Устройство и принцип работы индукционного трехфазного электросчетчика.
И
ндукционный
трех фазный электросчетчик работает
по томуже принципу что и однофазный.
В индукционной системы подвижная
часть (диск) вращается во время потребления
электроэнергии. Диск вращается за счёт
вихревых токов, наводимых в нём магнитным
полем катушек счётчика, магнитное
поле вихревых токов взаимодействует с
магнитными полями катушек счётчика.
Один
из трех элементов счетчика содержит
два электромагнита; обмотка одного
включена в сеть последовательно
(токовая обмотка), другого – параллельно
(обмотка напряжения). Между этими
электромагнитами расположен вращающийся
алюминиевый диск, его ось которого
соединена со счетным механизмом счётчика,
а также со вторым диском, на котором
установлено еще два (на две фазы) элемента.
Третий диск отсутствует, ради
экономии. Протекающие по обмоткам
электромагнитов токи создают магнитные
потоки. Под действием которых у диска
появляется вращающий момент. Чем
больше расходуется электроэнергии, тем
больший ток в контролируемой цепи и в
токовой обмотке счётчика и тем больше
момент и скорость вращения диска.
Трёхфазные электросчетчики на напряжение
380 В применяются в основном для учёта
электроэнергии на подстанциях,
предприятиях и т. п.
Устройство и принцип работы гибридного электромеханического счетчика.
Гибридный счетчики электроэнергии необходимо разделять на несколько разных узлов: схема счетчика, блок питания, корректирующие цепи и т. д. Блок питания преобразует переменное входное напряжение в низкое постоянное и обеспечивает питание электронных цепей счетчика. Схема счетчика измеряет ток, который потребляется нагрузкой, с помощью трансформатора тока (датчика), через который и протекает измеряемый ток. Другие блоки счетчика электроэнергии выполняют ряд различных функций: вывод показаний и управление через Ethernet, WiMax, Wi-Fi, ZeegBee сети, управление дисплеем, термокомпенсация счетчика, коррекция точности, и т. п. Счетчик состоит из микросхемы обработки, трех трансформаторов тока, цепи питания, электромеханического счетного устройства и дополнительных цепей. В качестве регистра электроэнергии используется простое электромеханическое отсчетное устройство, в котором применен двухфазный шаговый двигатель. Электропитание счетчика обеспечивает источник, построенный на токовом трансформаторе и двухполупериодном выпрямителе.
Устройство и принцип работы электронного (цифрового) счетчика.
До недавнего времени вопрос измерения электроэнергии, сводился к применению электромеханических счётчиков, принцип работы основан на подсчёте оборотов металлического диска, вращающегося в переменном магнитном поле, которое, создаётся двумя электромагнитами. Магнитный поток должен быть пропорционален току, текущему через нагрузку, а второго — напряжению. При этом скорость вращения диска пропорциональна мощности, а количество оборотов — потребляемой энергии.
Развитие микроэлектроники наметило переворот в области создания промышленных и бытовых систем учета, который, в первую очередь, связан с использованием систем управления на базе микроконтроллеров.
В цифровых системах учета достижим практически любой класс точности, при выборе соответствующей элементной базы и алгоритмов обработки информации. Отсутствие механических частей значительно повышает надёжность.
Обработка информации в цифровом виде позволяет одновременно подсчитывать как активную, так и реактивную составляющие мощности, это является важным, например, при учёте энергии в трёхфазных сетях.
Появляется возможность создания многотарифных электросчётчиков. При работе такого системе учета значение накопленной энергии записывается в буфер текущего тарифа. Выбор тарифа осуществляется автоматически. Например, “льготный” тариф может быть установлен на одно время, “пиковый” тариф — “штрафной” тариф, во второе, а в остальное время будет действовать “основной” тариф.
В
простейшем случае цифровой системы
учета, когда требуется лишь измерение
импульсов, вывод информации на дисплей
и защита при аварийных сбоях (как,
фактически, цифрового аналога механических
счётчиков), система может быть построена,
на базе простейшего микроконтроллера.
Блок-схема такого счетчика электроэнергии представлена на рисунке. Сигналы, поступают через соответствующие трансформаторные датчики на входы микросхемы-преобразователя. С её выхода снимается частотный сигнал, поступающий на вход микроконтроллера. Микроконтроллер складывает количество пришедших импульсов, преобразовывая его для получения количества энергии в Вт·ч. По мере накопления каждой единицы, значение накопленной энергии выводится на монитор и записывается во FLASH-память. Если происходит сбой, исчезновение напряжения сети, информация о накопленной энергии сохраняется в памяти. После восстановления напряжения эта информация считывается микроконтроллером и выводится на индикатор, счёт продолжается с этой величины. Этот алгоритм потребовал менее 1 Кбайт памяти микроконтроллера. В качестве дисплея может использоваться простейший 6-...8-разрядный 7-сегментный ЖКИ, управляемый контроллером.
В
случае реализации многотарифного
электросчетчика, устройство должно
обеспечивать обмен информацией с внешним
миром по п
оследовательному
интерфейсу. Интерфейс может
использоваться для задания тарифов,
включения и установки таймера
времени, получения информации о
накопленных значениях электроэнергии
и так далее. . Блок-схема такого устройства,
реализованного на микроконтроллере
фирмы Motorola представлена на рисунке.
Рассмотрим алгоритм работы электросчётчика. Память энергонезависимого ОЗУ разбита на 13 банков, в каждом хранится информация о накопленной электроэнергии по четырём тарифам: общем, льготном, пиковом, штрафном. В первом банке учет производятся с момента начала эксплуатации электросчётчика, следующие 12 банков соответствуют накоплениям за 11 предыдущих и за текущий месяцы. Учет за текущий месяц записываются в соответствующий банк, таким образом, имеется возможность узнать, сколько было накоплено энергии за любой из 11 последних месяцев. Перед началом работы счётчика на заводе-изготовителе обнуляют содержимое банков памяти, и накопление начинается с нулевых значений.
Смена тарифов осуществляется по временным условиям: для каждого дня недели свое тарифное расписание, то есть времена начала основного и льготного тарифов — для пикового тарифа. 16 произвольных дней в году могут быть определены как праздничные, в эти дни работает тарифное расписание как для воскресенья.
В электросчётчике может быть установлен режим ограничения по количеству израсходованной за месяц энергии и по мощности. В тех режимах счётчик фиксирует количество электроэнергии, израсходованной выше лимита. При превышении установленного лимита электроэнергии производится или переход на накопление по штрафному тарифу, или отключение пользователя от энергосети. Штрафной тариф может быть установлен принудительно (по интерфейсу связи) в случае, например, задолженности.
При включении счётчика в сеть (например, после очередного пропадания напряжения в сети) фиксируется время и дата момента для возможности контроля. Также предусмотрена запись даты несанкционированного снятия крышки счетчика.
Через особый разъём к счётчику можно подключить ридер для считывания информации с индивидуальной электронной карточки о объеме энергии, оплаченном потребителем. При исчерпании лимита счётчик может отключить потребителя от электросети.