Устройство и принцип действия однофазного индукционного счетчика. Принцип действия однофазного счетчика

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

Индукционный счетчик электроэнергии: принцип работы, конструкция

Для учета электроэнергии в бытовых и производственных целях используются электросчётчики. Приборы учёта электроэнергии имеют два вида:

1. Индукционные.
2. 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:

1. Обладают относительно низкой ценой.
2. Высокий уровень надёжности.
3. Не зависимы к перепадам электроэнергии.
4. Имеют длительный срок эксплуатации.
5. Подходит для таких манипуляций, как отмотка показаний и остановка счётчика.
6. Продаётся в большинстве точек по продаже электротоваров.

Однако на фоне этого имеются и негативные моменты, а в частности:

1. Низкий класс точности.
2. Большой процент погрешности на маленьких нагрузках.
3. 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.

Принцип работы счетчика

Принцип работы однофазного счетчика электрической энергии

Счетчик представляет собой индукционную систему и является интегрирующим во времени электроизмерительным прибором. Принцип дейст­вия — взаимодействие магнитных полей токов, протека­ющих по двум обмоткам, с магнитным полем тока, индуктируемого в алюминиевом диске, находящемся между этими обмотками.

Рисунок. (а) Измерительный механизм индукционной системы.

1 – токовая катушка;

2 – катушка напряжения;

3 – алюминиевый диск;

4 – постоянный магнит;

Рисунок (б). Устройство электросчетчика.

1 – зажимы для подключения электроприемников;

2 – зажимы для подключения к сети;

3 – токовая обмотка;

4 – постоянный магнит;

5 – червячный винт;

6 – обмотка напряжения;

7 – ось;

8 – алюминиевый диск;

9 – корпус.

Основными узлами эл.счетчика являются катушки напряжения и тока, алюминиевый диск 3, укрепленный на оси, опоры оси - подпятник и подшипник, постоянный магнит. С осью связан при помощи зубчатой передачи счетный механизм (рисунок ниже). Электромагнит 1 содержит Ш - образный магнитопровод, на среднем стержне которого расположена многовитковая обмотка из тонкого провода, включенная на напряжение сети U параллельно нагрузке Н. При номинальном напряжении 220 В обмотка катушки напряжения имеет обычно 8-12 тысяч витков провода диаметром 0,1 - 0,15 мм. Токовая катушка через которую протекает полный ток нагрузки имеет обычно количество ампер-витков в пределах 70 - 150, т.е. при номинальном токе 5 А обмотка содержит от 14 до 30 витков. Комплекс деталей, состоящий из последовательной (токовой) и параллельной (напряжения) обмоток с их магнитопроводами, называется вращающим элементом счетчика

Счетный механизм.

1 – ось измерительного механизма;

2 – система зубчатых передач;

3 – обоймы счетного механизма

Ток, протекающий по обмотке напряжения создает общий переменный магнитный поток цепи напряжения, небольшая часть которого (рабочий поток) пресекает алюминиевый диск находящийся в зазоре между обоими электромагнитами. Большая часть магнитного 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.

Токи протекающий по обмоткам напряжения и тока создают переменные магнитные потоки которые пересекают диск счетчика. Согласно закону электромагнитной индукции, переменные магнитные потоки обоих обмоток при пересечении диска, наводят в нем ЭДС, под действием которых в диске возникают соответствующие вихревые токи. В результате взаимодействия магнитного потока 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.

Постоянный магнит установленный в счетчике служит для создания тормозного момента в счетчике. Силовые линии магнитного поля этого магнита, 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, направленной 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.

www.energosbit.net

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

www.megadomoz.ru

Принцип работы счетчика электроэнергии

Электросчетчик – обязательный элемент любой домашней электрической сети. Это устройство предназначено для учета потребляемой электрической энергии. Особенность аппарата в том, что он подключается к сети только лишь последовательно, и по этой причине учитывает весь ток, который проходит через его обмотки. Если это условие не соблюдается (сеть подключена в обход счетчика), хозяева аппарата нарушают закон и могут нести ответственность. Многим людям интересно, как устроен электросчетчик, и каким образом работает устройство.

Индукционный счетчик

Современные приборы для подсчета тока классифицируются по устройству и принципу работы на два вида – индукционные и электрические. Каждый из этих типов отличаются определенными особенностями, плюсами и недостатками, которые надо учитывать при выборе прибора для установки в домашнюю электросеть. Сначала следует разобраться, что собой представляет принцип работы счетчика электроэнергии индукционного типа.

Внутреннее устройство данного прибора можно наблюдать выше. Он состоит из следующих элементов:

1. Последовательная обмотка (тока).
2. Параллельная обмотка (напряжения).
3. Механизм подсчета значений с червячной передачей.
4. Магнит для обеспечения плавного хода.
5. Алюминиевый диск для визуализации работы.

Как можно видеть, устройство включает две катушки – токовую и напряжения. Магниты в них располагаются под прямым углом друг к другу относительно окружающего пространства. Между этими электромагнитами есть небольшого размера зазор, в пространстве которого располагается тонкий диск из алюминия. Ось этого диска соединяется со счетным механизмом при помощи червячной передачи. Как видите, устройство весьма простое.

Каков принцип работы электросчетчика? Главными элементами выступают катушки – токовая включает в себя малое количество витков толстого провода, а обмотка напряжения наоборот, образована большим количеством витков тонкого провода. Когда на катушку напряжения подается ток с переменным напряжением, а на вторую обмотку подается нагрузка, между этими элементами возникают магнитные вихри, которые вызывают вращение алюминиевого диска.

За определенное время диск оборачивается конкретное количество раз, причем скорость вращения напрямую зависит от токов, которые в свою очередь зависят от интенсивности потребления. На таком простом принципе и строится работа этого счетчика.

Электрический счетчик

Устройство электрического счетчика электроэнергии для многих пользователей остается загадкой, так как мало кто решается на вскрытие прибора. Принципиальную схему такого устройства вы можете увидеть на картинке.

Принцип работы электронного счетчика электроэнергии предельно прост и понятен. В приборе есть особые датчики, которые подключаются к электросети. Данные с этих датчиков поступают на преобразователь, задачей которого является трансформация аналогового сигнала в цифровой код. Полученный код направляется на микроконтроллер, где впоследствии подвергается расшифровке. В ходе расшифровки прибор подсчитывает количество потребляемого тока, выдавая рассчитанное значение на цифровой дисплей.

Особенности двухтарифного аппарата

Очевидно, что в ночное время потребление тока заметно меньше, чем днем. По этой причине во многих странах, в том числе и России, тарифы на ночное потребление заметно ниже, чем на дневное потребление. Чтобы получить возможность экономить на электричестве, некоторые пользователи устанавливают в дом двухтарифные счетчики. Многих интересует, как работает двухтарифный счетчик электроэнергии. Разберемся!

На самом деле принцип работы таких аппаратов ничем не отличается от обычных устройств. Главное и единственное отличие – такие приборы учитывают дневное и ночное потребление тока. Так, большинство моделей снабжаются встроенной памятью, в которой фиксируется точное количество тока, потребляемое за определенное время суток. Именно по этим показаниям за день и ночь начисляется оплата за пользование электрической энергией. При правильном пользовании электричеством можно хорошо экономить.

electricdoma.ru

Структура и принцип действия электронных электросчетчиков

Читать все новости ➔

В простейшем случае электросчетчик может быть построен на базе простейшего микроконтроллера. От простейшего электронного счетчика требуется лишь измерение импульсов, вывод информации на дисплей и защита при аварийных сбоях.

Это интересно знать.

Получается, фактически, цифровой аналог индукционных (механических) счетчиков, рассмотренных выше.

Блок-схема простого электронного счетчика электроэнергии представлена на рис.1.

Рис.1. Блок-схема простого однофазного электронного счетчика электроэнергии

Сигналы поступают через соответствующие трансформаторные датчики на входы микросхемы - преобразователя. С ее выхода снимается частотный сигнал, поступающий на вход микроконтроллера. Микроконтроллер складывает количество пришедших импульсов, преобразовывая его для получения количества энергии в Вт·ч.

По мере накопления каждой единицы, значение накопленной энергии выводится на монитор и записывается воFLASH-память. Если происходит сбой, исчезновение напряжения сети, информация о накопленной энергии сохраняется в памяти. После восстановления напряжения эта информация считывается микроконтроллером и выводится на индикатор, счет продолжается с этой величины. Этот алгоритм потребовал менее 1 Кб памяти микроконтроллера. В качестве дисплея может использоваться простейший 6-...8-разрядный 7-сегментный ЖКИ, управляемый контроллером.

В случае реализации многотарифного электросчетчика, устройство должно обеспечивать обмен информацией с внешним миром по последовательному интерфейсу. Интерфейс может использоваться для задания тарифов, включения и установки таймера времени, получения информации о накопленных значениях электроэнергии и так далее. Блок-схема многотарифного электронного электросчетчика, реализованного на микроконтроллере фирмы Motorola, представлена на рис.2.

Рис.2. Блок-схема многотарифного электронного однофазного счетчика электроэнергии

Рассмотрим алгоритм работы многотарифного электросчетчика. Память энергонезависимого ОЗУ разбита на 13 банков, в каждом хранится информация о накопленной электроэнергии по четырем тарифам: общем, льготном, пиковом, штрафном. В первом банке учет производятся с момента начала эксплуатации электросчетчика, следующие 12 банков соответствуют накоплениям за 11 предыдущих и за текущий месяцы. Учет за текущий месяц записываются в соответствующий банк, таким образом, имеется возможность узнать, сколько было накоплено энергии за любой из 11 последних месяцев. Перед началом работы счетчика на заводе-изготовителе обнуляют содержимое банков памяти, и накопление начинается с нулевых значений. Смена тарифов осуществляется по временным условиям: для каждого дня недели свое тарифное расписание, то есть времена начала основного и льготного тарифов — для пикового тарифа. Шестнадцать произвольных дней в году могут быть определены как праздничные, в эти дни работает тарифное расписание как для воскресенья.

В электросчетчике может быть установлен режим ограничения по количеству израсходованной за месяц энергии и по мощности. В тех режимах счетчик фиксирует количество электроэнергии, израсходованной выше лимита. При превышении установленного лимита электроэнергии производится или переход на накопление по штрафному тарифу, или отключение пользователя от энергосети. Штрафной тариф может быть установлен принудительно (по интерфейсу связи) в случае, например, задолженности.

При включении счетчика в сеть (например, после очередного пропадания напряжения в сети) фиксируется время и дата момента для возможности контроля. Также предусмотрена запись даты несанкционированного снятия крышки счетчика.

Через особый разъем к счетчику можно подключить ридер для считывания информации с индивидуальной электронной карточки об объеме энергии, оплаченном потребителем. При исчерпании лимита счетчик может отключить потребителя от электросети.

Электросчетчик трехфазный электронный многотарифный имеет встроенный цифровой интерфейс, встроенный тарификатор.

Обеспечивает — учет активной и реактивной электроэнергии в одно или многотарифном режимах суммарно по всем фазам или может осуществлять учет активной энергии по каждой фазе отдельно. На жидко - кристаллическом дисплее индицируются:

• значения активной и реактивной электрической энергии;
• измерение мгновенных значений активной, реактивной и полной мощности по каждой фазе и по сумме фаз;
• измерение по каждой фазе — тока, напряжения, частоты, cos φ, углов между фазными напряжениями.

Такой электросчетчик поддерживает передачу данных измерений по силовой сети, по интерфейсам — CAN, RS-485. Может передаваться вся доступная информация. Имеется возможность программировать счетчик в режим суммирования фаз «по модулю» для предотвращения хищения электроэнергии при нарушении фазировки подключения, имеется возможность корректировать внутренние часы электросчетчика.

Такой счетчик предназначен для эксплуатации в электроустановках административных, жилых и общественных зданий, производственных помещений, коттеджей, дач, магазинов, гаражных кооперативов и т.п. при снабжении потребителей электроэнергии от трехфазной электросети.

Возможно, Вам это будет интересно:

meandr.org

• 
  Монтажные когти для бетонных столбов
• 
  Цанговая отвертка
• 
  Отличие изолированной от глухозаземленной нейтрали
• 
  Чем отличается однолинейная схема от принципиальной
• 
  Ватт сколько стоит
• 
  Прокладка кабеля по потолку
• 
  Светодиодные светильники в пол
• 
  Размеры распредкоробки электрические
• 
  Классы электроинструментов
• 
  Лоток кабельный железобетонный
• 
  Виды инструктажей по охране труда ржд