Все мы знаем, зачем нужен счетчик электроэнергии – для правильного учета расхода электричества. На основании показаний электросчетчика осуществляется оплата «за свет». В этой статье мы хотели бы рассказать читателям об устройстве и принципе работы счетчика электроэнергии. Для вас мы рассмотрим как электронную модель, так и старого образца – индукционную.
Солнечная установка является достаточным источником энергии в этом случае, но требует серьезной установки в несколько этапов, чтобы сделать ее действительно прибыльной. Ориентация панелей должна быть хорошо изучена, чтобы извлечь выгоду из ее реальных преимуществ, особенно в направлении к югу, если вы находитесь в северном полушарии, с наклоном 35 °, который является прямым углом для установки ориентации солнечных панелей.
Панели также дают хорошие результаты, если они ориентированы на юго-запад и юго-восток с углом наклона от 20 ° до 60 °. Уважение этой ориентации важно для лучшей работы солнечной системы. Но не рекомендуется устанавливать его на передней части дома, так как положение не идеально, потому что оно перпендикулярно солнечным лучам.
Индукционный
Старые электросчетчики состоят из следующих элементов:
- Последовательная обмотка, именуемая также токовой катушкой. Состоит из нескольких витков толстого провода.
- Параллельная обмотка (катушка напряжения). Устроена, наоборот, из большого количества витков провода маленькой толщины.
- Счетный механизм. Устанавливается на оси алюминиевого диска.
- Постоянный магнит, назначение которого – тормозить и обеспечивать плавный ход диска.
- Диск из алюминия. Крепится на подшипниках и подпятниках.
Как видно на схеме, устройство индукционного счетчика электроэнергии достаточно простое. Что касается принципа работы, он также несложен. Сначала переменное напряжение подается на параллельную обмотку (катушку напряжения) и далее протекает на вторую, токовую катушку. Между двумя электромагнитами катушек возникают магнитные вихревые токи, которые, собственно, и способствуют вращению диска. Чем больше сила тока, тем быстрее будет крутиться диск. В свою очередь счетный механизм работает по следующему принципу: вращение от диска передается к барабану за счет червячной передачи (этому способствует установленный на оси диска червяк, который передает вращение через шестеренку, что видно на схеме выше).
С другой стороны, установка солнечной панели на крыше, а также на земле - хорошая идея, поместив ее в зону без тени. На местах это позволяет быстро инвестировать на уровне цен. Панели солнечных батарей могут быть установлены очень легко на фиксированных опорах, на большом поле или с помощью трекеров, мобильных платформ.
В общем, солнечные панели установлены на крыше и подключены к электрической сети, с инвертором и измерителем. Для этого производитель, клиент, должен создать файл, содержащий запрос на установку через форму. Кроме того, работа не должна начинаться до получения разрешения на строительство.
Наглядно увидеть, как работает индукционный электросчетчик, вы можете на видео ниже:
Схема работы прибора учета электроэнергии старого типа
Обращаем ваше внимание на то, что принцип работы однофазного счетчика электроэнергии старого образца аналогичен трехфазной модели.
Солнечный свет состоит из фотонов, каждый фотон видимого света имеет энергию около 2 эВ. Фотогальванические панели имеют свойство превращать эту солнечную энергию в электричество. Солнечные панели изготовлены из кремния. Кремний легирован небольшими количествами бора и фосфора.
Когда фотон солнечного света ударяет по молекуле кремния, эта молекула теряет электрон. Этот электрон, в свою очередь, поразит другую молекулу кремния, которая также потеряет электрон. Конечным результатом этой цепной реакции является то, что называется потоком электронов или электрическим током. Этот поток электронов занимает путь наименьшего сопротивления, т.е. электрический провод, который интегрирован в кремниевые панели.
Электронный
В электронном счетчике, к примеру, нет ни диска, ни червячной передачи. Устройство счетчиков электроэнергии нового образца показано на схеме и фото ниже:
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.
Этот солнечный электрический ток течет через электрические цепи вашего дома. Этот ток может использоваться для вашей бытовой техники. Следует также знать, что ученые разрабатывают солнечные батареи, которые генерируют солнечную энергию без использования кремния. Эти солнечные панели дешевле производить, и могут быть очень эффективными, особенно в условиях низкой освещенности.
Видео, объясняющее, как работают солнечные панели
Четыре типа панельной установки
Существует множество видов монтажа фотоэлектрических панелей. В зависимости от ваших потребностей некоторые объекты лучше подходят. Только фотогальванические панели. Это фотогальванические панели без батарей. Они работают, когда светит солнце, но как только нет солнца, они больше не производят электричество.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.
Этот тип системы прост и экономичен для создания и подходит для изолированных и необитаемых мест регулярно, как второй дом. Однако они не подходят для домов, где у вас есть потребности более 24 часов. Система солнечной батареи, подключенная к энергосистеме.
Эти системы используют солнечную энергию, когда она создана. Когда солнце больше не светит, электропитание обеспечивается сетью. Когда фотоэлектрические панели обеспечивают больше энергии, чем необходимо, это электричество может быть перепродано в сетку.
Затем вы можете вращать электрический счетчик в противоположном направлении. Система солнечных панелей, не подключенная к сети с батареей. Это удобно для изолированных участков энергосистемы. Солнечная энергия собирается и хранится в батареях. Таким образом, когда солнца нет, можно использовать аккумулятор. Часто эти системы имеют несколько батарей, которые могут удерживать несколько дней без солнца.
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.
Сетка-подключенная солнечная панель с батареей. Солнечная энергия хранится в батареях и может использоваться в течение ночи. Солнечная энергия может быть перепродана в сети или сохранена. С помощью этой системы вы всегда будете иметь электроэнергию, даже если ваша область страдает от сбоя питания.
Это решение может представлять интерес для компаний или частных лиц, которые хотят избежать отключения электроэнергии. Чтобы рассчитать экономию от солнечных панелей солнечной энергии, вам нужно знать, что ваше потребление находится в кВт-ч. В доме используется несколько сотен киловатт-часов в месяц.
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.
Если у вас есть 100-ваттная лампочка, которую вы используете в течение 10 часов, она будет потреблять 1 кВтч. Стоимость солнечного электричества может быть рассчитана таким же образом. Вы используете общий срок службы фотогальванической панели - 25 лет. Затем рассчитывается количество электроэнергии, вырабатываемой более 25 лет. Эта цифра дает вам цену за кВтч солнечной энергии, т.е. 4 кВтч.
После этого быстрого расчета мы можем думать, что мы должны отказаться от идеи использования солнечной энергии. Посмотрим, что снизит затраты на кВтч. Государственные субсидии в виде налогового кредита могут погасить половину стоимости солнечной установки. Большинство фотогальванических клеток гарантируется в течение 25 лет, но они могут длиться 35 лет.
Схема для подключения счетчика индукционного типа
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:
Перепродажа солнечной энергии
Еще одно преимущество заключается в том, что, используя солнечную энергию, вы больше не испытываете роста стоимости энергии в течение следующих 25 лет. Скорость перепродажи солнечной энергии зависит от типа установки на месте. Ваша прибыль от инвестиций оптимизирована. - Ваш дом сохраняет свой эстетизм.
Эти оборудование дают вам право на налоговый кредит в размере 50% от суммы ваших инвестиций. Во Франции в настоящее время в тысячах проектов подчеркиваются качества электроэнергии, производимой фотоэлектрическими солнечными батареями: их надежность, их автономность, низкое влияние на окружающую среду и их добавленная стоимость как оборудования в доме.
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.
Для использования солнечной энергии, особенно с фотогальванической системой, могут возникать непредвиденные обстоятельства, часто редки. Именно во время установки модулей могут произойти определенные несчастные случаи. Имея это в виду, подписка на страхование может быть полезна, если это необходимо, чтобы обеспечить бенефициарам надежность модуля.
Существует два типа страхования для покрытия неудобств страхования имущества и страхования ответственности. Первый - это ремонт, замена фотоэлектрических панелей и даже кража определенных материалов. Это часть контракта на обеспечение семейных активов, таких как страхование от многостранового страхования.
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.
В результате, объекты будут покрыты за счет возможных внутренних аварий, таких как пожар или наводнения. Чтобы получить квалификацию, вы должны объявить свою солнечную фотогальваническую установку своему страховщику с целью оценки ее в списке страхования дома.
Иногда в связи с установкой с этой общедоступной сетью происходят несчастные случаи. В некоторых случаях этот вид страхования может действовать эффективно, когда возникает ситуация, особенно, поскольку это является обязательным. Для компаний, которые используют солнечную энергию на солнечной энергии, они должны быть подписаны в этих двух категориях, чтобы иметь возможность возмещать ущерб, если это необходимо.
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:
Использование и установка фотогальванических солнечных панелей представляет определенные риски. Они могут включать град или несколько гроз, которые могут повредить ячейки, составляющие панели. Но риски не только стихийные, но и кражи или акты вандализма.
Существует риск поражения электрическим током фотогальванической системы из-за несоблюдения норм безопасности. Это может также произойти из-за других факторов, таких как молния, пожары или любой другой естественный инцидент или нет. Это может привести к частичному или полному отключению электричества в результате электрического удара.
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.
Где купить фотогальваническую панель?
Простой или одночасовой счетчик позволяет вам пользоваться единой ценой. Другими словами, ставка одинакова в течение дня и ночи. Счетчик отображает только один индекс потребления: цифры отображаются на счетчике. Эти индексы позволяют дистрибьюторам измерять количество потребляемой энергии.
Он отображает два индекса: непиковый и полный час. Непиковый час соответствует периодам низкого потребления: ночью и выходными. С другой стороны, полный час соответствует дням недели. Эксклюзивный ночной счетчик предназначен для водонагревателя и электронагревателя. Вы можете определить свой временной интервал с помощью оператора системы распределения электроэнергии. Следует отметить, что этот счетчик не является независимым. Фактически, он всегда должен располагаться рядом с двойным или одночасовым счетчиком.
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.
Мощность электрического счетчика
Чтобы избежать отходов и отключений, важно оценить мощность вашего счетчика. Последнее выражается в киловатте или киловольте. Он указывает количество потребляемой энергии за единицу времени. Эта мощность представляет собой способность электрической установки одновременно работать с электроприборами.
Электрический счетчик используется для измерения количества потребляемой пользователем электроэнергии, чтобы иметь возможность зарядить его. Он учитывает любые параметры, выбранные пользователем: часы вне пика и т.д. Кроме того, потребителям электроэнергии, у которых есть устройства дистанционного измерения, будет предоставлен свободный доступ к безопасной зоне на веб-сайте, что даст им доступ к их потребляемым данным, а также стоимости последних.
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.
Старые электрические счетчики были электромеханическими по дизайну, в центре было какое-то зубчатое колесо. Новые счетчики являются электронными. Споры заключаются в возможном использовании данных. Поскольку счетчики указывают потребление каждые 10 или 15 минут, можно было бы получить личную информацию. Обратите внимание, что агенты подлежат секретности.
Стоимость «интеллектуального» электросчетчика: € 230. Цена на счетчик обсуждается, потому что это ответственность пользователя, даже если он находится в шахматном порядке в течение нескольких лет. Мы можем, если хотите, связаться с одним или несколькими специалистами по электромонтажу. Они могут предложить вам бесплатную оценку без обязательств.
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.
Смотрите также схемы.