Индукционный счетчик электроэнергии: описание и принцип действия, плюсы и минусы

Основания, обязывающее к замене

Когда речь идет о гражданах, которые проживают в многоквартирных домах, чаще всего нет разницы в том, где именно установлены счётчики на свет – в квартирах ли или на лестничных площадках. Так или иначе, учётный прибор – это личное имущество собственника квартиры, если иное не было предусмотрено в подписанном договоре. Менять счетчик электроэнергии требуется в таких случаях:

Дорогие читатели!

Наши статьи рассказывают о типовых способах решения юридических
вопросов, но каждый случай носит уникальный характер.
Если вы хотите узнать, как решить именно Вашу проблему —
обращайтесь в форму онлайн-консультанта справа →

Это быстро и бесплатно! Или звоните нам по телефонам (круглосуточно):

Если вы хотите узнать, как решить именно Вашу проблему — позвоните нам по телефону. Это быстро и бесплатно!

+7 (499) 938-87-35 Москва, Московская область

+7 (812) 467-34-81 Санкт-Петербург, Ленинградская область

+7 (800) 333-89-17 Регионы (звонок бесплатный для всех регионов России)

Перестали отображаться показатели потреблённого ресурса на приборе;
Сорвана или нарушена пломба счётчика;
Наличие на оборудовании механических повреждений (сколов, трещин);
Плановые проверки (обычно раз в шестнадцать или восемь лет);
Истекли сроки эксплуатации прибора (смотреть в техническом паспорте).

Устройство и принцип работы

Прибор состоит из трёх одинаковых узлов (справа), цепей питания и микроконтроллера

Измерительный аппарат совместим с однофазными и трехфазными цепями переменного тока. Его конструкция представлена:

корпусом из термостойкого пластика или металла с клеммной колодкой;
дисплеем – ЖК-индикатором, где отображаются данные и время, или механическим;
источником запитки электронной схемы;
токовым трансформатором – выполняет функции измерителя;
микроконтроллером, преобразующим сигнал на входе в электрические величины;
телеметрическим выходом для интеграции с АСКУЭ;
часами – позволяют отслеживать реальное время и даты;
Внешний вид электронного электросчетчика
супервизором – отслеживает колебания напряжения на входе и подает команду сброса микроконтроллеру, когда напряжение выключается либо включается;
системой управления;
оптическим портом, позволяющим снимать показания устройства.

Принцип работы цифрового счетчика электроэнергии заключается в прямом замере напряжения и тока. Он оцифровывает информацию, передавая ее на индикатор и сохраняя в памяти. Импульсы входных электронных твердотелых элементов создают под воздействием тока напряжения. Количество импульсов зависит от активности энергии.

Конструкция счетчика зависит от принципа его работы и осуществляемых функций. Индукционный однофазный счетчик используется в однофазных переменных сетях и состоит из следующих частей:

корпуса составного;
двух обмоток: токовой и напряжения;
двух магнитопроводов: обмотки тока и обмотки напряжения;
противополюса;
диска алюминиевого;
механизма червячного типа;
механизма счетного;
магнита постоянного, служащего для торможения диска;
оси, на которой закреплены счетный механизм, червячная передача и алюминиевый диск.

Схематическое устройство однофазного электросчетчика индукционного типа

Принцип работы устройства заключается в следующем. 2 электромагнита представляют измерительный механизм счетчика. Они расположены под углом 90° друг к другу. В магнитном поле этих электромагнитов находится диск, выполненный из алюминия. Счетчик включается в работу путем подсоединения с электроприемниками токовой обмотки последовательно, а с электроприемниками напряжения – параллельно.

При увеличении тока нагрузки возникает больший вращающий момент, что заставляет диск вращаться быстрее.

Принцип работы трехфазных индукционных счетчиков аналогичен выше описанному счетчику, с той лишь разницей, что их используют в трехфазных сетях переменного тока.

Вид спереди трехфазного индукционного электросчетчика со снятой крышкой

Вид сбоку со снятой задней частью корпуса трехфазного индукционного счетчика

С развитием электронных технологий появились счетчики учета расхода электроэнергии электронного типа. Принцип действия их довольно прост. Специальный преобразователь входные аналоговые сигналы с датчиков тока и напряжения преобразует в цифровой импульсный код. Он подается на микроконтроллер, который фиксирует количество потребляемой электроэнергии на дисплее изделия. Отсюда основными частями электронного счетчика являются:

кожух защитный;
трансформаторы измерительные тока и напряжения;
преобразователь;
микроконтроллера, являющиеся органом управления и передачи информации на дисплей;
колодка клеммная для подсоединения эл. проводов.

Работа однофазных и трехфазных электронных счетчиков осуществляется по одним и тем же законам, с той лишь разницей, что в 3-хфазном осуществляется суммирование величин каждого из трех каналов.

Структурная схема работы однофазного счетчика электронного типа

Из схемы видно, что трансформатор тока включен в разрыв фазного провода, а трансформатор напряжения подключен к нулю и фазе. Сигналы величины тока и напряжения с помощью преобразователя преобразуются в мощность и частоту в цифровом виде, в дальнейшем микроконтроллер управляет оперативным запоминающим устройством (ОЗУ), электронным реле и дисплеем, на котором отражается цифровая информация, фиксирующая расход электроэнергии на подключенном к счетчику объекте. ОЗУ в некоторых моделях может играть роль передатчика информации, что дает возможность контролировать работу счетчика на расстоянии.

Электронные счетчики для замеров расхода электроэнергии в трехфазных схемах, могут работать как в трех,- так и четырехпроводных цепях. Устройства хранят информацию с привязкой ко времени. Показания можно снимать за определенный период времени и фиксировать следующие показатели:

активное потребление;
реактивное потребление;
действующие значения напряжения и тока;
частоту в каждой фазе.

Принцип действия индуктивного электросчетчика

Естественно, что при постоянно меняющихся нагрузках отслеживать показания ваттметра с секундомером было бы крайне непрактично. Поэтому придумали прибор (электросчетчик), где момент силы, возникающий от электромагнитного взаимодействия катушек напряжения и тока, используется для вращения привода счетного механизма. Теоретически можно считать, что напряжение в сети не меняется, значит, изменение силы электромагнитного взаимодействия катушек прямо пропорционально зависит от тока подключенной нагрузки.

Индукционный счетчик — вид изнутри

В качестве привода счетного механизма в счетчиках используется алюминиевый диск, где катушками напряжения и тока индуцируются вихревые токи, электромагнитное поле которых взаимодействует с магнитными полями данных катушек, создавая момент силы.

Поэтому электромагнитные механические счетчики еще называют индукционными

. В индукционном электросчетчике магнитопроводы катушек тока и напряжения размещены под углом 90º и образуют зазор, в котором размещен алюминиевый диск, что позволяет создавать в нем момент силы для его вращения.

Устройство индукционного электросчетчика

Из школьной физики известно, что сила, постоянно воздействующая на тело без помех, заставляет его ускоряться до бесконечности. Таким образом, в идеальном механизме счетчика (без трения) постоянная мощность раскрутила бы диск до бесконечных оборотов. Поэтому в устройстве электросчетчика имеется постоянный магнит для торможения алюминиевого диска привода счетного устройства.

Поскольку алюминий является немагнитным металлом, сила торможения зависит только от скорости вращения диска. Правильная настройка баланса между ускоряющей диск силой и тормозным моментом позволяет установить зависимость вращения привода счетного механизма только от потребляемой мощности и устранить самоход и вращение в обратную сторону. По данному принципу работают индукционные однофазные и трехфазные счетчики электрической энергии, у которых на одном валу имеется два алюминиевых диска.

Трехфазный индукционный электросчетчик

Преимущества и недостатки индукционных электросчетчиков

Описанное выше устройство счетного механизма используется в различных моделях счетчиков электроэнергии на протяжении многих десятилетий благодаря простоте и надежности

конструкции. Катушка напряжения, имеющая много витков, намотанная тонким проводом, диаметром 0,06 – 0,12 мм имеет большую стойкость к длительным перенапряжениям – очень часто однофазные электросчетчики находились под напряжением почти 380В из-за обрыва ноля, но в последствии продолжали исправно работать.

Токовая катушка имеет несколько витков с поперечным сечением, достаточным для того, чтобы выдерживать ток кратковременного короткого замыкания. Поскольку в индукционных электросчетчиках нет других электротехнических элементов и радиодеталей, они очень устойчивы к всплескам напряжения и электромагнитным влияниям разрядов молний. Простой и дешевый счетный механизм, состоящий из червячной передачи на валу алюминиевого диска и цифрового барабана, позволяет индукционным счетчикам исправно служить на протяжении десятилетий в сложных климатических условиях.

Несложное устройство счетного механизма индукционного электросчетчика

Из-за несовершенной конструкции, трения и старения механизмов индукционные электросчетчики имеют существенные недостатки:

низкий класс точности;
большая погрешность, увеличивающаяся при небольших токах нагрузки;
значительное собственное потребление электроэнергии;
отсутствие учета реактивной энергии у бытовых счетчиков;
учет электрической энергии происходит только в одном направлении;
отсутствует защита от взлома, вмешательства в работу и хищения электроэнергии.

Пломба на устаревшем индукционном электросчетчике является единственной защитой от несанкционированного доступа внутрь корпуса

Большинство описанных выше недостатков индукционных счетчиков на руку их владельцам, так как учет электроэнергии происходит с погрешностью, выгодной для получателя. Придумано множество способов обмана индукционного счетчика. Поэтому многие поставщики электрической энергии стараются заменить устаревшие убыточные для них электросчетчики на новые более точные гибридные или электронные счетчики электроэнергии у своих потребителей. В некоторых странах производится бесплатная замена устаревших индуктивных электросчетчиков в принудительном порядке.

Устаревшие и убыточные для поставщиков электроэнергии индукционные счетчики активно выводятся из эксплуатации

В чем принцип экономии при учете электроэнергии двухтарифным счетчиком

Статистика показывает, что расход электроэнергии по времени в течении суток распределяется не равномерно. Утром начинается рост, на дневное время приходится пик и падение — на вечернее. На графике снизу показано распределение расхода электроэнергии в течение суток в отдельно взятом районе населенного пункта:

Первая тенденция к росту начинается с 7:00 до 9:00 — начало рабочего дня, включаются бытовые электроприборы, люди собираются на предприятия, которые вступают в активную деятельность.
С 10:00 до 17:00 наблюдается основной пик дневной нагрузки на электросети с коротким падением в обеденное время. Это связано с работой многочисленных промышленных предприятий.

График суточной нагрузки сети

С 17:00 до 21:00 происходит небольшой рост потребления электроэнергии в связи с приездом потребителей домой и решением хозяйственных проблем. Включается освещение и приборы бытовой техники.
С 21:00 до 23:00 часов уровень расхода электроэнергии падает и становится стабильно низким до 7:00 — большинство населения спит.

Учитывая такое распределение расхода электроэнергии по времени, заинтересованные в рациональном режиме эксплуатации электросетей энергоснабжающие организации разработали многотарифную систему оплаты. Производителям были заказан двухтарифный счетчик электроэнергии, где тарифы за израсходованную электроэнергию зависят от времени ее потребления.

Требования к приборам учета электрического тока

Какие требования сегодня предъявляются к приборам учета электроэнергии. Есть три основных показателя. О них и пойдет дальше речь.

Класс точности

Начнем с того, что класс точности – это погрешность показаний. До начала нового века всех устраивал класс 2,5. То есть, в шкаф учета электроэнергии (уличный или внутренний) устанавливался счетчик старого образца. И это было нормой. Сегодня все изменилось, и подход к точности показаний в первую очередь. Был введен новый стандарт, в котором за основу брался прибор с классом точности 2,0. Что это обозначает? У этого прибора процент неправильных показаний составляет 2%.

Вот почему сегодня повсеместно старые индукционные приборы учета заменяются новыми электронными. Хотя надо отдать должное, что последние выигрывают и по другим показателям.

Тарифность

Многотарифная система потребления электроэнергии является экономичной. Это главная составляющая данного критерия. Ведь еще совсем недавно в нашей стране пользовались однотарифной системой. В основном это касалось бытовых сетей. Конечно, в плане учета это было проще, а для энергоснабжающих организаций к тому же и выгодно.

Современные электронные приборы позволяют вести учет по временам суток и даже года. То есть, днем в процессе пикового потребления тариф выше, а ночью, когда все спят, ниже. Понятно, что тот, кто основной жизненный цикл переносит на ночь, сильно выигрывает, экономя на низком тарифе. Многие так и делают, к примеру, загружают стиральные машины на ночной период и так далее. Что от этого выигрывает энергоснабжающие предприятии? Чисто в финансовом плане выигрыша никакого, но вот в техническом достоинств много.

Днем разгружаются сети.
Ночью, наоборот, нагружаются.

То есть, происходит равномерное распределение потребления тока, что влияет на равномерную работу всех электрических сетей и оборудования. Нагрузка выравнивается в течение суток. Поэтому двухтарифные счетчики сегодня очень популярны. Но их производители сегодня могут производить любые модели и программировать их под любое количество тарифов. К примеру, в некоторых регионах энергетики предлагают сниженные тарифы по выходным дням. Перепрограммировать счетчик под такую тарифную политику не проблема. Конечно, для этого придется приобрести многотарифную модель.

Необходимо отметить, что многотарифные приборы по внешнему виду, а также по способу установки, креплению и подключению, от однотарифных ничем не отличаются. Показания приборов учета снимаются также. Конечно, по стоимости они дороже, но это быстро окупается.

Межповерочный интервал

В процессе эксплуатации класс точности электросчетчика снижается за счет изнашивания деталей прибора. Поэтому наступает время, когда необходима поверка ему. То есть, проверяется погрешность показаний, а соответственно и уточняется класс точности (подтверждается или нет). Так вот промежуток времени между началом эксплуатации и требуемой проверкой называется межповерочным интервалом. Этот показатель измеряется годами и обязательно указывается в паспорте изделия. Поверка – дело обязательное, за которым строго следят представители энергоснабжающей организации.

Законно ли, если компания Мосэнергосбыт требует заменить электросчетчик?

Замена электросчетчика регламентируется законом, а именно:

ст. 543 и ст. 210 Гражданского кодекса РФ;
Жилищным кодексом;
федеральным законом ФЗ №261 от 32.11.2009;
федеральным законом ФЗ №102 от 26.06.2008;
решением Госстандарта РФ;
постановлениями правительства РФ №530, №491 №442.

Согласно законодательству собственник обязан менять неисправный или устаревший счетчик. Поэтому требование Мосэнергосбыта законно. Но прежде, чем спешить с заменой, следует определить, какой прибор установлен у Вас. Если электронный, то его не нужно менять, к нему данное извещение не относится. А старый счетчик надо заменить, это положено по закону. Чтобы узнать класс точности, посмотрите на счетчик. В кружке будет цифра, обозначающая класс точности.

Индукционный счетчик электроэнергии: описание и принцип действия, плюсы и минусы

Индукционный счетчик электроэнергии с электромеханическим устройством подсчета расхода энергии до сих пор является надежным прибором, установленным в жилых помещениях. Пользователей привлекает его надежность, простота в обслуживании, долгий срок службы и низкая стоимость.

Конструкция индукционного счётчика

Однофазный индукционный счетчик

Основными составными элементами индукционного электросчетчика являются электромагниты напряжения и электрического тока. При их взаимодействии вместе с входящими в них магнитопроводами появляется электромагнитное поле. Через передаточное устройство поле воздействует на алюминиевый диск вращения.

Электромагнит тока при работе испытывает большие нагрузки, поэтому его обмотка изготовлена из проволоки большого сечения. Число витков не превышает тридцати. Проволока равномерно намотана на двух магнитах, которые с помощью зажимов подключены последовательно к сети.

Катушка напряжения параллельно подсоединена к сети и создает электромагнитное поле, прямо пропорциональное действующему напряжению. Обмотка катушки выполнена из тонкой проволоки сечением 0,1…0,15 мм². Число витков может достигать 12000, что позволяет создать индуктивное сопротивление больше, чем активное. Такое устройство позволяет уменьшить расход электроэнергии при работе счетчика.

Все компоненты механического однофазного электросчетчика размещены в пластмассовом корпусе. Данные по расходу электричества за текущий период выводятся на цифровой барабан. Интенсивность расхода энергии можно определить по величине скорости вращения диска.

Как работает индукционный счётчик

Внутреннее устройство индукционного счетчика

Алюминиевый диск индукционного счетчика электрической энергии является подвижным токопроводящим элементом, на который воздействует электромагнитное поле, создаваемое в катушках счетчика. В результате их действия возникает магнитное поле, переменное по направлению и действующее на диск, в котором создаются вихревые токи, совпадающие по направлению с магнитными потоками.

Между вихревыми токами и магнитными потоками происходит взаимодействие, которое создает вращающий момент, меняющийся по величине и приводящий во вращение алюминиевый диск.

Между вращающим моментом и суммарным магнитным потоком от двух катушек тока и напряжения создается зависимость, с учетом сдвига фазы на 90º и обратной связью.

Под воздействием вращающего момента диск крутится с частотой в зависимости от величины поступающей энергии. Ось диска связана со счетным устройством цифрового барабана, на котором отражается действительное количество потребляемой энергии.

Плюсы и минусы приборов

Дисковый электросчетчик старого образца имеет несколько преимуществ перед новыми электронными моделями счетчиков, которые активно внедряются в жилые дома:

имеют высокую степень надежности;
простая схема исполнения и принцип действия;
стоимость электросчетчика старого образца ниже, чем электронного;
безразличны к возможным перепадам напряжения электрической сети;
обладают длительным сроком эксплуатации.

При низком классе точности электросчетчика потребитель может как переплачивать за электроэнергию, так и недоплачивать

В то же время электромеханические счетчики имеют и ряд недостатков, к которым относятся:

Низкий класс точности учета электрической энергии, особенно при малых нагрузках.
Для оплаты электроэнергии используется только один тариф, в то время как большинство электрических компаний предоставляет разную стоимость электроэнергии в дневное и ночное время.
Возможность остановить вращение диска, и даже отмотать показатели назад, чем могут воспользоваться недобросовестные пользователи. Остановка диска возможна и в случае поломки.

Все недостатки, присущие индукционным изделиям, известны заводам изготовителям. Они постоянно работают над модернизацией и улучшением качества своей продукции, повышая класс точности и срок службы.

Однако особенности конструкции не позволяют в полной мере воплотить все эти полезные необходимые условия в устройстве. Поэтому на смену индукционным приборам приходят более совершенные, электронные.

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.

Учиться на чужих ошибках

В начале 1990-х годов зарубежных производителей измерительной продукции захлестнула примерно такая же эйфория, которую сейчас переживает Россия. Так, например, в Англии доля электронных счетчиков электроэнергии достигла 95 %, однако, на сегодняшний день эта цифра уменьшилась до 65 %.

Из Европы заводы по производству индукционных счетчиков перенесены в развивающиеся страны и производят миллионы счетчиков, находящих нишу и выполняющих свою функцию.

Энергосистемы России (Красноярскэнерго, Татэнерго, Брянскэнерго) стабильно закупают индукционные счетчики так же, как и электронные, отдавая предпочтение их надежности и учитывая плохое качество сетей, особенно в сельской местности. Ведь ресурс индукционного счетчика – десятки лет и даже через 50 лет некоторые образцы будут соответствовать заданному классу точности.

Проблема выбора индукционного или электронного счетчика несколько надумана. Они предназначены для разных секторов рынка.

Рано отказываться от применения индукционных счетчиков. Как и не стоит недооценивать электронные

Прежде всего, надо решить, есть ли возможность и необходимость воспользоваться всеми преимуществами счетчиков и не обращать внимание на их недостатки?

Выбор счетчика – это результат взвешенного решения, анализа отдельной ситуации.

Нужно ли менять старый индукционный электросчетчик на новый

Основания, обязывающее к замене

Устройство и принцип работы

Рекомендации экспертов Zuzako по выбору «умного» энергосчётчика

Принцип действия индуктивного электросчетчика

Преимущества и недостатки индукционных электросчетчиков

В чем принцип экономии при учете электроэнергии двухтарифным счетчиком