обмотка напряжения подключается параллельно. Во время прохождения электрического тока по обмоткам индукционного счетчика в сердечниках возникают переменные магнитные потоки, оно пронизывают алюминиевый диск и индуцируют в нем так называемые вихревые токи. Будет интересно узнать, какой счетчик лучше поставить в доме.
Вихревые токи взаимодействуют с магнитными потоками и создают усилия, с помощью которого и начинает крутиться диск. Диск непосредственно связан со стандартным счетным механизмом. В зависимости от частоты вращения диска и происходит учет потребляемой электрической энергии.
Следующим образом выглядит схема устройства электрического счетчика.
Сделаем небольшую расшифровку:
- Обмотки тока.
- Обмотки напряжения.
- Механизм червячный.
- Механизм счетный.
- Диск из алюминия.
- Магнит, который притормаживает работу диска.
Схему выше мы с вами уже рассмотрели, теперь посмотрите, как выглядит электрический счетчик в разрезе (вживую).
Если потребляемая электроэнергия большая, тогда используются трехфазные индукционные счетчики, принцип их работы схожий с однофазным.Смотрите видео, как устроен электрический счетчик.
Устройство электронного счетчика электричества
Сейчас цифровые счетчики получили широкое применение, люди начали отказываться от привычных, ведь только такие могут похвастаться следующими преимуществами:
- Нет частей, которые вращаются.
- Можно делать учет электроэнергии по разным тарифам.
- Малые размеры
- Высокий класс точности.
- Можно вести дистанционный учет электроэнергии.
- Изменяются суточные максимумы нагрузки.
Следующим образом выглядит схема электронного счетчика:
Как правило, такие счетчики всегда работают только по одному тарифу. Однако, есть и те, которые считают на несколько тарифов, в одной статье мы уже рассматривали: стоит устанавливать двухтарифные счетчики. С ними вопрос спорный, есть масс особенностей, которые стоит брать в учет.
Вот мы с вами и рассмотрели устройство и принцип работы электрического счетчика, как видите, все довольно просто. Подробней на электрических мы останавливаться не стали, ведь произвести их ремонт или просто разобрать смысла нет. Этим должны заниматься только профессионалы.
Статья по теме: лучшие производители электрических счетчиков.
vse-elektrichestvo.ru
Принцип работы электросчетчика | Заметки электрика
Здравствуйте, дорогие гости сайта «Заметки электрика».
Теме учета электроэнергии мы уже посвятили множество статей, а вот разобраться с устройством и принципом работы электросчетчика не хватало времени.
Поэтому сегодняшняя статья посвящается принципу работы однофазных и трехфазных счетчиков электрической энергии.
Как Вы уже знаете, электросчётчики по принципу работы делятся на 2 вида:
- индукционные
- электронные
Рассмотрим более подробно принцип работы каждого типа счетчиков.
Принцип работы индукционного электросчетчика
-
1 — токовая или последовательная обмотка (катушка)
-
2 — параллельная катушка (обмотка) или катушка напряжения
-
3 — счетный механизм в виде червячной передачи
-
4 — постоянный магнит для создания торможения и плавности хода диска
-
5 — алюминиевый диск
-
Фi — магнитный поток, который создается током нагрузки
-
Фu — магнитный поток, который создается током в катушке напряжения
Электросчетчик состоит из 2 катушек (обмоток): катушка напряжения и токовая катушка, электромагниты которых расположены под углом 90° относительно друг друга в пространстве. В зазоре между этими электромагнитами находится алюминиевый диск, который с нижней и верхней стороны крепится на подшипниках и подпятниках. На оси диска установлен червяк, который через зубчатые колеса передает вращение счетному механизму (барабану).
Токовая катушка включается в цепь последовательно и состоит из небольшого количества витков. Наматывается такая катушка толстым проводом, соответственно, прямому номинальному току электросчетчика.
Катушка напряжения включается в цепь параллельно и состоит из большого количества витков. Наматывается тонким проводом с диаметром примерно от 0,06 -до 0,12 (мм).
При подачи переменного напряжения на катушку напряжения и при протекании через токовую катушку тока нагрузки, в зазоре наводятся переменные магнитные потоки Фi и Фu, которые наводят в алюминиевом диске вихревые токи. При взаимодействии этих потоков и вихревых токов в диске, возникает вращающий момент — диск начинает вращаться.
Количество оборотов алюминиевого диска за определенное время — это и будет наша потребляемая электроэнергия.
При увеличении тока нагрузки (например, мы включили в сеть дополнительную нагрузку) в токовой катушке будет возникать больший вращающий момент и диск будет вращаться быстрее.
Для учета электроэнергии в трехфазных сетях переменного тока используют трехфазные индукционные электросчетчики, принцип работы которых аналогичен однофазным.
Принцип работы электронного электросчетчика
На смену индукционным электросчетчикам пришли электронные электросчетчики, например ЦЭ6803В, СЕ 102, СОЭ-55 и другие. Они обладают рядом достоинств, о которых мы поговорим в этой статье.
В электронном электросчетчике преобразователь преобразует входные аналоговые сигналы с датчиков тока и напряжения в цифровой импульсный код. Этот код подается на микроконтроллер, где расшифровывается и рассчитывается, а далее выдает количество потребляемой электроэнергии на дисплей электросчетчика.
P.S. Спасибо за внимание. Автор сайта «Заметки электрика».
Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями:
zametkielectrika.ru
Индукционный счетчик электроэнергии: принцип работы, конструкция
Для учета электроэнергии в бытовых и производственных целях используются электросчётчики. Приборы учёта электроэнергии имеют два вида:
- Индукционные.
- Электронные.
В статье будет рассмотрен такой прибор учёта, как индукционный счётчик электроэнергии.
Конструкция индукционного счётчика
В устройство индукционного прибора учёта заложены катушки, одна из которых тока, а другая – напряжения. Катушка тока имеет последовательное подключение, а катушка напряжения – параллельное. С помощью этих катушек образуется электромагнитное поле. Катушка тока имеет пропорциональный по силе тока электромагнитный поток, а катушка напряжения – пропорционально сетевого напряжения.
Электромагнитный поток заставляет алюминиевый диск вращаться, что соединён с механизмом счёта зубчатой и червячной передачей, приводя в движение счётный механизм, которым обладает индукционный счётчик электроэнергии.
Как работает индукционный счётчик
Суть работы индукционных счетчиков электроэнергии, основан на таком принципе, когда на движущуюся деталь в одно время воздействует крутящийся и затормаживающий момент. Данный момент имеет пропорцию величине учёта, момент торможения имеет пропорцию скорости раскрутки движущейся части. Состоит индукционный однофазный счетчик электроэнергии из нескольких элементов:
- Катушки напряжения, что расположили на магнитопроводе;
- Диск вращения из алюминия;
- Передаточный механизм устройства учёта;
- Катушки тока на магнитопроводе;
- Постоянный магнит.
Сделана катушка из провода с большим сечением, что может выдерживать большую нагрузку. Витки на катушки имеются в небольших количествах, обычно 13-30 витков на катушке. Распределены они в равномерном положении на двух стержнях магнитопровода, что имеет U форму и сделан из электротехнической стали. Сердцевина работает для создания определённой концентрации магнитного потока, который пересекает счётный диск и вращает его.
Подсоединяется обмотка напряжения на фазу напряжения сети и всегда имеет работоспособное состояние, наравне с потребителем, из-за этого она имеет название параллельной цепи. Катушка напряжения требуется для производства магнитного потока, который будет пропорционален сетевому напряжению. Она имеет определённые конструктивные отличия от катушки тока тем, что имеет больше витков, около 8000 – 12 000 и небольшим сечением проводника 0.1 – 0.15 мм2. В большом количестве витки создают более высокое индуктивное сопротивление, чем имеет активное сопротивление обмотки, что является довольно важным для соблюдения правила сдвига на 90° и даёт возможность уменьшит потребление электроэнергии, на однофазном счётчике.
Магнитный поток катушки тока и катушки напряжения, что проходят по диску, образуют в нём трансформационные токи, за счёт чего создаётся вращающийся момент. Чтобы создать противодействующий момент, что будет пропорционален скорости движения диска, используются постоянные тормозные магниты, чей магнитный поток пересекает крутящийся диск из электропроводящего материала.
Образующиеся в диске токи резания, всегда соблюдают скорость вращения пропорционально диска. То есть когда счётчик работает, он соблюдает определённую закономерность,чем большая мощность потребления, тем более быстро будет происходить вращение диска по его оси. Момент противодействия, что образуется при взаимодействии магнитного потока с дисковым током, всегда будет пропорционален скорости вращения. Когда диск проходит волну, что создаёт тормозной магнит, на нём наводится ЭДС резания, что идёт от середины диска. Потоковая сила тормозного магнита при взаимодействии с током диска имеет прямую пропорциональность ЭДС резания и имеет направление против движения диска. Замедляющий процесс зависит от дальности магнита от центра диска, определяется как произведение плеча на значение силы. То есть регулировка быстроты кручения происходит путём перемещения магнита, что позволяет настроить его в зависимости от передаточного числа.
Для более точной настройки на счётчиках используют специальные устройства для регулировки. Данные приборы – это короткозамкнутые медные, алюминиевые витки, или обмотка из витков провода из меди, что замкнут на настраиваемое сопротивление.
Плюсы и минусы индукционных счётчиков
Приборы учёта электроэнергии бывают только однотарифными, потому как в них отсутствует система дистанционного снятия показаний в автоматическом режиме, то есть счётчик не может работать по дневному и ночному тарифу. Это существенный недостаток, которым обладает индукционный электросчетчик, так как оплата за ток будет намного больше, чем у электронных.
Индукционные счётчики имеют ряд своих преимуществ и недостатков. Из преимуществ можно отметить:
- Обладают относительно низкой ценой.
- Высокий уровень надёжности.
- Не зависимы к перепадам электроэнергии.
- Имеют длительный срок эксплуатации.
- Подходит для таких манипуляций, как отмотка показаний и остановка счётчика.
- Продаётся в большинстве точек по продаже электротоваров.
Однако на фоне этого имеются и негативные моменты, а в частности:
- Низкий класс точности.
- Большой процент погрешности на маленьких нагрузках.
- Можно использовать всего один тариф.
Производители индукционных счётчиков работают над улучшением своей продукции, увеличивая класс точности и срок службы, но конструкция, которой обладают индукционные электросчетчики, не позволяет существенно улучшить эти показатели. Именно из-за этого пришли на смену электронные приборы учёта, которые более стабильны и обладают множеством положительных моментов.
amperof.ru
Схема электрическая счетчика
Электрический счетчик, точнее - счетчик расхода электрической энергии является специальным прибором, предназначенным для учета потребляемой нагрузкой электрической энергии. По своей технической идее он представляет из себя комбинацию измерителя потребляемой электрической энергии с отображающим показания счетным механизмом. Различают электрические счетчики для измерения энергии постоянного или переменного тока. Счетчики электроэнергии переменного тока бывают однофазными и трехфазными. По принципу действия электрические счетчики могут быть индукционными и электронными.
Краткая история создания электрического счетчика
В 1885 году итальянцем Галилео Феррарисом (1847-1897) было сделано интересное наблюдение вращения сплошного ротора в виде металлического диска или цилиндра под воздействием двух не совпадающих по фазе полей переменного тока. Это открытие послужило отправной идеей для создания индукционного двигателя и одновременно открыло возможность разработки индукционного счетчика.
Первый счетчик такого типа был создан в 1889 году венгром Отто Титуцем Блати, который работал на заводе "Ганц" (Ganz) в Будапеште, Венгрия. Им был запатентована идея электрического счётчика для переменных токов (патент, выданный в Германии, № 52.793, патент, полученный в США, № 423.210).
В таком устройстве Блати смог получить внутреннее смещение фаз практически на 90°, что позволило счетчику отображать ватт-часы достаточно точно. В электросчетчике этой модели уже применялся тормозной постоянный магнит, обеспечивавший широкий диапазон измерений количества потребляемой энергии, а также был использован регистр циклометрического типа.
Дальнейшие годы ознаменовались многими усовершенствованиями, проявившимися в уменьшении веса и размеров прибора, расширении диапазона допустимых нагрузок, компенсации изменения величины коэффициента нагрузки, значений напряжения и температуры. Было существенно снижено трение в опорах вращающегося ротора счетчика с помощью замены шарикоподшипниками подпятников, позже применили двойные камни и магнитные подшипники. Значительно увеличился срок стабильной эксплуатации счетчика за счет повышения технических характеристик тормозной электромагнитной системы и неприменения масла в опорах ротора и счетном механизме. Значительно позже для промышленных потребителей был создан трехфазный индукционный счетчик, в котором применили комбинацию из двух или трех систем измерения, установленных на одном, двух или даже трех отдельных дисках.
Схема для подключения счетчика индукционного типа
Схема электрическая принципиальная счетчика индукционного типа в общем случае предельно проста и представляет собой две обмотки (тока и напряжения) и клеммную колодку, на которую выведены их контакты. Условная схема, по которой подключается однофазный электрический счетчик, в стандартном электрощите многоквартирных домов имеет следующий вид:
Здесь фазу "А" обозначает линия желтого цвета, фазу "В" - зеленого, фазу "С" – красного, нулевой провод "N" – линии синего цвета, проводник для заземления "PЕ" - линия желто-зеленого цвета. Пакетный выключатель в настоящее время часто заменяют более современным двухполюсным автоматом с защитой от перегрузки. Следует отметить, что между схемой подключения счетчика индукционного типа и аналогичной схемой подключения электронного счетчика принципиальных различий нет.
Условная схема для подключения электрического счетчика в трехфазной четырехпроводной сети напряжением 380 вольт имеет вид:
Здесь цветовые обозначения аналогичны предыдущей схеме подключения счетчика для однофазной сети.
Важно соблюдать прямой порядок чередования фаз трехфазной сети на колодке контактов счетчика. Определить его можно с помощью фазоуказателя или прибора ВАФ. В прямом порядке чередование фаз напряжений производится так: АВС, ВСА, САВ (если идти по часовой стрелке). В обратном порядке чередование фаз напряжений производится так: АСВ, СВА, ВАС. При этом создается дополнительная погрешность и возникает самоход ротора индукционного счетчика для активной энергии. В электрическом счетчике реактивной энергии обратный порядок чередования фаз нагрузки и напряжений приводит к вращению ротора в обратном направлении.
Схема электрических соединений однофазного индукционного электрического счетчика
На схеме линии красного цвета обозначают фазный провод и токовую катушку, а синего цвет - нулевой провод и катушку напряжения.
Схема электрических соединений трехфазного счетчика индукционного типа при прямом включении в четырехпроводной сети напряжения 380 вольт:
Здесь: фазу "А" обозначает желтый цвет, фазу "В" - зеленый, фазу "С" - красный, нулевой провод "N" - синим цвет; L1, L2, L3 – обозначают токовые катушки; L4, L5, L6 - обозначают катушки напряжения; 2, 5, 8 – контакты напряжения; 1, 3, 4, 6, 7, 9, 10, 11 – контакты для подключения внешней электропроводки к трехфазному счетчику.
Принцип действия и устройство индукционного электросчетчика
Токовая обмотка, включенная последовательно с потребителем электроэнергии, имеет малое число витков, которые намотаны толстым проводом, соответствующим номинальному току данного счетчика. Это обеспечивает минимум ее сопротивления и внесения погрешности измерения тока.
Обмотка напряжения, включенная параллельно нагрузке, имеет большое количество витков (8000 - 12000), которые намотаны тонким проводом, что уменьшает потребляемый ток холостого хода счетчика. Когда к ней подключено переменное напряжение, а в токовой обмотке течет ток нагрузки, через алюминиевый диск, являющийся ротором, замыкаются электромагнитные поля, наводящие в нем так называемые вихревые токи. Эти токи взаимодействуют с электромагнитным полем и создают вращающий момент, приводящий в движение подвижный алюминиевый диск.
Постоянный магнит, создающий магнитный поток через диск счетчика, создает эффект тормозного (противодействующего) момента.
Неизменность скорости вращения диска достигается при балансе вращающего и тормозного усилий.
Количество оборотов ротора за час будет пропорциональным израсходованной энергии, что эквивалентно тому, что значение установившейся равномерной скорости вращения диска является пропорциональным потребляемой мощности, если вращающий момент, воздействующий на диск, адекватен мощности потребителя, к которому подключен счетчик.
Трение в кинематических парах механизма индукционного счетчика создает появление погрешностей в измерительных показаниях. Особенно значительно влияние трения на малых (до 5-10% от номинального значения) нагрузках для индукционного счетчика, когда величина отрицательной погрешности может составлять 12 - 15%. Для сокращения влияния сил трения в индукционном счетчике используют специальное устройство, которое называется компенсатор трения.
Существенный параметр счетчика электрической энергии переменного тока - порог чувствительности прибора, который подразумевает значение минимальной мощности, выраженной в процентах от номинального значения, при котором ротор счетчика начинает устойчиво вращаться. Другими словами, порог чувствительности – это минимальный расход электроэнергии, который счетчик в состоянии зафиксировать.
В соответствии с ГОСТом, значение порога чувствительности для индукционных счетчиков различных классов точности, должно составлять не больше 0,5 - 1,5%. Уровень чувствительности задается значением компенсирующего момента и момента торможения, который создается специальным противосамоходным устройством.
Принцип работы электронного счетчика
Индукционные счетчики расхода электрической энергии при всей их простоте и невысокой стоимости обладают рядом недостатков, в основе которых находится использование механических подвижных элементов, имеющих недостаточную стабильность параметров при долгосрочной эксплуатации прибора. Электронный счетчик электроэнергии лишен этих недостатков, имеет низкий порог чувствительности, более высокую точность измерения потребляемой энергии.
Правда, для построения электронного счётчика требуется применение узкоспециализированных интегральных микросхем (ИС), которые могут выполнять перемножение сигналов тока и напряжения, формировать полученную величину в виде, удобном для обработки микроконтроллером. Например, микросхемы, преобразующие активную мощность — в значение частоты следования импульсов. Общее число полученных импульсов, интегрируемых микроконтроллером, является прямо пропорциональным потребляемой электроэнергии.
Блок-схема электронного счетчика
Не менее важным для полноценной эксплуатации электронного счетчика является наличие всевозможных сервисных функций, таких как удаленный доступ к счётчику для дистанционного контроля показаний, определение дневного и ночного потребления энергии и многие другие. Применение цифрового дисплея позволяет пользователю программно задавать различные форматы вывода сведений, например, отображать на дисплее информацию о количестве потреблённой энергии за определенный интервал, задавать различные тарифы и тому подобное.
Для выполнения отдельных нестандартных функций, например, согласования уровней сигналов, потребуется применение дополнительных ИС. В настоящее время начат выпуск специализированных микросхем — преобразователей мощности в пропорциональную частоту — и специализированные микроконтроллерные устройства, имеющие подобный преобразователь на одном кристалле. Но, чаще всего, они слишком дорогостоящи для применения в коммунально-бытовых устройствах индукционных счётчиков. Поэтому многими мировыми производителями микроконтроллеров разрабатываются специализированные недорогие микросхемы, специально предназначенные для подобного применения.
Какой вид имеет схема электрическая принципиальная счетчика по простейшему цифровому варианту на наиболее недорогом (менее доллара) 8-разрядном микроконтроллере компании Motorola? В рассматриваемом решении осуществлены все минимально обязательные функции устройства. Оно основано на применении недорогой ИС, преобразующей мощность в частоту импульсов типа КР1095ПП1 и 8-разрядного микроконтроллерного устройства MC68HC05KJ1. При такой архитектуре счетчика микроконтроллеру необходимо суммировать получаемое число импульсов, отображать информацию на дисплее и осуществлять защиту устройства в различных нештатных режимах. Описываемый счётчик в действительности является цифровым функциональным аналогом имеющихся механических счётчиков, приспособленным для дальнейшего усовершенствования.
Схема электрическая принципиальная простейшего цифрового счетчика электроэнергии
Сигналы, эквивалентные значениям напряжения и тока в сети, получаются от датчиков и подаются на вход преобразователя. Микросхема осуществляет перемножение входных сигналов, формируя мгновенное значение потребляемой мощности. Это значение поступает на микроконтроллер, преобразуется в ватт-часы. По мере накопления данных изменяются показания счётчика на ЖКИ. Наличие частых сбоев напряжения электропитания устройства приводит к необходимости применения EEPROM для обеспечения сохранности показаний счётчика. Поскольку сбои напряжения питания являются наиболее распространенной нештатной ситуацией, подобная защита требуется в любом электронном счётчике.
Схема электрическая принципиальная счетчика (цифровой вычислитель) приведена ниже. Через разъём X1 присоединяется напряжение сети 220 В и электропотребитель. Датчики напряжения и тока формируют сигналы, поступающие на микросхему КР1095ПП1 преобразователя, имеющего оптронную развязку частотного выхода. Ядром счётчика является микроконтроллер MC68HC05KJ1 производства компании Motorola, производимый в 16-выводном корпусе (корпус DIP или SOIC) и оснащенный 1,2 Кбайтом ПЗУ и 64 байтом ОЗУ. Для сохранения накопленного количества потребленной энергии во время сбоев по питанию применяется EEPROM с малым объёмом памяти 24С00 (16 байт) от компании Microchip. Дисплеем служит 7-сегментный 8-разрядный ЖКИ, который управляется любым недорогостоящим микроконтроллером, обменивающимся с центральным микроконтроллером данными по протоколам SPI или I2C и подключенный через разъём Х2.
Заложенный алгоритм работы счетчика потребовал менее 1 Кбайт памяти и меньше половины из всех портов ввода/вывода на микроконтроллере MC68HC05KJ1. Его технических возможностей достаточно для того, чтобы дополнить счетчик некоторыми сервисными функциями, например, возможностью объединения счётчиков в локальную сеть через интерфейс RS-485. Эта возможность позволяет получать данные о потребленной энергии в сервисный центр и дистанционно отключать электричество, если потребителем не внесена оплата. Сетью, содержащей такие счётчики можно оснастить жилой многоквартирный дом. Все показания счетчиков по сети будут дистанционно поступать в диспетчерский пункт.
Практический интерес представляет применение семейства 8-разрядных микроконтроллеров с кристаллом, содержащим встроенную FLASH-память. Это позволяет его программировать прямо на собранной плате. Это также обеспечивает защищённость от взлома программного кода и удобство обновления ПО без выполнения монтажных работ.
Цифровой вычислитель для электронного счетчика электроэнергии
Более интересным представляется вариант электронного счётчика электроэнергии без применения внешней EEPROM и дорогостоящего внешнего энергонезависимого ОЗУ. В этом случае можно при возникновении аварийной ситуации фиксировать показания и другую служебную информацию во внутренней FLASH-памяти микроконтроллера. Это дополнительно обеспечивает требуемую конфиденциальность данных, что нельзя обеспечить, если применяется внешний кристалл, не защищённый от несанкционированного доступа посторонних лиц. Такой электронный счётчик электроэнергии с любым уровнем сложности и функциональности можно создать с применением микроконтроллера компании Motorola из семейства HC08 с FLASH-памятью, встроенной в основной кристалл.
Осуществление перехода на цифровые дистанционные автоматические средства учёта и контроля расхода электроэнергии является вопросом времени. Технические и потребительские достоинства таких систем являются очевидными. Стоимость их будет неизменно уменьшаться. И даже в случае применения простейшего микроконтроллера такой электронный счётчик электроэнергии обладает очевидными преимуществами: высокая надёжность вследствие полного отсутствия подвижных деталей; миниатюрность; возможность выпуска счетчика в корпусе с учётом особенностей интерьера в современных жилых домах; увеличение интервала поверок в несколько раз; высокая ремонтопригодность и предельная простота в обслуживании и эксплуатации. Даже небольшие дополнительные аппаратные и программные затраты в простейшем цифровом счётчике могут дополнить его рядом сервисных функций, принципиально отсутствующих у всех механических электросчетчиков, например, применение многотарифного начисления оплаты за потребляемую энергию, возможность реализации автоматизированного учёта и управления потреблением электроэнергии.
Смотрите также схемы:
Регулятор освещения Электронный термометр Электрическая печи Стабилизатор напряжения Схема электрическая телевизораelektronika-muk.ru
Индукционный счетчик электроэнергии.
Приветствую Вас, посетители сайта pro100electrik.ru. Из этой статьи вы подробно узнаете об внутреннем устройстве однофазного индукционного счетчика электрической энергии.
Электросчетчик- это стационарный прибор, предназначенный для ведения учета потребленной электроэнергии из сети, измеряемой в кВт∙ч.
Классификация счетчиков:
- по конструктивному исполнению измерительного механизма подразделяются на индукционные и электронные;
- по роду измеряемого тока на постоянные и переменного;
- по количеству подключаемых фаз – одно- и трехфазные;
- по численности тарифов делятся на однотарифные и многотарифные;
- по способу подключения к сети — косвенного(подключение через измерительные трансформаторы) и прямого включения.
Устройство индукционного счетчика
Электросчетчик имеет две обмотки- напряжения 1 и тока 4, намотанных встречно на два разделенных магнитопровода (сердечника), расположенных перпендикулярно друг к другу. Обмотки с магнитопроводами представляют собой электромагниты. Между сердечниками находится алюминиевый диск 5, насаженный на ось, которая посредством червячной передачи 2 соединена со счетным устройством. Постоянный магнит 3 останавливает алюминиевый диск при выключенной нагрузке.
Вся нагрузка потребителей проходит через токовую обмотку, т.к. она включена последовательно, поэтому выполнена проводом сечением до 6 мм кв. (т.е. предельно допустимый ток электросчетчика) небольшим количеством витков и малым входным сопротивлением. Катушка напряжения подключена параллельно(выводы L и N) и намотана проводом сечением от 0,09 до 0,016 мм.кв. с числом витков 9000-11000.
При протекании переменного электрического тока по обмотке 4 и напряжения в обмотке 1 вокруг них появляются магнитные потоки Ф1 Ф2, которые усиливаются с помощью сердечников. Магнитные потоки пересекают края диска, наводя в нем вихревые токи, порождающие магнитные поля, а следовательно, и магнитные потоки. Взаимодействие последних с основными магнитными потоками приводит к вращению алюминиевого диска и ,в свою очередь, счетного механизма.
Количество оборотов диска за единицу времени-нами потребляемая электроэнергия! Чем быстрее вращается диск, тем большее идет потребление электричества!
Для учета трехфазной нагрузки потребителей используются трехфазные индукционные счетчики, аналогичной конструкции.
Интересные статьи:
на Ваш сайт.
pro100electrik.ru
Устройство и принцип действия однофазного индукционного счетчика
Читать все новости ➔
Однофазный индукционный счетчик представляет собой измерительную ваттметровую систему. Он 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). Блок-схема однофазного индукционного счетчика приведена рис.1.
Рис.1. Блок-схема однофазного индукционного счетчика
Электромеханические силы взаимодействия вызывают движение подвижной части. Алюминиевый диск может вращаться на оси 0, с которой через червячную и зубчатую передачи связан счетный механизм с цифрами, указывающими расход электроэнергии (рис.2).
Рис.2. Однофазный индукционный счетчик
Так как счетчик должен учитывать расход электроэнергии, а он пропорционален произведению тока нагрузки I напряжения U, подведенного к нагрузке, и времени t, в течение которого нагрузка включена, то конструкция счетчика должна иметь элементы, автоматически перемножающие I, U и t. В общих чертах это достигается следующим образом. Диск счетчика в конечном итоге вращается за счет электромагнитных сил, которые создаются катушками.
Первая катушка включается в сеть последовательно и создает силу, пропорциональную току I. Вторая включается параллельно и создает силу, пропорциональную напряжению U. Поэтому частота вращения алюминиевого диска, расположенного между катушками, пропорциональна произведению U x I.
Если нагрузка равна нулю, диск неподвижен и показания счетчика не изменяются. При нагрузке диск вращается, причем тем быстрее, чем больше нагрузка. Время t автоматически учитывается, потому что чем дольше вращается диск, тем больший путь совершается обоймами счетного механизма, а на них написаны цифры, которые видны в окошечке на крышке счетчика.
На обоймах написаны цифры 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,8 , 9. Обоймы закрыты щитком, и мы в его окошечках видим только по одной цифре на каждой из них. Допустим, что алюминиевый диск счетчика начинает вращаться по стрелке, когда во всех окошечках видны нули. Наблюдая за счетчиком, мы увидим, как самый правый нуль поднимется и исчезнет, уступая место единице. Ее сменит двойка и т. д. А когда вместо девятки в окошечке снова появится нуль, то в соседнем окошечке слева окажется единица. Таким образом, полному обороту первого диска, считая справа, соответствует 1/10 оборота второго диска, полному обороту второго — 1/10 оборота третьего ит.д.
Число зубьев червячной и зубчатой передач подобрано таким образом, что счетчик отсчитывает, как правило, киловатт-часы (цифры в черных окошечках) и их доли (цифры в красном окошечке).
Источник: книга "Современная электросеть", автор Михайлов В.Е.
Возможно, Вам это будет интересно:
meandr.org
