Как работает счетчик электроэнергии старого и нового образца

Устаревшие элементы учёта затраченной электроэнергии

Электрическая энергия является таким же готовым для применения товаром, как и любая выпускаемая продукция. Поэтому для её учёта применятся должны специальные очень точные приборы — электросчётчики. В принципе каждый человек который чётко и регулярно платит за этот вид энергии знаком с такими устройствами. Некоторые из них можно считать устаревшими или же старого образца.

Для начала нужно разобраться какие, вообще, бывают счётчики и в чём их преимущество. Все они делятся по типу и по количеству фаз. Соответственно электрические счётчик, как и подаваемое напряжение на них, бывают:

Трёхфазные, рассчитаны на 380 Вольт и применяются чаще всего на производстве;
Однофазные, бытовые устройства на 220 Вольт очень распространены среди потребителей, живущих в домах, квартирах и т. д.

По принципу действия они делятся на:

Индукционные. Это приборы учёта электроэнергии, которые можно визуально узнать по вращаемому алюминиевому кругу (диску). Приводится в движение он во время прохождения тока при потреблении электроэнергии потребителем. Чем быстрее он крутится, тем больше нагрузка подключена в данный момент в его отходящую цепь. Механизм самого отсчёта выполнен на обычном механическом отсчетном механизме. Срок службы, который указан в паспорте, составляет 20–30 лет, но они ещё до сих пор встречаются в быту;
Электронные. Они имеют электронный дисплей и могут даже хранить данные о затраченном электричестве за какой-то определённый период. Принцип действия такого современного устройства учёта основывается на вырабатываемом, в момент потребления, импульсе, который выходит из специального электронного элемента. От количества таких импульсов и зависит количество взятой из сети электроэнергии. Одной из особенностью таких элементов учёта является возможность многотарифного расчета потраченной электрической энергии, а также учёт не только активной, но реактивной составляющей. Так как существуют пиковые моменты в течение суток когда электричество стоит дороже, то соответственно есть временные промежутки когда такую продукцию покупать у производителя более выгодно по низкой цене. В основном это ночное время.

Таким образом, индукционные механические счётчики считаются устаревшими и со временем будут исключены из эксплуатации. Именно в таких счётчиках в советское время откручивали показания умельцы, выполнить такую процедуру с электронными почти невозможно. В любом случае такая процедура противозаконна и штраф за воровство будет очень значительный.

Старые счетчики электроэнергии и их самые распространенные типы

Конечно же, электронные виды учёта электроэнергии более точны и имеют ряд функций, которых устаревшим счётчикам не под силу. Поэтому лучше и удобнее перейти на новый уровень покупки и контроля потраченной электроэнергии. Для этого можно самому приобрести в магазине электронный счётчик или же обратится к компании, предоставляющей такую продукции. Некоторые фирмы занимаются работой по замене устаревшего электрооборудования на новое, но заплатить там придется немного больше чем если выполнить данную замену самому, правда, при этом нужно заполнить не один бланк.

Вот несколько типов старых счётчиков, которые подлежат замене:

СО 505. Может выполнять измерение активной электрической энергии, в двухпроводных, а значит в однофазных цепях переменного тока. Он начал выпускаться ещё 30–35 лет назад и прославился своей безотказностью и надёжностью в эксплуатации. Часто применялся на дачах участках и коттеджах. Он не боится ни высокой влажности, ни перепада окружающей температуры. Корпус его выполнен из прочного пластика, который даже под действием удара остаётся целым.

СО-И446. Аналогичный предыдущему, имеет класс точности равный 2,5 и вращающийся элемент. Для самого механизма отсчёта применяется механический барабанный тип. Рассчитан он на ток пять или же десять ампер. Вес такого счётчика марки И446 в собранном виде составляет 1, 2 кг, что даёт возможность его монтажа на многие поверхности. В паспорте указано что он должен поверяться каждые 8 лет. Кстати его работа возможна не только с напряжением 220 Вольт, но и 127 Вольт, главное, чтобы это был переменный ток частотой 50 Гц. Рабочая температура от 0 до 40 градусов. Именно СО-И446 устанавливался в 80-х годах во всех новостройках, сдаваемых в эксплуатацию гражданам СССР.

СО-ЭЭ6706. Еще один представитель счётчиков старого образца, работающего по электромагнитному принципу. Применяется в бытовых, жилых зданиях и электроприёмниках переменного тока, имеет защиту от отматывания и устойчив к агрессивным климатическим и механическим воздействиям. Поэтом тоже очень широко был распространён в конце прошлого века.

СО-2М. один из самых старых устройств учёта выпускаемый на заводе в Вильнюсе уже полвека тому назад. Может пропускать через себя ток порядка 5–10 Ампер переменного напряжения величина которого составляет около 220 Вольт. Вращение диска, 640 для 10А, и 1280 для 5 А равняется расходу в 1 кВТ/ч. его конструкция проста и эффективна, имеет толстый медный провод как основу, создающую магнитный поток. Модели, которые выпускались в 1969 и в 1963 году практически ничем друг от друга не отличаются.

В итоге хотелось бы отметить что переход на новые электронные элементы это, конечно же, хорошо, но проработают ли они такой длительный срок, как эти устаревшие и списывающиеся образы. Только время покажет их практичность и надёжность.

Принцип работы электросчетчика

В каждую электрическую сеть квартиры или частного дома подключается электросчетчик, учитывающий потребленную электроэнергию. Отличительной особенностью данного прибора является его последовательное подключение. Это позволяет определять в полном объеме количество тока, проходящего через его обмотки. Принцип работы электросчетчика зависит от того, к какому типу относится тот или иной прибор.

Какие виды электросчетчиков бывают
Принцип работы индукционного счетчика
Принцип работы электронного счетчика электроэнергии

Какие виды электросчетчиков бывают

В быту используются три вида счетчиков:

Механические или индукционные, несмотря на простоту и дешевизну, они отличаются большими погрешностями, невозможностью тарификации и другими недостатками.
Электронные счетчики обладают явными преимуществами в виде высокой точности, удобного интерфейса и многих других полезных функций.
Третий вид приборов учета относится к гибридным устройствам, в которых имеется механическая и электронная часть. Они используются достаточно редко, поэтому более подробно следует рассмотреть два первых типа электросчетчиков.

Принцип работы индукционного счетчика

Еще совсем недавно индукционные счетчики были неотъемлемой частью электрических сетей в квартирах. Счетное устройство в этих приборах представлено вращающимся алюминиевым диском и цифровыми барабанами, отображающими показатели расхода электроэнергии в реальном времени.

Принцип действия подобных устройств достаточно простой. Электромагнитное поле, возникающее в катушках счетчика, взаимодействует с диском, выполняющим функцию подвижного токопроводящего элемента. В однофазном индукционном счетчике выполняется параллельное подключение одной из катушек к обмотке напряжения, которая служит сетью переменного тока. Другая катушка подключается последовательно на участке между обмоткой тока или нагрузкой и генератором электроэнергии.

Действие токов, протекающих по обмоткам, приводит к созданию переменных магнитных потоков, пересекающих вращающийся диск. Их величина составляет пропорцию между потребляемым током и входным напряжением. В соответствии с законом электромагнитной индукции в самом диске происходит возникновение вихревых токов, протекающих по направлению магнитных потоков.

Вихревые токи и магнитные потоки начинают взаимодействовать между собой в диске. В результате, появляется электромеханическая сила, которая и приводит к созданию вращающегося момента. Таким образом, возникает пропорция между полученным вращающимся моментом и произведением двух магнитных потоков, возникающих в обмотках тока и напряжения, умноженных на синус сдвига фазы между ними.

Нормальная работа индукционного электросчетчика возможна только при условии фазового сдвига, равного 90 градусам. Такой сдвиг можно получить, разложив магнитный поток обмотки напряжения на две части. Получается, что диск прибора вращается с частотой, пропорциональной активно потребляемой мощности. Поэтому непосредственный расход электроэнергии будет находиться в пропорции с количеством оборотов диска. Полученные данные о потреблении передаются на механическое счетное устройство, ось которого связана с осью подвижного диска с помощью зубчатой передачи. Такая конструкция обеспечивает синхронное вращение обоих элементов.

Принцип работы электронного счетчика электроэнергии

До недавних пор все измерения потребленной электроэнергии осуществлялись с помощью индукционных счетчиков. Постепенно, с развитием микроэлектроники, произошел существенный сдвиг в деле совершенствования приборов учета и контроля потребляемой электроэнергии. Были созданы современные цифровые электронные системы управления с применением новейших микроконтроллеров. Это позволило многократно повысить точность измерений, а отсутствие механики значительно повысило надежность счетчика.

Для электронных электросчетчиков разработана специальная элементная база и методы обработки поступающей информации. После обработки цифровых данных стал возможен одновременный подсчет не только активной, но и реактивной мощности. Данный фактор приобретает важное значение при организации учета в трехфазных сетях. В результате, были созданы многотарифные электросчетчики, учитывающие накопленную энергию в течение определенного времени суток. Данные приборы способны автоматически определять тот или иной тариф.

Как устроен и работает электронный счетчик электроэнергии

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

Такие приборы выпускают для работы с цепями тока:

1. постоянной величины;

2. синусоидальной гармонической формы.

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

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

1. с однофазной системой напряжения;

2. в трехфазных цепях.

Конструкция электронного счетчика

Вся элементная база располагается внутри корпуса, снабженного:

клеммной колодкой для подключения электрических проводов;

панелью ЖКИ дисплея;

органами управления работой и передачи информации от прибора;

печатной платой с твердотельными элементами;

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

Работоспособность такого электросчетчика подтверждается:

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

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

Внутренний вид плат подобного прибора показан на картинке.

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

Электротехнические процессы, учитываемые электронным счетчиком

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

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

Ее полная величина определяется составляющими:

реактивной (суммы индуктивной и емкостной нагрузок).

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

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

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

Принцип измерения мощности электронным счетчиком

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

В нем для замера мощности используются простые датчики:

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

напряжения, работающего по схеме широко известного делителя.

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

Далее производится фильтрация оцифрованного сигнала и вывод на устройства:

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

Схема работы однофазного электронного счетчика

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

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

ОЗУ — оперативным запоминающим устройством.

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

Функциональные возможности электронных счетчиков

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Защита информации

Установка пломб на счетчик производится в два этапа:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Обзор и устройство современных счётчиков электроэнергии

За последнее время на смену индукционным счётчикам электроэнергии пришли электронные. В данных счётчиках счётный механизм приводится во вращение не с помощью катушек напряжения и тока, а с помощью специализированной электроники. Кроме того, средством счёта и отображения показаний может являться микроконтроллер и цифровой дисплей соответственно. Всё это позволило сократить габаритные размеры приборов, а также, снизить их стоимость.

В состав практически любого электронного счётчика входит одна или несколько специализированных вычислительных микросхем, выполняющие основные функции по преобразованию и измерению. На вход такой микросхемы поступает информация о напряжении и силе тока с соответствующих датчиков в аналоговом виде. Внутри микросхемы данная информация оцифровывается и преобразуется определённым образом. В результате, на выходе микросхемы формируются импульсные сигналы, частота которых пропорциональна текущей потребляемой мощности нагрузки, подключенной к счётчику. Импульсы поступают на счётный механизм, который представляет собой электромагнит, согласованный с зубчатыми передачами на колёсики с цифрами. В случае с более дорогостоящими счётчиками с цифровым дисплеем применяется дополнительный микроконтроллер. Он подключается к вышесказанной микросхеме и к цифровому дисплею по определённому интерфейсу, ведёт накопление результата измерения электроэнергии в энергонезависимую память, а также, обеспечивает дополнительный функционал прибора.

Рассмотрим несколько подобных микросхем и моделей счётчиков, которые мне попадались под руку.

Ниже на рисунке в разобранном виде изображён один из наиболее дешёвых и популярных однофазных счётчиков «НЕВА 103». Как видно из рисунка, устройство счётчика довольно простое. Основная плата состоит из специализированной микросхемы, её обвески и узла стабилизатора питания на основе балластового конденсатора. На дополнительной плате размещён светодиод, индицирующий потребляемую нагрузку. В данном случае – 3200 импульсов на 1 кВт*ч. Также есть возможность снимать импульсы с зелёного клеммника, расположенного вверху счётчика. Счётный механизм состоит из семи колёсиков с цифрами, редуктора и электромагнита. На нём отображается посчитанная электроэнергия с точностью до десятых кВт*ч. Как видно из рисунка, редуктор имеет передаточное отношение 200:1. По моим замечаниям, это означает «200 импульсов на 1 кВт*ч». То есть, 200 импульсов, поданных на электромагнит, поспособствуют прокрутке последнего красного колёсика на 1 полный оборот. Это соотношение кратно соотношению для светодиодного индикатора, что весьма не случайно. Редуктор с электромагнитом размещён в металлической коробке под двумя экранами с целью защиты от вмешательства внешним магнитным полем.

В данной модели счётчика применяется микросхема ADE7754. Рассмотрим её структуру.

На пины 5 и 6 поступает аналоговый сигнал с токового шунта, который расположен на первой и второй клеммах счётчика (на фотографии в этом месте видно повреждение). На пины 8 и 7 поступает аналоговый сигнал, пропорциональный напряжению в сети. Через пины 16 и 15 есть возможность устанавливать усиление внутреннего операционного усилителя, отвечающий за ток. Оба сигнала с помощью узлов АЦП преобразуются в цифровой вид и, проходя определённую коррекцию и фильтрацию, поступают на умножитель. Умножитель перемножает эти два сигнала, в результате чего, согласно законам физики, на его выходе получается информация о текущей потребляемой мощности. Данный сигнал поступает на специализированный преобразователь, который формирует готовые импульсы на счётное устройство (пины 23 и 24) и на контрольный светодиод и счётный выход (пин 22). Через пины 12, 13 и 14 конфигурируются частотные множители и режимы вышеперечисленных импульсов.

Стандартная схема обвески практически представляет собой схему рассматриваемого счётчика.

Общий минусовой провод соединён с нулём 220В. Фаза поступает на пин 8 через делитель на резисторах, служащий для снижения уровня измеряемого напряжения. Сигнал с шунта поступает на соответствующие входы микросхемы также через резисторы. В данной схеме, предназначенной для теста, конфигурационные пины 12-14 подключены к логической единице. В зависимости от модели счётчика, они могут иметь разную конфигурацию. В данном кратком обзоре эта информация не столь важна. Светодиодный индикатор подключен к соответствующему пину последовательно вместе с оптической развязкой, на другой стороне которой подключается клеммник для снятия счётной информации (К7 и К8).

Из этого же семейства микросхем существуют похожие аналоги для трёхфазных измерений. Вероятнее всего, они встраиваются в дешёвые трёхфазные счётчики. В качестве примера на рисунке ниже представлена структура одной из таких микросхем, а именно ADE7752.

Вместо двух узлов АЦП, здесь применено их 6: по 2 на каждую фазу. Минусовые входы ОУ напряжения объединены вместе и выводятся на пин 13 (ноль). Каждая из трёх фаз подключается к своему плюсовому входу ОУ (пины 14, 15, 16). Сигналы с токовых шунтов по каждой фазе подключаются по аналогии с предыдущим примером. По каждой из трёх фаз с помощью трёх умножителей выделяется сигнал, характеризующий текущую мощность. Эти сигналы, кроме фильтров, проходят через дополнительные узлы, которые активируются через пин 17 и служат для включения операции математического модуля. Затем эти три сигнала суммируются, получая, таким образом, суммарную потребляемую мощность по всем фазам. В зависимости от двоичной конфигурации пина 17, сумматор суммирует либо абсолютные значения трёх сигналов, либо их модули. Это необходимо для тех или иных тонкостей измерения электроэнергии, подробности которых здесь не рассматриваются. Данный сигнал поступает на преобразователь, аналогичный предыдущему примеру с однофазным измерителем. Его интерфейс также практически аналогичен.

Стоит отметить, что вышеописанные микросхемы служат для измерения активной энергии. Более дорогие счётчики способны измерять как активную, так и реактивную энергию. Рассмотрим, например, микросхему ADE7754. Как видно из рисунка ниже, её структура намного сложнее структуры микросхем из предыдущих примеров.

Микросхема измеряет активную и реактивную трёхфазную электроэнергию, имеет SPI интерфейс для подключения микроконтроллера и выход CF (пин 1) для внешней регистрации активной электроэнергии. Вся остальная информация с микросхемы считывается микроконтроллером через интерфейс. Через него же осуществляется конфигурация микросхемы, в частности, установка многочисленных констант, отражённых на структурной схеме. Как следствие, данная микросхема, в отличие от предыдущих двух примеров, не является автономной, и для построения счётчика на базе этой микросхемы требуется микроконтроллер. Можно зрительно в структурной схеме пронаблюдать узлы, отвечающие по отдельности за измерение активной и реактивной энергии. Здесь всё гораздо сложнее, чем в предыдущих двух примерах.

В качестве примера рассмотрим ещё один интересный прибор: трёхфазный счётчик «Энергомера ЦЭ6803В Р32». Как видно из фотографии ниже, данный счётчик ещё не эксплуатировался. Он мне достался в неопломбированном виде с небольшими механическими повреждениями снаружи. При всё при этом он находился полностью в рабочем состоянии.

Как можно заметить, глядя на основную плату, прибор состоит из трёх одинаковых узлов (справа), цепей питания и микроконтроллера. С нижней стороны основной платы расположены три одинаковых модуля на отдельных платах по одному на каждый узел. Данные модули представляют собой микросхемы AD71056 с минимальной необходимой обвеской. Эта микросхема является однофазным измерителем электроэнергии.

Модули запаяны вертикально на основную плату. Витыми проводами к данным модулям подключаются токовые шунты.

За пару часов удалось срисовать электрическую схему прибора. Рассмотрим её более детально.

Справа на общей схеме изображена схема однофазного модуля, о котором говорилось выше. Микросхема D1 этого модуля AD71056 по назначению похожа на микросхему ADE7755, которая рассматривалась ранее. На четвёртый контакт модуля поступает питание 5В, на третий – сигнал напряжения. Со второго контакта снимается информация в виде импульсов о потребляемой мощности через выход CF микросхемы D1. Сигнал с токовых шунтов поступает через контакты X1 и X2. Конфигурационные входы микросхемы SCF, S1 и S0 в данном случае расположены на пинах 8-10 и сконфигурированы в «0,1,1».

Каждый из трёх таких модулей обслуживает соответственно каждую фазу. Сигнал для измерения напряжения поступает на модуль через цепочку из четырёх резисторов и берётся с нулевой клеммы («N»). При этом стоит обратить внимание, что общим проводом для каждого модуля является соответствующая ему фаза. А вот, общий провод всей схемы соединён с нулевой клеммой. Данное хитрое решение по обеспечению питанием каждого узла схемы расписано ниже.

Каждая из трёх фаз поступает на стабилитроны VD4, VD5 и VD6 соответственно, затем на балластовые RC цепи R1C1, R2C2 и R3C3, затем – на стабилитроны VD1, VD2 и VD3, которые соединены своими анодами с нулём. С первых трёх стабилитронов снимается напряжение питания для каждого модуля U3, U2 и U1 соответственно, выпрямляется диодами VD10, VD11 и VD12. Микросхемы-регуляторы D1-D3 служат для получения напряжения питания 5В. Со стабилитронов VD1-VD3 снимается напряжение питания общей схемы, выпрямляется диодами VD7-VD9, собирается в одну точку и поступает на регулятор D4, откуда снимается 5В.

Общую схему составляет микроконтроллер (МК) D5 PIC16F720. Очевидно, он служит для сбора и обработки информации о текущей потребляемой мощности, поступающей с каждого модуля в виде импульсов. Эти сигналы поступают с модулей U3, U2 и U1 на пины МК RA2, RA4 и RA5 через оптические развязки V1, V2 и V3 соответственно. В результате на пинах RC1 и RC2 МК формирует импульсы для механического счётного устройства M1. Оно аналогично устройству, рассматриваемому ранее, и также имеет соотношение 200:1. Сопротивление катушки высокое и составляет порядка 500 Ом, что позволяет подключать её непосредственно к МК без дополнительных транзисторных цепей. На пине RC0 МК формирует импульсы для светодиодного индикатора HL2 и для внешнего импульсного выхода на разъёме XT1. Последний реализуется через оптическую развязку V4 и транзистор VT1. В данной модели счётчика соотношение составляет 400 импульсов на 1 кВт*ч. На практике при испытании данного счётчика (после небольшого ремонта) было замечено, что электромагнитная катушка счётного механизма срабатывает синхронно со вспышкой светодиода HL2, но через раз (в два раза реже). Это подтверждает соответствие соотношений 400:1 для индикатора и 200:1 для счётного механизма, о чём говорилось ранее.

Слева на плате расположено место для 10-пинового разъёма XS1, который служит для перепрошивки, а также, для UART интерфейса МК.

Таким образом, трёхфазный счётчик «Энергомера ЦЭ6803В Р32» состоит из трёх однофазных измерительных микросхем и микроконтроллера, обрабатывающий информацию с них.

В заключение стоит отметить, что существует ряд моделей счётчиков куда более сложней по своей функциональности. К примеру, счётчики с удалённым контролем показаний по электролинии, или даже через модуль мобильной связи. В данной статье я рассмотрел только простейшие модели и основные принципы построения их электрических схем. Заранее приношу извинения за возможно неправильную терминологию в тексте, ибо я старался излагать простым языком.

Какой счетчик электроэнергии выбрать: с механическим счётным устройством или с ЖКИ?

Так как индукционные счетчики электроэнергии уже «отжили свой век», то разговор сегодня пойдет исключительно о так называемых электронных счетчиках.

Какой счетчик электроэнергии лучше поставить в квартиру — с механическим счётным (отсчётным) устройством или с ЖКИ (жидко-кристаллическим индикатором)?

В дальнейшем (для упрощения) счетчики с механическим счётным (отсчётным) устройством я буду называть «с механическим с.у.», а счетчики с жидко-кристаллическим индикатором — «с ЖКИ».

Производителей счетчиков электроэнергии довольно много. И однотипные счетчики (а в данном случае мы говорим про однофазные счетчики, осуществляющие измерение активной энергии для установки в квартиру) имеют схожие технические параметры, устройство, габариты и стоимость. Поэтому рассматривать вопрос будем на примере счетчиков, производимых АО «Концерн Энергомера» (г. Ставрополь). Всё описанное ниже будет «справедливо» и для счетчиков других производителей.

Счетчик СЕ 101-S6 — это прибор учета с механическим с.м. Счетчик СЕ 102-S7 — прибор учета с ЖКИ.

В каждом из этих счетчиков абсолютно одинаковы основные параметры:

Класс точности — 1. (Класс точности счетчика электроэнергии говорит о том, что при номинальной нагрузке погрешность в измерениях может быть в диапазоне от -1% до +1%. Согласно ГОСТ 6570-96 на территории РФ, вновь устанавливаемые счетчики электроэнергии должны иметь класс точности не ниже 2.0)
Номинальное напряжение — 230 В. (это значение напряжения, являющееся исходным при установлении требований к счетчику электроэнергии)
Номинальный он же базовый (максимальный ток) — 5 (60) А или 10(100) А. ( Номинальный ток — это допустимый по условиям нагрева токопроводящих частей и изоляции ток, при котором счетчик может работать неограниченно длительное время. Максимальный ток — это ток, при котором счетчик может работать ограниченное время. При длительной нагрузке с максимальным током прибор учета может выйти из строя)
Диапазон рабочих температур — от -40 до + 70 градусов (Этот параметр говорит о том, что прибор учета будет работать в своем классе точности (т.е. корректно (правильно) учитывать расход электроэнергии) в данном диапазоне температур)

Габаритные размеры счетчиков отличаются, но совсем немного. Счетчик СЕ 102 чуть больше счетчика СЕ 101 (по каждому из габаритных размеров ШхВхГ — СЕ 102 больше всего лишь на 1-3 см.). При установке в щиток на лестничной площадке, такая разница в габаритах абсолютно некритична.

Ну а теперь о том, в чем же разница между этими счетчиками:

СЕ 101 — счетчик с механическим с.м. СЕ 102 — счетчик с ЖКИ
СЕ 101 — однотарифный счетчик. СЕ 102 — многотарифный счетчик (поддерживается до 4-х тарифов)
СЕ 101 — без памяти. СЕ 102 — в памяти прибора учета хранятся данные о показаниях на конец суток (последние 45 суток) и показания на конец месяца (последние 12-24 месяца) с разбивкой по тарифам
СЕ 101 — отсутствуют интерфейсы и дополнительные функции. СЕ 102 наличие интерфейсов и дополнительных функций в зависимости от модификации и комплектации (оптический порт, инфракрасный порт, RS-485, модуль PLC, реле управления нагрузкой, радиоинтерфейс, контроль вскрытия клеммной крышки, реле сигнализации)
СЕ 101 — примерная стоимость от 800 руб. СЕ 102 — примерная стоимость от 1200 руб (цена сильно зависит от наличия тех или иных интерфейсов и доп. функций).
Возможность интеграции прибора учета в современные системы АСКУЭ. СЕ 101 — нет. СЕ 102 — да.

Структура условных обозначений счетчика СЕ 101:

Расшифровка условных обозначений счетчика СЕ 101:

Структура условных обозначений счетчика СЕ 102:

Расшифровка условных обозначений счетчика СЕ 102:

Структура и расшифровка индикации на ЖКИ СЕ 102:

Давайте подведем итог. Установлен на счетчике механический с.у. или ЖКИ — на точность учета счетчика электроэнергии этот элемент никак не влияет. Конструкция измерительного механизма и принцип измерения у двух счетчиков абсолютно идентичны. Если Вам нужен обычный, простейший и надежный счетчик электроэнергии — прекрасно подходит прибор учета с механическим с.у. (СЕ 101). Если Вы хотите видеть, знать и контролировать показания своего счетчика (на конец суток, на конец месяца), иметь возможность удаленного съема показаний счетчика не выходя из квартиры, иметь прибор учета, который можно интегрировать в современную систему АСКУЭ — выбирайте счетчик с ЖКИ (СЕ 102).

Вступил в силу закон «об умных счетчиках»: что изменилось для потребителей

1 июля вступил в силу закон № 522-ФЗ, который изменил правила по эксплуатации счетчиков. Самое главное изменение для потребителя: все расходы, связанные со счетчиками, теперь несет сама энергокомпания. Покупка счетчика, проверка, ремонт, обслуживание – все это теперь не наша забота. Но у потребителя остались обязанности: следить за исправностью счетчика, если он установлен в его квартире или на его земельном участке и делать так, чтобы представители компании могли проверить его в случае необходимости.

С 2020 года в нашей стране будут устанавливать только «умные» счетчики, которые будут автоматически передавать показания в энергетические компании. А пока решение о том, какой счетчик устанавливать, принимается на региональном уровне. В Министерстве энергетики утверждают, что электроэнергия из-за перехода на новые счетчики для потребителей не подорожает, и это отлично, но у людей остаются и другие вопросы.

Что делать, если счетчик выйдет из строя?

Если счетчик выйдет из строя, энергокомпания должна заменить его за свой счет. Вот в каких случаях энергетики должны это делать:
если счетчик сломан или утрачен;

если истек срок эксплуатации счетчика (указанный в техпаспорте) или закончился его межпроверочный интервал, время, в течении которого он должен исправно работать и выдавать корректные показатели (этот срок также указан в техпапорте);
если дом впервые подключается к электросетям;

Если у потребителя нет электросчетчика, по новому закону он может потребовать у энергокомпании его установить. Нужно подать заявку, и компания должна поставить прибор за шесть месяцев. Не установит – будет платить потребителю неустойку.

Первые три месяца – 50% от стоимость своих услуг;
С четвертого месяца и далее – 100% от стоимости услуг.

Неустойка выплачивается с момента отправки претензии. Пока счетчик не будет поставлен, за электроэнергию придется платить по прошлогодним показаниям за тот же месяц.

Кому до 2022 года обязаны поставить «умные счетчики»?

До 2020 года энергокомпании могут ставить дорогие «умные счетчики», а могут обычные – это решение будет приниматься совместно с региональными властями. Но в новостройках с 2012 года должны устанавливаться только новые «умные счетчики».

Новый закон как-то изменил порядок передачи показаний счетчиков?

Пока у владельца жилья стоит старый счетчик, он должен снимать и передавать показания в обычном режиме, как это и записано в его договоре с энергокомпанией. Когда поставят умный счетчик, передача показаний станет заботой энергокомпании. Энергетики будут получать их автоматически и дистанционно; собственник сможет следить за этим онлайн или требовать от компании сведений о том, сколько электроэнергии он потратил и какую плату ему начислили.

Как будут проверять работу новых счетчиков?

Для обычных счетчиков останутся привычные плановые проверки, а «умные» будут проверять внепланово. Внеплановые проверки предусмотрены, если индикаторы счетчика зафиксируют попытку вмешательства в его работу. Энергетики должны будут фотографировать процесс проверки и делать видеосъемку; фото и видео прилагаются к составленному акту. А собственник может привлечь к проверке аккредитованного эксперта в области метрологии.

Если все же будет доказано, что в работу счетчика вмешивались, собственнику придется заплатить за электричество с учетом десятикратного штрафного коэффициента.
А если собственник два раза не пустит специалистов к себе, или, говоря юридическим языком, «не обеспечит допуск», чтобы проверить работу счетчика, то он будет платить по повышенному нормативу, который превышает обычный в полтора раза.

На FORUMHOUSE обсуждаются правовые вопросы элеткроснабжения и технические вопросы, касающиеся счетчиков электроэнергии.

Источник: gk-rosenergo.ru