Схема принципиальная счетчика сэт

СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫХ СЧЕТЧИКОВ В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ НАПРЯЖЕНИЕМ 380/220 В

В трехфазных четырехпроводных сетях напряжением 380/220 В для измерений электрической энергии применяют счетчики прямого (непосредственного) включения. Их называют прямоточными. Кроме того, используют счетчики, подключаемые в сеть через ТТ. Их называют универсальными или трансформаторными.

Счетчики прямого включения рассчитаны на номинальные токи 5, 10, 20, 50, 100А. Подключение токовой цепи этих счетчиков осуществляется последовательно с сетевыми проводниками и обязательным соблюдением полярности (рис. 14).

Измеряемая энергия равна разности показаний счетного механизма за расчетный (учетный) период: ΔW = П_К — П_Н = ΔП.

Рис. 14. Схема включения прямоточного счетчика типа СЭТ4-1

Подключение с обратной полярностью одной из токовых цепей счетчика приводит к значительному недоучету электроэнергии. Обязательно соблюдение прямого порядка чередования фаз напряжений на колодке зажимов счетчика. Изменение порядка чередования фаз напряжений на колодке зажимов счетчика осуществляется переменой мест подключения соответственно двух проводов одного элемента с двумя проводниками другого элемента.

Рис. 15. Схема включения трехэлементного счетчика типа СА4У-И672М в четырехпроводную сеть с раздельными цепями тока и напряжения (а) и векторная диаграмма (б). Прямой порядок чередования фаз обязателен

На рис. 15 изображены схема включения трансформаторного счетчика (а) и векторная диаграмма (б), которая соответствует индуктивному характеру нагрузки в случае фазового сдвига, равного 30°. Схема включения выполнена десятипроводной. Токовые цепи счетчика гальванически не связаны с цепями напряжения, а разделены. Измеряемая электроэнергия равна разности показаний счетного механизма, умноженной на коэффициент трансформации:

Подключение каждого из трех измерительных элементов счетчика требует обязательного соблюдения полярности подключения токовых цепей и соответствия их своему напряжению. Обратная полярность включения первичной обмотки ТТ или его вторичной обмотки вызывает отрицательный вращающий момент, действующий на диск счетчика. Схема обеспечивает нормируемую погрешность измерений. Подключение нулевого провода обязательно. Наиболее часто встречающиеся повреждения в схеме:

ослабление или окисление зажимных контактов на ТТ;

обрыв (внутренний излом) фазных проводов напряжения вторичных цепей;

При необходимости изменения порядка чередования фаз три провода с одного элемента на колодке зажимов счетчика меняются местами с соответствующими тремя проводами другого элемента.

Рис. 16. Схема включения трехэлементного счетчика типа СА4У-И672М в четырехпроводную сеть с совмещенными цепями тока и напряжения.

Часто применяется семипроводная схема включения (рис. 16). В этой схеме выполнено объединение цепей тока и напряжения. Совмещение цепей тока и напряжения выполняется установкой перемычек на счетчике и на ТТ. Схема имеет следующие недостатки:под напряжением находятся токовые цепи счетчика;

пробой ТТ длительное время не выявляется;

установка перемычек И2—Л2 на ТТ, и 1 — 2 на счетчике вызывает дополнительную погрешность измерений.

Прямой порядок чередования фаз обязателен: Л1 – И1 — перемычки, установленные на ТТ; 1 — 2; 4 — 5;7 — 8 — перемычки, установленные на счетчике

Рис. 17. Схема включения трехэлементного счетчика типа СА4У-И672М в четырехпроводной сети в «звезду». Прямой порядок чередования фаз обязателен

В электроустановках напряжением 380/220 В также применяется схема включения счетчиков, изображенная на рис. 17.

На этой схеме концы вторичных обмоток ТТ И2 объединены и соединены с концами токовых цепей счетчика в одной точке. Не допускается подключение токовых цепей счетчика и вторичных обмоток ТТ на корпус электроустановки в разных местах.

Измеряемая электроэнергия W = ΔПК_I.

Рис. 18. Схема включения трехэлементного счетчика типа СА4У-И672М в четырехпроводную сеть с испытательной коробкой

Наиболее универсальной является схема включения счетчиков с испытательной коробкой (рис. 18). Испытательная коробка позволяет, не отключая нагрузки, произвести замену счетчиков и проверку схемы включения.

Рис. 19. Схема включения счетчиков для измерений активной и реактивной энергии в сети напряжением 380/220 В

Для измерений активной и реактивной энергии применяется схема включения счетчиков, изображенная на рис. 19.

Схемы включения счетчика реактивной энергии типа СР4У-И673 и счетчика активной энергии не отличаются друг от друга. Токовые цепи этих счетчиков соединяются последовательно. Цепи напряжения счетчиков подключаются параллельно. Отличие счетчика реактивной энергии от счетчика активной энергии — в схеме внутренних соединений. За счет схемы внутренних соединений катушек, рассчитанных на напряжение 380 В, выполняется дополнительный 90°-ный фазовый сдвиг между магнитными потоками.

Проверка схем включения счетчиков с помощью испытательной коробки. Согласно требованиям ПУЭ (п. 1.5.23), предусматривается установка испытательной коробки для проверки и замены счетчиков электроэнергии.

Проверка схемы включения счетчика выполняется под напряжением бригадой в составе двух человек. В качестве основного защитного средства применяют отвертку с изолированной рукояткой и стержнем. В качестве дополнительного защитного средства используют резиновый коврик или диэлектрические галоши. Проверка выполняется при наличии нагрузки.

Порядок проверки:

1) снимается пломба и крышка испытательной коробки;

2) проверяется наличие трех фаз напряжения как между фазами, так и между фазой и нулевым проводом;

3) проверяется отсутствие напряжения на токовых цепях. Наличие напряжения на токовых цепях указывает на повреждение ТТ;

4) с помощью отвертки перемычками на испытательной коробке закорачиваются токовые цепи. При этом должно наблюдаться замедление вращения диска счетчика;

5) ослабляются винты контактных перемычек цепей напряжения, создается видимый разрыв и снимается напряжение со счетчика.

Проверка схемы включения индукционных счетчиков осуществляется поочередно подачей напряжения и тока соответствующих фаз на измерительный элемент счетчика. Вращение диска в прямом направлении указывает на исправность ТТ, цепей учета и счетчика, но не дает полной уверенности в правильности схемы включения.

Активную мощность, Вт, и реактивную мощность, вар, измеряемые индукционным и электронным счетчиками с помощью секундомера, рассчитывают по формулам

где n — количество оборотов (импульсов), отсчитываемое за время t, с;

А — передаточное число счетчика, которое указано на его щитке.

Количество оборотов отсчитывают:

у индукционного счетчика — при прохождении метки на диске счетчика;

у электронного — по миганию (свечению) светодиодного индикатора телеметрического выхода (рис. 21).

Рис. 21. Один импульс светодиодного индикатора

СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫХ СЧЕТЧИКОВ В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ НАПРЯЖЕНИЕМ ВЫШЕ 1000 В

В трехфазных трехпроводных сетях напряжением 6 — 10 кВ и выше для измерений электроэнергии применяют двухэлементные счетчики активной энергии типа СА3У-И670М, измерительные ТТ и трансформаторы напряжения (ТН), включенные по схеме, приведенной на рис. 22).

Рис. 22. Схема включения двухэлементного счетчика активной энергии и трехэлементного счетчика реактивной энергии в трехпроводую цепь с двумя измерительными ТТ и ТН. Прямой порядок чередования фаз ABC обязателен

В этом режиме при отсутствии напряжения U_C, вследствие перегорания предохранителя ТН или повреждения вторичных цепей, диск счетчика будет вращаться в. обратную сторону, искажая результаты измерений.

Согласно типовой инструкции по учету электроэнергии [7] рекомендуется применять трехэлементные счетчики. Схема включения этих счетчиков (рис. 24) обеспечивает их работу в классе точности в различных режимах работы сети. Подключение заземленной фазы b на средний элемент счетчика обеспечивает возможность установки прямого порядка чередования фаз напряжений и проверки схемы включения.

Рис. 24. Схема включения трехэлементных счетчиков активной и реактивной энергии в четырехпроводную цепь с тремя ТТ и заземленной фазой b ТН. Прямой порядок чередования фаз ABC обязателен. (Цепи напряжения электронных счетчиков показаны условно)

Не работает счётчик

Здесь описывается счётчик Ф-442 с 2-мя светодиодами и 4-мя выводами. Не путать с Ф-440, который с 7 или 12 контактной фишкой.
Левый светодиод — контролирует наличие 220В и гаснет при активном потреблении электроэнергии.
Правый светодиод — мигает при потреблении электроэнергии.

Анализ информации до похода на электровоз

1. Проверить, данные счётчика по записям последнего и предыдущего машиниста в журнале, что они остались прежними, в то время как на других секциях изменились. Это предотвратит ошибку в случае неверно указанной секции и в случае, например когда для тяги используется нижний счётчик, а не верхний как положено. То есть неисправный определяется по показаниям на счётчике.
2. Если не работает счётчик тяги, то проверить, что показания счётчика рекуперации изменились. Если показания счётчика рекуперации не изменились, то проверьте, что изменились показания счётчиков рекуперации других секций, это поможет определить применял ли машинист рекуперацию. Если применял, но на неисправной секции не работает в том числе счётчик рекуперации, то скорее всего сгорел предохранитель. Если счётчик рекуперации работает, то цепь токового трансформатора исправна, и напряжение подводится и в случае неправильной фазности счётчик тяги считал бы рекуперацию и показания счётчика тяги всё равно бы изменились. Соответственно менять счётчик без проверки предохранителей.
3. Если не работает счётчик рекуперации, то алгоритм такой же как в предыдущем пункте и даже легче выявить, так как тяга точно применялась.

1. Если не работает счётчик тяги, но работает счётчик рекуперации по показаниям в журнале, то предохранители и цепь токового трансформатора исправны.
2. Если горит хоть один левый светодиод (на счётчике тяга или рекуперация), то предохранители (F5 и F6) целые.
3. Если сгорит хотя бы один предохранитель (F5 или F6), то не будут работать оба счётчика. Переформулировка: если работает хотя бы один счётчик (горит левый светодиод контроля сети 220В), то нет смысла проверять предохранители в случае неисправности другого счётчика.
4. Поменять фазировку, и соответственно, чтобы счётчик рекуперации был счётчиком тяги, а счётчик тяги счётчиком рекуперации можно поменяв провода на токовом.
5. На стоянке невозможно проверить счётчик рекуперации рекуперацией, так как задав ток возбуждения энергия не отдаётся в КС, таким образом схема рекуперации плюсует энергию в счётчик тяги. К тому же при скорости ниже 25 км/час схема работает в контротоке, то есть не отдаёт в КС
6. Если перефазировать провода на токовом или двойные провода напряжения на счётчике тяги, то можно таким образом проверить работу счётчика рекуперации на стоянке или при неисправности счётчика тяги счётчиком рекуперации проверить что токовый трансформатор T7 исправный.
7. Если счётчик работает на стенде, но не работает в схеме, при условии исправного токового трансформатора T7, наличия напряжения 220 В и проверкой смены фазировки, то проверить не соединены ли токовые вывода счётчика с корпусом, тем самым закоротив токовый, ведь один из выводов токового соединён с корпусом. Например, если С9 соединён с землёй, то счётчик рекуперации не будет работать или если С421 соединён с землёй, то оба счётчика не будут работать. Отсоединить «землю» на токовом, проверить омметром между токовым и «землёй, должно быть бесконечность.
8. Даже при правильной маркировке проводов и их прозвонке в случае сомнения бирок, то никто не отменяет ошибку фазировки трансформаторов внутри счётчика. Была неисправность, когда счётчик рекуперации отказывался работать при подключении фазно с тягой, но работал как тяга при противофазном подключении, что говорит о противофазном соединении в самом счётчике и возникает вопрос как он проверялся на стенде, где следят за фазностью.
9. Для наименьшего числа шагов с определением исправности счётчика связанного с ошибкой фазировки нужно проверить в текущем и с перефазированием двойных проводов на верхнем счётчике. Это позволит сразу понять как сфазировать счётчики правильно или определить неисправный. При этом предварительно отсоединить токовый и проверить целостность цепи (0,3 Ом), а также целостность цепи 220 В, примерно 115 Ом для одного счётчика и 56 Ом при их параллельном соединении. Это нужно, чтобы исключить неисправность связанную с отсутствием воздействующих на счётчик токов и напряжений из-за обрыва цепи.
10. Измерить сопротивление токового невозможно, цифровой омметр на пределе 200 Ом выдаёт 0,2 Ом, также как и при замыкании выводов омметра (сопротивление проводов омметра).

1. Проверить стеклянные предохранители F5 и F6 (блок 9). Если сгорит хоть один, то не работают оба счётчика и при этом на обоих не горит левый светодиод контроля сети 220В.
2. Измерить сопротивление между контактами места расположения предохранителя F5 или F6, сопротивление цепи должно быть 56 Ом, то есть проверяется целостность цепи проходящей через обмотку собственных нужд, обмотку счётчика и второго предохранителя.
3. Чтобы сделать быстро первые 2 пункта для этого вынуть один из предохранителей и на этот корпус с обратной стороны подсоединить ом-метр, должно показать примерно 56 Ом, далее вставить предохранитель, должно показать 0 Ом. Это означает что цепь без предохранителя не имеет полного разрыва, а именно сопротивление входящих в последовательную цепь обмотки трансформатора, счётчика и второго предохранителя, последующая проверка с предохранителем показывает что есть контакт в корпусе. Хотя так как счётчики параллельны, то это не гарантирует качественное соединение обоих счётчиков. Но это устраняет частую проблему, когда предохранитель целый, но он не контачит внутри своего корпуса.
4. Можно ещё проверить целостность токовой цепи открутив один контакт на токовом трансформаторе и проверить сопротивление. Но обрыв очень редко.
5. Потянуть слегка провод к счётчику (4 шт) на возможность ослабления винтов.
6. Следующий этап более трудоёмкий. Проверяем маркировку.
   1. Если спутаны 2 провода фазировки токового или сети, то не будет считать, вернее будет дублировать потраченное количество энергии за промежуток времени, так как счётчик зависит от фазы и разница счётчиков рекуперации и тяги только в фазировке напряжения, а токовая фаза меняется направлением тока. Верно для Ф-442 с двумя светодиодами
   2. Если спутаны 2 провода по одному с токового и сети, то сетевой окажется соединённым с землёй и сразу же сработает РКЗ, при этом не будет короткого замыкания и счётчик не сгорит
   3. Если спутаны 4 провода, токовые подключены к сети и наоборот, то внутренняя токовая часть схемы счётчика создаст КЗ, сгорит один из предохранителей, F5 или F6.
7. Сменить счётчик, при исправных (замкнутых) цепях токовой и напряжения и правильной маркировке, в остальных случаях исправлять и проверять под нагрузкой.
8. Отсоединить землю на токовом и здесь же проверить, что между выводами токового и землёй нет КЗ.
   • Если есть, то отсоединить по порядку от счётчика тяги, рекуперации и токового, каждый раз проверяя землю.

Загорание РКЗ в случае путаницы проводов произойдёт только при правильности остальной части схемы, когда один провод токового трансформатора соединён с землёй.

Чтобы проверить счётчик, нужно собрать тягу, дать ток 500-600 А, подержать пару минут (до срабатывания КЛУБа), последняя цифра сдвинется на 1. Лучше записать последнюю цифру каждой секции, чтобы сравнить изменение. Для экономии электроэнергии можно отключить другие секции на время теста.
Лучше сделать трансформатор, который крокодильчиками подключить к выводам 3, 4 (220 В), а вторичную обмотку этого тр-ра соединить к выводам 1, 2 (токовой счётчика), отключив токовый тр-р (отсоединив один провод), задав ток 1-5 А

Маркировка проводов с лицевой стороны счётчика контактами вниз:

По схеме токовые части счётчиков соединены последовательно к токовому трансформатору с одинаково фазированы. В тоже время напряжение подключено противофазно. Но так как ток может протекать в разных направлениях, или точнее совпадать по фазе к напряжению или наоборот в противофазе к напряжению взависимости от тяга или рекуперация, то соответственно работает или счётчик тяги или рекуперации. Достаточно поменять провода на токовом трансформаторе, чтобы счётчики поменяли своё назначение на противоположное, счётчик рекуперации стал счётчиком тяги и наоборот.

Счётчик типа СЭТ-1М.01М

Для просмотра показаний используется кнопка, короткое нажатие менее секунды переключает данные по некоторому кругу цикличных данных (6 показаний за цикл), длинное нажатие более секунды переключает режим.

Монтаж подключения счётчика СЭТ1М.01М

На индикаторе есть метка ┌A┐ и ┌R┐ что означает активная (Вт) и реактивная (ВАр) и 2 канала. Когда счётчик включен стрелка указывает на один из 4-х положений, то есть:
положение 1 — первый активный канал
положение 2 — второй активный канал
положение 3 — первый реактивный канал
положение 4 — второй реактивный канал

Проверка токового трансформатора

В качестве нагрузки к ТТ подключена лампа переноска 25Вт, 8,5Ом и цифровой вольтметр.

Напряжение на токовой катушке, замкнутой счётчиком — 0,034 В при токе 5А (макс. нагрузка), то есть трудно оцениваемая величина.

Фазность токового трансформатора

Если И1 сверху (И2 снизу), то Л1 слева (Л2 справа). Так как шина с тр-ра подходит справа (смотря с трапа), то И1 снизу и подписан вверх-ногами и соединён с проводом С421, верхний-дальний «Ж». Если ТТ перевернуть, то Л1 и Л2 поменяются местами, соответственно С421 и «Ж» нужно тоже поменять местами, то есть С421 соединить с И2, который стал теперь нижним-ближним. Итог: как бы не стоял ТТ провод С421 всегда ближний по месту соединения. Учитывая, что ТТ разные, но сохраняется правило для однотипных счётчиков, что место подключения провода не меняется при повороте ТТ (провод справа остаётся справа).

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.

Счетчики электрической энергии, трехфазные электронные СЭТ3

ОПИСАНИЕ ТИПА СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ ДЛЯ

Руководитель ГЦИ СИ

«___» ______________2006 г.

Счетчики электрической энергии

Внесены в Государственный реестр средств измерений

Выпускаются по ГОСТ Р , ГОСТ Р 52322‑2005, ГОСТ Р 52323‑2005, ГОСТ , ГОСТ Р (МЭК :2003), ГОСТ Р МЭК и техническим условиям 523.СЭТ3.110.000ТУ.

Назначение и область применения

Счетчики электрической энергии трехфазные электронные СЭТ3 предназначены для измерения и учета активной и реактивной энергии в трехфазных трех — и четырехпроводных цепях переменного тока и организации многотарифного учета электрической энергии, а также раздельного учета расхода и прихода активной энергии, раздельного учета индуктивной и емкостной реактивной энергии.

Применяются внутри помещений, в местах, имеющих дополнительную защиту от влияния окружающей среды, на промышленных предприятиях и объектах энергетики, а также для передачи по линиям связи информационных данных для автоматизированных систем контроля и учета энергопотребления АСКУЭ.

Принцип действия счетчика основан на перемножении входного сигнала тока и напряжения, суммировании полученного произведения по трем фазам и последующем преобразовании суммарного сигнала в частоту следования импульсов, которые суммируются на электромеханическом отсчетном устройстве или ЖКИ.

Счетчик имеет в зависимости от модификации одно — или два семиразрядных или шестиразрядных суммирующих устройства и световые индикаторы работы, импульсный выход основного передающего устройства и поверочный выход.

Счетчики с гальванически-развязанными телеметрическими выходами имеют по два изолированных выхода на каждый вид учитываемой энергии.

Счетчики модификации СЭТ3х-хх-хх-Сх дополнительно имеют цифровой выход по интерфейсу RS-485, RS-232 в зависимости от модификации для использования в АСКУЭ.

Измерение реактивной энергии в счетчике производится с помощью соответствующего порядка подключения входных цепей внутри счетчика или из значений полной и активной энергии, в зависимости от исполнения счетчика.

Величина номинальных токов и напряжений, а также класс точности определяются схемой исполнения счетчика и обозначаются на лицевой панели.

В счетчиках модификаций СЭТ3х-хх-хх-Сх-ЖКИ переключение тарифов происходит с помощью встроенного тарфикатора или, в составе АИИС КУЭ, через интерфейс RS-232 или RS-485 с персонального компьютера, или спомощью внешнего тарифицирующего устройства.

Встроенный тарификатор состоит из электронных часов реального времени с кварцевым генератором и литиевой батареи, обеспечивающей непрерывную работу часов, при отсутствии внешнего питания счетчика в течение 10 лет. Калибровка точности хода часов происходит в пределах 64-х минутного цикла, каждая первая секунда из 62 минут может быть до 256 циклов часового кварца короче или до 512 циклов часового кварца длиннее.

Счетчики с механическим отсчетным устройством имеют только внешний тарификатор.

При применении внешнего тарификатора, переключение временных тарифов в счетчиках осуществляется при подаче в цепь включения второго тарифа напряжения постоянного или переменного тока частотой 50Гц, действующим значением от 9 до 264 В.

Структура условного обозначения счетчиков приведена на рис 1.

Структура условного обозначения счетчиков CЭT3

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Основные технические характеристики представлены в таблице 1.