В качестве расчетных приборов учета активной энергии используются однофазные и (или) трехфазные счетчики двух типов: индукционные и статические счетчики ватт-часов (электронные).
В настоящее время достаточно большое число установленных расчетных счетчиков активной и реактивной энергии – индукционные. Манипулируя расчетными параметрами таких счетчиков, схемами их подключения к сетям и различными способами подсчета потребляемой электроэнергии, можно осуществлять хищения электроэнергии в различных (и даже регулируемых) объемах.
Индукционным называется счетчик, 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.
Принцип действия индукционного счетчика электрической энергии основан на принципе действия двухобмоточного асинхронного ЭД. Ротором является алюминиевый диск, который свободно вращается в двух магнитных зазорах катушек тока и напряжения. В одной катушке намагничивающая сила создается током нагрузки потребителя, во второй катушке намагничивающая сила пропорциональна величине напряжения питающей сети. Катушки напряжения и тока смещены в пространстве на 90 о и создают вращающееся магнитное поле, которое приводит во вращение алюминиевый диск. Движение диска передается на счетное устройство через передающую шестерню. Количество оборотов диска пропорционально количеству электрической энергии, протекающей в нагрузке.
Параллельная цепь индукционного счетчика электрической энергии состоит из П-образного сердечника и Т-образной перемычки, на которую одета катушка напряжения. Соединение катушки напряжения с сетью происходит через шунтовую перемычку.
Последовательная цепь (токовая катушка) состоит из П-образного сердечника и катушки. Соединена непосредственно с током нагрузки.
Наиболее точные показания счетчика наблюдаются в диапазоне 20-80% Iном. Номинальный ток не превышает, как правило, 5А.
Трехфазные счетчики отличаются количеством токовых обмоток и обмоток напряжения.
Бытовой однофазный счетчик U=220В, Iном=5А при нагрузках до 25Вт обладает зоной нечувствительности.
В однофазных сетях реактивная электрическая энергия не измеряется.
После изготовления счетчики проходят двойной метрологический контроль: органами технического контроля предприятия-изготовителя и органами технического контроля Госстандарта. После проверки счетчик опломбируется:
– на нижний винт ставится пломба технического контроля предприятия-изготовителя;
– на верхний винт устанавливается пломба органа Госстандарта.
В трехпроводных сетях с изолированной нейтралью трансформатора применяются трехпроводные двухэлементные счетчики типов САЗ(непосредственного включения или трансформаторные трехпроводные) и САЗУ (трансформаторные универсальные трехпроводные).
В четырехпроводных сетях с глухозаземленной нейтралью трансформатора применяются четырехпроводные трехэлементные счетчики типов СА4 (непосредственного включения или трансформаторные четырехпроводные) и СА4У (трансформаторные универсальные четырехпроводные). В последние годы наблюдается тенденция перехода с индукционных счетчиков на статические счетчики ватт-часов (электронные).
В соответствии с ГОСТ индукционные счетчики должны давать показания расхода энергии в киловатт-часах (киловар-часах) непосредственно или при умножении показания счетного механизма на 10 n где п – целое число.
Счетчики электрической энергии характеризуются тремя основными расчетными параметрами: постоянной счетчика С, коэффициентом счетчика К ипередаточным числом счетчика А.
Постоянной счетчика С называется количество единиц электроэнергии (число ватт-секунд, ватт-часов или киловатт-часов), приходящихся на один оборот диска прибора. Постоянной статического (электронного) счетчика называется значение, выражающее соотношение между энергией, учитываемой счетчиком, и числом импульсов на испытательном стенде. Постоянная электронного счетчика выражается либо в импульсах на киловатт-час (имп/кВт-ч), либо в ватт-часах на импульс (Вт·ч/имп).
Коэффициентом счетчика К называется число, на которое нужно умножить показания счетчика для получения фактического расхода электроэнергии (кВт·ч).
Передаточным числам счетчика А называется число оборотов диска, соответствующее 1 кВт-ч. Передаточное число, как правило, указывается на табличке счетчика, например: 1 кВт-ч = 1500 оборотов диска.
Постоянная С индукционного счетчика и его передаточное число А взаимосвязаны:
Счетчики для однофазных сетей, или однофазные счетчики применяются в основном на вводах в индивидуальные дома или в квартиры в многоквартирных домах. Схема счетчика показана на рис. 1.
Рис.1. Схема включения однофазного счетчика.
Измерительная система счетчика содержит токовую обмотку 1 и обмотку напряжения 2. По токовой обмотке проходит потребляемый ток, а обмотка напряжения подключается на напряжение между проводами сети. На счетчике имеются зажимы для присоединения проводов, идущих от сети питания, и проводов в сеть потребителя. Обычно фазный провод присоединяется к зажиму 1, тогда нулевой должен присоединяться только к зажиму 3 (или 4), а не 2, потому что в последнем случае токовая обмотка окажется под напряжением, на которое она не рассчитана, и выйдет из строя. Тогда получается назначение зажимов: вход — 1 и 3, выход — 2 и 4. На счетчике под стеклом на панели имеется прорезь для цифр счетного механизма и надписи о данных счетчика, например, счетчик однофазный СО-И446, 220 В, 5. 17 А, год изготовления, заводской номер.
Трехфазный индукционный электросчетчик можно рассматривать как два или три однофазных прибора, смонтированных в одном корпусе. Счетчики такого типа, как правило, однотарифные, изготовлены как стационарные с непосредственным включением или через измерительные трансформаторы тока и напряжения.
Трехфазные счетчики применяются в электроустановках, где используется трехфазный ток, а также на вводе установок, где используется однофазный ток, но подводятся три фазы, например, в жилых домах и учреждениях. На рис.2 показана схема счетчика, предназначенного для включения с трансформаторами тока в четырехпроводную сеть. Как видно из схемы, токовые обмотки счетчика присоединяются ко вторичным обмоткам трансформатора тока через зажимы 1 и 3, 4 и 6, 7 и 9. Зажимы 1, 4, 7 присоединяются к фазам и к первым выводам обмоток напряжения, вторые выводы которых соединены вместе и присоединяются к нулевому проводу.
Рис.2 Схема включения трехфазного счетчика.
Могут быть трехфазные счетчики для непосредственного включения, а также счетчики для включения с трансформаторами тока и напряжения. Счетчики непосредственного включения изготовляются на ток 5, 10, 20, 30, 50 А, а счетчики с трансформаторами тока, у которых первичный ток может быть различной величины в пределах от 10 до 10 000 А, вторичный ток — 5 А, изготовляются на ток 5 А.
Трехфазные счетчики, как и однофазные, имеют защиту от несанкционированного отбора электроэнергии. Смонтированы стопоры обратного хода, устанавливаются нестандартные винты, которые снимаются только специальным инструментом.
Трехфазные счетчики можно использовать как многотарифные или в автоматизированных системах учета.
Условия надежной работы счетчиков
Устройства, содержащие счетчики, должны устанавливаться в сухих помещениях, не содержащих агрессивных примесей в воздухе, с температурой в зимнее время не ниже 0 С. Счетчики не разрешается устанавливать в помещения, где температура часто может быть выше +40 С. В зимнее время разрешается подогрев счетчиков электрическими нагревателями, но так, чтобы температура у счетчиков была не выше +20 С.