Конструкция цифровых счетчиков электроэнергии

Электронный счетчик работает по следующему принципу: в его конструкции совершенно нет механических составляющих, ток напрямую поступает на полупроводники и микросхемы, которые и ведут учет израсходованной электроэнергии. Вся информация в устройстве содержится исключительно в цифровом виде и также поступает на электронное табло, которым он снабжен.

Аналоговые входные сигналы тока и напряжения в таком приборе преобразуются в счетные импульсы. Их число пропорционально измеряемой электронным счетчиком активной энергии.

В цифровых счетчиках, обладающих микроконтроллером, достижим практически любой класс точности, при условии выбора соответствующей элементной базы и алгоритмов обработки информации. Отсутствие трущихся механических частей значительно повышает надежность устройства.

Особенности

Покупка нового электросчетчика позволяет:

• получать электричество в 2 раза дешевле в период его наименьшего или общего потребления — многотарифные;
• настройка многотарифных — стоит недорого по сравнению с годовой переплатой на потребляемую электрику.
• интервал между поверками — 16 лет для однофазных, 10 лет для трёхфазных (линейка Меркурий);
• электронные приборы имеют встроенный протокол для копирования сведений на сторонние носители, за потреблённую энергию;
• электронные счетчики имеют встроенный модем для передачи показателей диспетчеру — электрическая энергия, учитывается без участия пользователя, визитов контролёров;
• 100% гарантии, что электроэнергия не будет потреблена сторонним пользователем за счёт заказчика, благодаря системе переполюсовки;
• Новые устройства имеют повышенный класс точности.

Цена бытовых электрических счетчиков зависит от технических характеристик модели, её дополнительного функционала. Купить электросчетчик недорого предлагает интернет-магазин АО «Мосэнергосбыт». Сколько стоят электросчетчики можно узнать в прайс-листе в разделе «каталог».

Оптовые покупатели могут недорого приобрести партию учётных приборов, сэкономив на доставке в пределах Москвы. Если общая сумма заказа превышает 100000 руб. — доставка по городу бесплатная. Мы также предоставляем услугу по установке, отладке. Берём на себя оформление соответственной документации. Так — от заказчика только письменное поручения. Связаться с нами можно, воспользовавшись бесплатной услугой «обратный звонок или другими, указанными на сайте способами.

Классификация

Счётчики классифицируют:

• по числу устойчивых состояний триггеров
  • на двоичных триггерах
  • на троичных триггерах
  • на n-ичных триггерах
• по модулю счёта:
  • двоично-десятичные (декада);
  • двоичные;
  • с произвольным постоянным модулем счёта;
  • с переменным модулем счёта;
• по направлению счёта:
  • суммирующие;
  • вычитающие;
  • реверсивные;
• по способу формирования внутренних связей:
  • с последовательным переносом;
  • с ускоренным переносом;
    • с параллельным ускоренным переносом;
    • со сквозным ускоренным переносом;
  • с комбинированным переносом;
  • кольцевые;
• по способу переключения триггера:
  • синхронные;
  • асинхронные;
• Счётчик Джонсона

Двоичные счётчики

Схему двоичного счётчика можно получить с помощью формального синтеза, однако более наглядным путём представляется эвристический. Наблюдение за разрядами чисел, составляющих таблицу, приводит к пониманию структурной схемы двоичного счётчика. Состояния младшего разряда при его просмотре по соответствующему столбцу таблицы показывают чередование нулей и единиц вида 01010101…, что естественно, так как младший разряд принимает входной сигнал и переключается от каждого входного воздействия. В следующем разряде наблюдается последовательность пар нулей и единиц вида 00110011… . В третьем разряде образуется последовательность из четвёрок нулей и единиц 00001111… и т. д. Из этого наблюдения видно, что следующий по старшинству разряд переключается с частотой, в два раза меньшей, чем данный.

Известно, что счётный триггер делит частоту входных импульсов на два. Сопоставив этот факт с указанной выше закономерностью, видим, что счётчик может быть построен в виде цепочки последовательно включённых счётных триггеров. Заметим, кстати, что согласно ГОСТу входы элементов изображаются слева, а выходы справа. Соблюдение этого правила ведёт к тому, что в числе, содержащемся в счётчике, младшие разряды расположены левее старших.

Двоичные счётчики с параллельным переносом и соседним кодированием [ править | править код ]

Выше рассмотрены схемы двоичных последовательных счётчиков, то есть таких счётчиков, в которых при изменении состояния определённого триггера возбуждается последующий триггер, причём триггеры меняют свои состояния не одновременно, а последовательно. Если в данной ситуации должны изменить свои состояния n триггеров, то для завершения этого процесса потребуется n интервалов времени, соответствующих времени изменения состояния каждого из триггеров. Такой последовательный характер работы является причиной двух недостатков последовательного счётчика: меньшая скорость счёта по сравнению с параллельными счётчиками и возможность появления ложных сигналов на выходе схемы. В параллельных счётчиках синхронизирующие сигналы поступают на все триггеры одновременно.

Последовательный характер переходов триггеров счётчика является источником ложных сигналов на его выходах. Это означает, что при переходе из состояния 7 в состояние 8 на входах счётчика на короткое время появятся коды, соответствующие состояниям 6; 4; 0. Смена этих промежуточных состояний может вызвать ложную работу других логических схем, например, если к такому счётчику подключён дешифратор, то на его выходах 0, 4, 6 могут кратковременно возникнуть активные состояния, которые могут ложно изменить состояния подключённых к ним по входам других триггеров — это нежелательное явление называют логическими «гонками» или «гонками сигналов». Исключить гонки можно, применяя счётчики с соседним или противогоночным кодированием состояний, например, считающие в рефлексивном коде Грея.

С целью уменьшения времени протекания переходных процессов можно реализовать счётчик в варианте с подачей входных счётных импульсов одновременно на все триггеры. В этом случае получим счётчик с параллельным переносом.

По схемам счётчиков с параллельным переносом строятся счётчики, задержка переключения одного триггера у которых соизмерима с периодом считаемых импульсов.

Пример. Если задержка переключения одного триггера 30 нс, то при построении счётчика по схеме с последовательным переносом более чем четырёхразрядного, работающего в обычном двоичном коде, при периоде счётных импульсов 120 нс и ниже начнутся сбои счёта, перенос не успевает распространиться по цепочке триггеров до прихода очередного счётного импульса.

В счётчиках с параллельным переносом на информационные входы триггеров подаются сигналы, являющиеся логической функцией состояния счётчика и определяющие конкретные триггеры, которые должны изменить своё состояние при данном входном импульсе. Принцип стробирования сводится к следующему: триггер меняет своё состояние при пропускании очередного импульса синхронизации, если все предыдущие триггеры находились в состоянии логической единицы.

Параллельные счётчики имеют более высокое быстродействие по сравнению с последовательными, поскольку логическая функция от текущего состояния счётчика и счётного импульса поступают на переключающие входы всех триггеров одновременно.

Максимальным быстродействием обладают синхронные счётчики с параллельным переносом, структуру которых найдем эвристически, рассмотрев процессы прибавления единицы к двоичным числам и вычитания её из них.

Счётчики с последовательно-параллельным переносом

В связи с ограничениями на построение счётчиков с параллельным переносом большой разрядности широкое распространение получили счётчики с групповой структурой, или счётчики с последовательно-параллельным переносом. Разряды таких счётчиков разбиваются на группы, внутри которых организуется принцип параллельного переноса. Сами же группы соединяются последовательно с использованием конъюнкторов, формирующих перенос в следующую группу при единичном состоянии всех триггеров предыдущих. При единичном состоянии всех триггеров группы приход очередного входного сигнала создаст перенос из этой группы. Эта ситуация подготавливает межгрупповой конъюнктор к прямому пропусканию входного сигнала на следующую группу.

В наихудшем для быстродействия случае, когда перенос проходит через все группы и поступает на вход последней,

tУСТ = t • (ĺ — 1) + tГР,

где ĺ — число групп, tГР — время установления кода в группе.

В развитых сериях ИС обычно имеется по 5…10 вариантов двоичных счётчиков, выполненных в виде четырёхразрядных групп (секций). Каскадирование секций может выполняться путём их последовательного включения по цепям переноса, организации параллельно-последовательных переносов или для более сложных счётчиков с двумя дополнительными управляющими входами разрешения счета и разрешения переноса путём организации параллельных переносов и в группах, и между ними.

Особенностью двоичных счётчиков синхронного типа является наличие ситуаций с одновременным переключением всех его разрядов (например, для суммирующего счётчика при переходе от кодовой комбинации 11…1 к комбинации 00…0 при переполнении счётчика и выработке сигнала переноса). Одновременное переключение многих триггеров создаёт значительный токовый импульс в цепях питания ЦУ и может привести к сбою в их работе. Поэтому в руководящих материалах по использованию некоторых БИС/СБИС программируемой логики, в частности, имеется ограничение на разрядность двоичных счётчиков заданной величиной k (например, 16). При необходимости применения счётчика большей разрядности рекомендуется переходить к коду Грея, для которого переходы от одной кодовой комбинации к другой сопровождаются переключением всего одного разряда. Правда, для получения результата счета в двоичном коде придётся использовать дополнительно преобразователь кода, но это является платой за избавление от токовых импульсов большой интенсивности в цепях питания.

Принцип действия

От типа конструкции зависит принцип действия устройства.

• Механические или индукционные. Основными элементами в них являются две токопроводящие катушки и диск из алюминия, соединенный зубчатой передачей со счетным механизмом. На катушки поступает электрический ток. Они образуют магнитное поле, которое посредством электродвижущей силы приводит в движение диск, каждый оборот которого фиксируется счетным механизмом. Количество оборотов пропорционально потребляемой энергии.
• Электронные электрические. Их конструкция включает: преобразователь, микроконтроллер и счетный механизм с дисплеем. На преобразователь поступает аналоговый сигнал, который превращается в импульсный и отправляется на микроконтроллер. Там из полученных данных рассчитывается значение потребляемого тока, которое в числовом виде выводится на дисплей. Все результаты сохраняются в памяти.

Важные моменты при выборе

• Класс точности – выражает процент погрешности при измерениях. Обычно у электронных 1-й класс точности, у индукционных – 2-й класс.
• Межповерочный интервал (МПИ) – прописан в паспорте устройства. Однофазные индукционные счетчики должны проходить поверку минимум раз в 16 лет, а электронные – раз в 8 – 10 лет, чтобы контролировать точность прибора. Чем выше срок МПИ, тем дольше будет сохраняться точность.
• Наличие пломб – обычно их две, наружная и внутренняя. У электронных приборов может быть одна. Однофазные электрические счетчики должны иметь пломбы со сроком госповерки не старше 2 лет, а трехфазные – не старше года.  Обратите внимание на оттиск пломбы – он должен быть четким и без повреждений. Копия оттиска приводится на последних страницах паспорта.
• Способ крепления – наиболее часто на din-рейку или специальную панель, а также к щитку на три винта.
• Род измеряемой энергии – активная или реактивная. Первая является полезной энергией, которую потребляют и преобразуют приборы, а вторую еще называют вредной энергией, которая приводит к потерям из-за расхода на нагрев проводников и излучение. В основном счетчики учитывают только активную энергию.

При выборе эл счетчика обратите внимание на полезные функции: например, запоминание самой большой мощности за указанный период, возможность подключения к компьютеру, светодиодная индикация рабочего состояния и др.

Рейтинг топ-10

INCOTEX Меркурий 201.

Одна из самых популярных моделей на российском рынке электрических счетчиков. Такой будет лежать почти в каждом строительном магазине, рынке или небольшом отделе. Цена идеально для квартирного прибора. Само по себе устройства из пластика, причем не особо прочного. Поэтому производитель напутствует: предназначен для использования внутри помещений и там, где есть защита от воздействия окружающей среды. То есть, в шкафах и щитах. Энергию меряет цифровым методом. В составе нет магниточувствительных элементов. Это означает, что умышленное или случайное воздействие на устройства магнитным полем не повредит и не сломает прибор учета. Устройство компактное, крепится на DIN-рейку — это дешевая стальная плашка, которая в зависимости от размера в строительном стоит 15-50 рублей.

Характеристики: электромеханический, класс точности 1.0, монтаж на DIN-рейку, номинальный ток 5 А, максимальный ток 60 А, минимальная частота 50 Гц, максимальная частота 51 Гц, включен в госреестр, подключение двухпроводное, прямое

Энергомера CE 101 R5.1 145 M6.

Еще один довольно распространенный отечественный прибор. Из-за его невысокой цены, популярен у застройщиков. Но и в магазинах встречается часто. Корпус малогабаритный. Особенностей монтажа никаких нет: главное нужна плоская стена и DIN-рейка. Прибор сертифицирован и занесен в госреестр. Поэтому если у вас простой однофазный тариф, можете смело приобретать. Отметим, что у компании существуют под этим наименованием две модели. Первая с механическим экраном: привычные нам ячейки с цифрами. Вторая с жидкокристаллическим — как у электронных часов. Она дороже. Разница лишь внешняя. Хотя сам производитель и рассказывает, якобы цифровой экран защищает от электромагнитных полей. Но это скорее хитрая уловка. Даже с обычным дисплеем по всем нормативам прибор защищен. Отметим также неплохую гарантию на устройства — семь лет.

Характеристики: электромеханический, класс точности 1.0, монтаж на DIN-рейку, номинальный ток 5 А, максимальный ток 60 А, минимальная частота 47,5 Гц, максимальная частота 52,5 Гц, включен в госреестр, подключение двухпроводное, прямое

Тайпит НЕВА МТ 124 AS OP.

Это не только бытовой счетчик электроэнергии. Его можно установить на промышленном или социальном объекте. Нормативные документы для этого имеются. Умеет считать расход энергии в разное время суток. Главное не забыть подключить тариф, чтобы эта функция окупилась. Сам прибор аккуратный, не громоздкий. Показания хорошо видны на ЖК-дисплее. Обращаем внимание, что для его работы при перебоях энергии нужна батарейка CR2450 — «шайба». Но ее можно легко заменить без вскрытия корпуса. Для этого производитель установил конденсатор. В памяти устройства хранятся суточные значения и показания за 128 дней. Есть электронная пломба. Это датчик, который фиксирует несанкционированное вскрытие в памяти устройства. Правда, обычную пломбу на прибор все равно по закону придется поставить. На дисплей можно выводить расход энергии на конец месяц по тарифам. В памяти сохраняются аналогичные цифры за 16 предыдущих месяцев.

Характеристики: электромеханический, класс точности 1.0, монтаж на DIN-рейку, номинальный ток 5 А, максимальный ток 60 А, минимальная частота 47,5 Гц, максимальная частота 52,5 Гц, включен в госреестр, подключение двухпроводное, прямое

INCOTEX Меркурий 200.02.

На фоне конкурентов с возможностью двухтарифного измерения показателей, у этого приемлемая цена. Поэтому смело помещаем его в число лучших счетчиков электроэнергии. Если вдруг не знали, вы можете потребовать у электросетевой компании перевести вас на раздельный тариф начисления платы. Тогда ночью киловатт будет стоить копейки, но днем цена выше. Удобно, если вы «сова» или ваша работа такова, что основные траты электроэнергии идут ночью. Некоторые люди, например, стирают, готовят и т.д. с таким тарифом исключительно в вечернее время. Кроме того, этот счетчик может сразу передавать данные в АСКУЭ. За аббревиатурой скрывается автоматизированные система сбора показаний. Правда в России такая есть только в продвинутых новостройках, где решили позаботиться об энергоэффективности. Для остальных навороты будут бесполезны. Отметим, что на местный дисплей можно выводить некоторые данные. Например, информацию по расходам за прошлый месяц.

Характеристики: электромеханический, класс точности 1.0, монтаж на DIN-рейку, номинальный ток 5 А, максимальный ток 60 А, минимальная частота 49 Гц, максимальная частота 51 Гц, включен в госреестр, подключение двухпроводное, прямое

TDM ЕLECTRIC МАРС-1,0-11-Ш-М SQ1105-0008.

В отличие от других лучших счетчиков электроэнергии 2021 года, этот более громоздкий. Хотя в целом устройство выглядит аккуратно, корпус выполнен из хорошего светлого пластика. А еще он сделан из негорючих материалов. Поэтому если кого-то вдруг заботит внешний вид приборов учета, то можно присмотреться к этой модели. Подходит не только для дома, но и для установки в общественных пространствах и на промпредприятиях. Фирма хвастает, что колонка с клеммами сделана полибутилентерефталат. Это такой полимер. Что с этого рядовому потребителю? Собственно, не так много, кроме большей уверенности в надежности контактов устройства. Отметим, что в корпус установлена уплотнительная резинка, которая обеспечивает защиту по стандарту IP51. Это означает хорошую защиту от пыли, и маломальскую защиту от воды — буквально от капель.

Характеристики: электромеханический, класс точности 1.0, монтаж на DIN-рейку, номинальный ток 5 А, максимальный ток 60 А, максимальная частота 50 Гц, включен в госреестр, подключение двухпроводное, прямое

Тайпит НЕВА 103 1S0 230V.

Еще один бюджетный прибор от питерской компании, которая специализируется на производстве электрических счетчиков. Это максимально простое устройство. Даже собрано так, что разобрать его не получится. Это хорошо с точки зрения безопасности устройства. Такой прибор подойдет по большей части для домашнего использования: в квартире, коттедже или гараже. Но в спецификациях указано, что можно применять и для учета потребления в общественных зданиях. Кроме механического табло есть светодиод, который служит индикатором исправной работы и мерцает, пропорционально количеству потребляемой энергии. На всякий случай уточним, что мигает он достаточно часто. Поэтому если устройство стоит где-то на открытой площадке, а вас раздражают разные вспышки, пусть и небольшие, то придется его заклеить или спрятать счетчик в шкаф.

Характеристики: электромеханический, класс точности 1.0, монтаж на DIN-рейку, номинальный ток 5 А, максимальный ток 60 А, минимальная частота 47,5 Гц, максимальная частота 52,5 Гц, включен в госреестр, подключение двухпроводное, прямое

EKF СКАТ 301М/1 Р PROxima.

Наиболее совершенный и надежный счетчик электроэнергии на российском рынке. Но за качество придется заплатить. Он защищен от повышенных входных напряжений и импульсных помех. Хотя если в доме все нормально с проводкой, то те нагрузки, который способен принимать прибор, в быту вряд ли потребуются. Заявленный срок эксплуатации не менее 30 лет. Вообще аналогичную цифру называют и другие производители. Только это опять же уловка. Как мы уже говорили, в паспорте указан межповерочный интервал устройства. Процедура поверки не дешевая, поэтому дешевле выходит просто купить новый прибор. А вот гарантия фабрики всего пять лет. Конкуренты дают больше. Хоть модель и инновационная, но размеры и места посадочных мест совпадают с расположением креплением у старых счетчиков. А значит с установкой проблем быть не должно. В помощь DIN-рейка или площадка для крепления — цена около 150 рублей.

Характеристики: электромеханический, класс точности 1.0, монтаж на DIN-рейку, номинальный ток 5 А, максимальный ток 60 А, максимальная частота 50 Гц, включен в госреестр, подключение двухпроводное, прямое

Энергомера CE 101 S6 145 M6.

В нашем рейтинге лучших электросчетчиков мы уже упоминали устройство этого российского производителя. Откровенно говоря, разницы особой между ними нет. За исключением того факта что по состоянию на 2021 год этот прибор более новый. Корпус из более прочного пластика, есть защита контактов, чтобы подключенные провода не торчали наружу. Это однотарифный прибор без всяких хитростей. Отсчетное устройство механическое, за матовым пластиковым стеклом. Сам много электричества не потребляет, есть лампочка, которая горит, если с устройством все в норме. Благодаря своему корпусу, прибор лучше более дешевого аналога из той же линейки защищен от воздействия внешней среды. Класс защиты от пыли и влаги не указан. Но при бытовом бережном использовании итак понятно, что все с ним будет нормально, даже если не спрятать в шкафчик.

Характеристики: электромеханический, класс точности 1.0, монтаж на DIN-рейку, номинальный ток 5 А, максимальный ток 60 А, минимальная частота 47,5 Гц, максимальная частота 52,5 Гц, включен в госреестр, подключение двухпроводное, прямое

INCOTEX Меркурий 201.7.

Еще один недорогой прибор 2021 года из серии «поставил и забыл». Корпус сделан из бюджетного пластика. Напоминает материалы дешевых китайских игрушек, которыми были завалены киоски 15-20 лет назад. Впрочем, на учетных характеристиках это никак не сказывается. Прибор исправно ведет хронологию потребления электричества. Только обращаться с ним при установке нужно максимально осторожно, чтобы ненароком не расколоть корпус инструментом при монтаже. Лучше всего, если такой будет стоять за защитным шкафом. Тогда точно ничего не случится. Прибор сертифицирован и внесен в госреестр для применения в домах. К магнитному полю устройство равнодушно. Есть антиревесный механизм, который не позволяет цифрам вращаться в обратную сторону. Разобрать и посмотреть, что внутри не получится: корпус сделан так, что любая попытка вскрытия разрушит его и восстановить целостность не получится. А значит и пломбу не поставишь.

Характеристики: электромеханический, класс точности 1.0, монтаж на DIN-рейку, номинальный ток 5 А, максимальный ток 60 А, минимальная частота 50 Гц, максимальная частота 51 Гц, включен в госреестр, подключение двухпроводное, прямое

Тайпит НЕВА 101 1S0 230V.

Прибор облачен в надежный пластиковый корпус. Его преимущество перед другими моделями лучших электросчетчиков 2021 года в вариативности установки. Можно прикрутить на три винта, как делали раньше. Или поставить на DIN-рейку модели ТН35. Большая часть обозначений нанесена не краской, а лазерной гравировкой. Это плюс к долговечности устройства. Подключение простое: установщики скажут спасибо. Напомним, что по закону установить прибор можете вы сами. Или привлечь специалиста. Но подключить и опломбировать могут только сетевики. Винты клеммной колодки не выпадают — остаются в своих гнездах при полном выкручивании. Производитель заявляет, что соединение надежно фиксирует провода. Присутствует знакомый нам мерцающий индикатор, который выдает световые импульсы по количеству потребляемой энергии.

Характеристики: электромеханический, класс точности 1.0, монтаж на DIN-рейку, номинальный ток 5 А, максимальный ток 60 А, минимальная частота 47,5 Гц, максимальная частота 52,5 Гц, включен в госреестр, подключение прямое

Правила установки

Установить счетчики можно самостоятельно. Однако все равно придется обратиться в управляющую компанию или к поставщику услуги, чтобы на счетчики поставили пломбы и составили акт их ввода в эксплуатацию. Подробности можно уточнить в энергосетевой компании своего населенного пункта.

Обязательно необходимо сверить серийные номера счетчиков с указанными в паспортах и других документах, чтобы избежать проблем при дальнейшем обслуживании.

Помните про закон

С 1 июля 2020 года ответственность за установку счетчиков электроэнергии перешла на энергетические и сетевые компании. Потребители больше не должны отдельно оплачивать эту услугу. Стандартные электросчетчики будут постепенно заменяться интеллектуальными – они автоматически отслеживают расход электроэнергии и передают данные напрямую поставщику услуги.

Преимущества и недостатки электронных приборов учета электроэнергии

Преимущества электронного прибора учета электроэнергии составляют целый список:

• Небольшие размеры устройства.
• Возможность многотарифного учета показаний.
• Простой переход на более высокий класс точности.
• Наличие интерфейса, который позволяет встроить счетчик в автоматизированную систему контроля расхода электроэнергии.
• Простое снятие показаний со счетчика.

Только электронные счетчики учета электроэнергии позволяют выбрать подходящую систему тарифов:

• однотарифные – считают потребляемую энергию по единой стоимости за киловатт независимо от времени суток;
• многотарифные – считают электроэнергию по разной стоимости за киловатт в разные временные промежутки. С такими счетчиками ночью пользоваться мощными приборами выгоднее.

Недостатков у таких устройств подсчитывания расхода энергии всего два – более высокая цена и низкий уровень надежности. Объясняется это так – чем проще механизм, чем меньше в нем сложных микросхем, тем проще его эксплуатация и ремонт.