Счётчик электрической энергии ( электрический счётчик ) — прибор для измерения расхода электроэнергии переменного или постоянного тока (обычно в кВт·ч или А·ч ) .

История

История создания счётчиков связана с изобретениями электротехнических устройств XIX века . Самые разные исследователи независимо и беспрестанно изучали электромагнетизм , внося собственную лепту в создание и последующее развитие счётчиков электроэнергии. Вот лишь некоторые этапы продолжительного пути развития. Всплеск теоретических открытий в области явлений, устанавливающих связь между магнитными и электрическими свойствами вещества, уже в 1-й половине XIX века.

Во второй половине XIX века к авторам теоретических трудов присоединились практики. В течение непродолжительного периода времени были изобретены гидротурбина, счётчик, трансформатор тока , электродвигатель, динамо-машина , электрическая лампа. Как считали первооткрыватели, само время дарило просветление, позволяя почти в одно и то же время свершаться схожим открытиям в противоположных концах света. В этом был, к примеру, уверен создатель индукционного электрического счётчика Отто Титус Блати , венгр по происхождению, который также являлся соизобретателем трансформатора. Аньош Йедлик и Вернер фон Сименс , каждый в своё время, придумали динамо-машину. Что, в свою очередь, позволило превратить электричество в коммерческий продукт массового спроса. Развитие систем освещения потребовало применения устройств измерения и стандартизации учёта электроэнергии. Первый точный счётчик ватт-часов запатентовал Герман Арон в 1883 году.

Развитие систем передачи электроэнергии по пути создания систем высокого напряжения тормозилось главным недостатком цепей постоянного тока — невозможностью преобразования одного уровня напряжения в другой. И давний спор сторонников распределительных сетей постоянного и переменного тока окончательно решился в пользу последних; этому также способствовало изобретение трансформатора (1885 год). Попытки решить задачу учёта электрической энергии переменного тока привели к целому ряду открытий. Созданию индукционных счётчиков электроэнергии предшествовало обнаружение эффекта вращающегося магнитного поля ( Никола Тесла — 1883 год, Галилео Феррарис — 1885 год, Оливер Шелленбергер — 1888 год). Первый счётчик электроэнергии для переменного тока разработан Оливером Б. Шелленбергером в 1888 году. Уже в 1889 году запатентован «Электрический счётчик для переменных токов» венгра Отто Титуц Блати (для компании «Ganz»). А в 1894 году Шелленбергер по заказу компании Westinghouse создал индукционный счётчик ватт-часов. Счётчик ватт-часов активной энергии переменного тока типа «А» появился в 1899 году, создатель Людвиг Гутман. Был дан старт непрерывным усовершенствованиям индукционных счётчиков электроэнергии. Счётчики, берущие начало от счётчика Блати и индукционных счётчиков Феррариса, вследствие великолепной надёжности и малой себестоимости, до сих пор массово изготовляются, именно с их помощью производят большую часть измерений электроэнергии.

• Виды электросчётчиков
• 
  Устройство трёхфазного индукционного электросчётчика
• 
  Трёхфазный электронный многотарифный электросчётчик с ЖК-дисплеем
• 
  Трёхфазный электронный однотарифный электросчётчик с механическим индикатором, установливаемый на DIN-рейку
• 
  Счётчики электроэнергии, включённые с АСКУЭ (особенностью таких счётчиков является подключение дополнительного кабеля для передачи данных)
• 
  Однофазный двухтарифный электронный электросчётчик с ЖК-дисплеем

Принцип работы

Для учёта активной электроэнергии переменного тока служат индукционные одно- и трёхфазные приборы, для учёта расхода электроэнергии постоянного тока (электрический транспорт, электрифицированная железная дорога) — электродинамические счётчики. Число оборотов подвижной части прибора, пропорциональное количеству потребленной электроэнергии, регистрируется счётным механизмом.

В электрическом счётчике индукционной системы подвижная часть (алюминиевый диск) вращается во время потребления электроэнергии, расход которой определяется по показаниям счётного механизма. Диск вращается за счёт вихревых токов, наводимых в нём магнитным полем катушки счётчика, — вихревые токи взаимодействуют с магнитным полем постоянного магнита счётчика.

Устройство счётчика подобно устройству асинхронного двигателя , вращающий момент которого должен быть пропорционален мощности потребителя. Поэтому вращающееся поле счётчика создаётся двумя магнитными потоками, из которых один пропорционален напряжению потребителя, а другой — его току. Счётчик имеет две обмотки. Одна из обмоток присоединяется непосредственно к сети, а по другой пропускается ток потребителя. Так как диск вращается относительно поля постоянного магнита, то в нём будет индуктироваться ток, величина которого будет тем больше, чем больше скорость вращения диска. Этот ток всегда направлен таким образом, что стремится затормозить диск, и он может быть уподоблен механической нагрузке асинхронного двигателя. Но эта «нагрузка» не может остановить диск, так как при уменьшении числа оборотов будет уменьшаться тормозящее усилие. В итоге устанавливается равновесие между вращающим моментом (он пропорционален мощности потребителя) и тормозящим моментом (он пропорционален скорости вращения диска).

Следовательно, скорость вращения будет пропорциональна произведению силы тока ${\displaystyle I}$ на напряжение ${\displaystyle U}$ и на косинус фазового сдвига — то есть активной мощности . С помощью механической передачи вращающийся диск связан со счётным механизмом.

В электрическом счётчике электронного типа переменный ток и напряжение воздействуют на твердотельные (электронные) элементы для создания на выходе импульсов, число которых пропорционально измеряемой активной энергии.

Виды и типы

Счётчики электроэнергии можно классифицировать по типу измеряемых величин, типу подключения и по типу конструкции , электрические счётчики различаются между собой максимальной и рабочей пропускной мощностью.

По типу подключения все счётчики разделяют на приборы прямого включения в силовую цепь и приборы трансформаторного включения , подключаемые к силовой цепи через специальные измерительные трансформаторы .

По измеряемым величинам электросчётчики разделяют на однофазные (измерение переменного тока 220 В, 50 Гц) и трёхфазные (380 В, 50 Гц). Все современные электронные трёхфазные счётчики поддерживают однофазный учёт.

Также существуют трёхфазные счётчики на напряжение 100 В, которые применяются только с трансформаторами напряжения и тока в высоковольтных (напряжением выше 660 В) цепях.

По конструкции: индукционным (электромеханическим электросчётчиком) называется электросчётчик, в котором магнитное поле неподвижных токопроводящих катушек влияет на подвижный элемент из проводящего материала. Подвижный элемент представляет собой диск, по которому протекают токи, индуцированные магнитным полем катушек. Количество оборотов диска в этом случае прямо пропорционально потреблённой электроэнергии.

Индукционные (механические) счётчики электроэнергии постепенно заменяются электронными счётчиками из-за отдельных недостатков: отсутствие дистанционного автоматического снятия показаний, однотарифный учёт, невысокий класс точности (как правило 2.0, реже 1.0), плохая защита от краж электроэнергии, значительные габариты и масса по сравнению с современными электронными приборами. Вместе с тем, индукционные счётчики обладают высокой надёжностью и хорошо подходят для квартир с низким энергопотреблением.

Электронным (статическим электросчётчиком) называется электросчётчик, в котором переменный ток и напряжение воздействуют на твердотельные (электронные) элементы для создания на выходе импульсов, число которых пропорционально потребляемой мощности. Измерение активной энергии такими электросчётчиками основано на преобразовании значения мощности в частоту следования электрических импульсов, которые поступают на счётный механизм. Этот механизм представляет собой электромеханическое (имеет преимущество в областях с холодным климатом, при условии установки прибора на улице) или электронное устройство, содержащее как запоминающее устройство, так и дисплей . Электронные счётчики хорошо подходят для квартир с высоким энергопотреблением и для предприятий.

Основной особенностью электронных электросчётчиков является возможность учёта электроэнергии по дифференцированным тарифам (одно-, двух- и более тарифный), то есть возможность запоминать и показывать количество использованной электроэнергии в зависимости от запрограммированных периодов времени, многотарифный учёт достигается за счёт набора счётных механизмов, каждый из которых работает в установленные интервалы времени, соответствующие различным тарифам. Электронные электросчётчики имеют больший межповерочный период (4-16 лет) и класс точности (от 1.0 до 0.2)

Гибридные счётчики электроэнергии — редко используемый промежуточный вариант с цифровым интерфейсом , измерительной частью индукционного или электронного типа, механическим отсчётным устройством.

Защита от несанкционированного доступа

Крышка корпуса счётчика имеет проушины и крепится на специальные винты с отверстиями. Через отверстия винтов и проушины пропускается леска или проволока, соединённая на свободных концах с пломбами . Они устанавливаются заводом-изготовителем или госповерителем, как свидетельство поверки и признание изделия годным к эксплуатации, и находятся на ней на постоянной основе . Крышка клеммной колодки также имеет проушину (иногда тоже две в зависимости от модели прибора) и закрепляется на такие же винты с проушинами. Здесь пломбы устанавливают представители энергоснабжающей организации или, чуть реже, сами электрики при установке счётчика и его последующей регистрации. При отсутствии пломб, а также при нарушении целостности корпуса, счётчик признаётся неисправным, его дальнейшая эксплуатация является нелегальной и влечёт за собой различные роды ответственности . Периодически представителями энергоснабжающих организаций проводятся проверки счётчиков на присутствие пломб и отсутствие механических повреждений и внесения конструктивных изменений .

См. также

• PLC

Примечания

Литература

• Лебедев И. А. // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб. , 1890—1907.
• Счётчик электрический // Большая Советская энциклопедия (в 30 т.) / Гл. ред. А. М. Прохоров . — 3-е изд. — М. : «Советская Энциклопедия», 1976. — Т. XXV. — С. 131–132. — 600 с.
• Счётчик электрической энергии // Краткая энциклопедия домашнего хозяйства / под ред. А. И. Ревина . — М. : Советская энциклопедия, 1960. — Т. 2. — С. 614. — 770 с.

Ссылки

• Счётчик электрический — статья из Большой советской энциклопедии .
• Аппаратура для измерения электрической энергии переменного тока. Общие требования. Испытания и условия испытаний. Часть 11. Счётчики электрической энергии