Схема подключения однофазного счетчика

Устройство счетчика электроэнергии

С помощью электросчетчиков осуществляется учет израсходованной электрической энергии. Электросчетчики бывают индукционные и электронные.

Измерительный механизм индукционного однофазного счетчика электрической энергии (электроизмерительный прибор индукционной системы) состоит из двух электромагнитов, расположенных под углом 90° друг к другу, в магнитном поле которых находится легкий алюминиевый диск. Схема устройства счетчика электрической энергии показана на рисунке.

Для включения счетчика в цепь его токовую обмотку соединяют с электроприемниками последовательно, а обмотку напряжения — параллельно. При прохождении по обмоткам индукционного счетчика переменного тока в сердечниках обмоток возникают переменные магнитные потоки, которые, пронизывая алюминиевый диск, индуцируют в нем вихревые токи.

Взаимодействие вихревых токов с магнитными потоками электромагнитов создает усилие, под действием которого диск вращается. Последний связан со счетным механизмом, учитывающим частоту вращения диска, т.е. расход электрической энергии.

Схема устройства счетчика электрической энергии:
• 1 — обмотка тока;
• 2 — обмотка напряжения;
• 3 — червячный механизм;
• 4 — счетный механизм;
• 5 — алюминиевый диск;
• б — магнит для притормаживания диска.

Для учета потребленной электроэнергии в сетях переменного трехфазного тока применяются трехфазные индукционные электросчетчики, принцип действия которых аналогичен однофазным.

В настоящее время все более широкое применение получили электронные (цифровые) электросчетчики.

Электронные счетчики обладают рядом преимуществ по сравнению с индукционными счетчиками:
1. малые габаритные размеры;
2. отсутствие вращающихся частей;
3. возможность учета электроэнергии по нескольким тарифам;
4. измерение суточных максимумов нагрузки;
5. учет как активной, так и реактивной мощности;
6. более высокий класс точности;
7. возможность дистанционного учета электроэнергии.

Виды однофазных счетчиков

При выборе для самостоятельной установки и подключения нужно, прежде всего, убедиться, что выбранная модель разрешена к эксплуатации и имеет необходимые документы. Лучше всего приобретать счетчик именно в той электроснабжающей организации, которая в дальнейшем будет контролировать, поверять и обслуживать его. Но для правильного выбора, следует узнать какие электросчетчики существуют.

Виды конструкций электросчетчиков

Счетчики могут иметь различную конструкцию:

• Индукционные или электромеханические счетчики, хорошо известные нам по диску, который вращается тем быстрее, чем больше протекающий ток, а значит, и потребляемая мощность. Диск приводится в движение магнитным полем катушек напряжения и тока, которые подключены соответственно параллельно и последовательно измеряемой нагрузке. Специальный механизм подсчитывает количество оборотов, по которым можно судить о потребленной мощности. Такие счетчики имеют низкий класс точности (1,5 и выше), поэтому постепенно уступают более современным моделям.

Привычные индукционные счетчики постепенно уступают место более современным

• Электронные счетчики, приходящие на смену индукционным. Они имеют высокий класс точности (0,5—2,0), более надежны и компактны по размерам. Измерение в них происходит специальной электронной схемой, которая генерирует импульсы пропорционально нагрузке: чем она больше, тем выше будет частота следования импульсов. По количеству импульсов можно судить о потребленной мощности.

В недалеком будущем все электросчетчики будут электронными

Очень важным преимуществом электронных счетчиков является возможность учетамноготарифного , что позволяет включать мощные потребители энергии (стиральные и посудомоечные машины, водонагреватели) во время действия сниженного тарифа и тем самым экономить средства. Кроме этого, в некоторых моделях есть возможность дистанционного считывания показаний и программирования через различные интерфейсы: инфракрасный порт, RS-485, GSM, CAN и другие.

Если планируется установка электросчетчика на улице, то лучше выбирать электронный счетчик, снабженный электромеханическим отсчетным устройством. При низких температурах жидкокристаллические дисплеи перестают отображать информацию, хотя счетчик исправно подсчитывает потребленные киловатт-часы.

Принцип работы

За счет постоянного совершенствования технологий совершенствуются и счетчики электроэнергии. Все однофазные модели представленные на современном рынке подразделяются на индукционные и электронные.

Рис. 1. Индукционный и электронный электросчетчик

Первый вариант является первопроходцем в системе учета электрической энергии, несмотря на их простоту и доступность, электронные электросчетчики постепенно вытесняют их за счет высокой точности и расширенной функциональности.

Индукционные счетчики электроэнергии

Индукционные счетчики электроэнергии обладают простой и понятной конструкцией, на примере которой относительно легко разобраться с устройством и принципом действия простейшего электросчетчика.

Рис. 2. Устройство индукционного счетчика электроэнергии

Конструктивно данная модель состоит из:

• Токовой обмотки – представляет собой катушку индуктивности, включаемую в цепь последовательно нагрузке. Предназначена для измерения величины тока, потребляемого нагрузкой, изготавливается из проволоки большого сечения из нескольких витков.
• Обмотки напряжения – также представлена катушкой индуктивности, но подключенной параллельно по отношению к токовой обмотке. Изготавливается из тонкой проволоки  и укладывается большим количеством витков, применяется для измерения величины напряжения.
• Алюминиевый диск – элемент счетчика электроэнергии, предназначенный для преобразования электромагнитного усилия в механическую работу. Устанавливается на ось для вращения по направлению усилий электромагнитного поля катушек индуктивности.
• Счетный механизм – преобразует количество оборотов алюминиевого диска в цифровое отображение результатов измерения мощности. Состоит из механического циферблата шестеренчатого типа.
• Постоянный магнит – применяется для сглаживания механических колебаний подвижного диска. Создает постоянный магнитный поток и обеспечивает плавность хода.

Принцип действия индукционного счетчика электроэнергии заключается в том, что при подключении в электрическую цепь на обмотку напряжения подается действующее номинальное напряжение. В случае подключения нагрузки к выводам электросчетчика через токовую катушку будет протекать определенная величина тока.  При взаимодействии двух электромагнитных полей в алюминиевом диске начнут наводиться вихревые токи, что создаст его собственное электромагнитное поле. Механическое усилие от диска через систему шестеренок передастся счетному механизму.

Величина ЭДС, наводимая обмоткой тока и напряжения вступает во взаимодействие с собственным полем подвижного элемента, которое генерируется за счет вихревых токов. Мера данного взаимодействия и определяет скорость вращения алюминиевого диска. Чем больше сила тока, протекающего через токовую катушку, тем больше результат геометрического произведения напряжения и тока.

Рис. 3. Геометрическое вычисление мощности счетчиком электроэнергии

Результирующее значение мощности  будет быстрее вращать диск, что приведет к ускорению начисления показаний счетчика электроэнергии.

Электронные счетчики электроэнергии

С развитием и совершенствованием технических средств произошла модернизация классических индукционных электросчетчиков. Изначально выпускались гибридные электронно-механические модели, но со временем электроника все более и более вытесняла подвижные части. Конструктивно современная электронная модель счетчика электроэнергии состоит из:

Рис. 4. Устройство электронного счетчика электроэнергии

• Датчика тока – измеряет величину электрического тока, протекающего через счетчик электроэнергии;
• Датчика напряжения – предназначен для измерения разности потенциалов, приложенной к зажимам счетчика;
• Электронного преобразователя – осуществляет подсчет мощности, пропускаемой через счетчик электроэнергии;
• Микроконтроллера – передает показания на дисплей и в блок памяти, может извлекать данные, обрабатывать их и передавать по каналам связи;
• Дисплея – предназначен для вывода данных опроса со счетчика электроэнергии, может переключать информацию в многотарифных моделях;
• Блока ОЗУ и ПЗУ – оперативная и долговременная память, предназначенная для хранения и обработки информации.

Принцип действия электронного счетчика электроэнергии основан на измерении силы тока и величины напряжения приложенного к подключенной нагрузке. Фиксация показаний осуществляется за счет датчиков и передается на электронный преобразователь, который рассчитывает величину мощности и преобразует единицу измеряемой величины в счетный импульс. Сигнал с преобразователя передается на микроконтроллер, который, в зависимости от установленной программы срабатывания, выдает на дисплей необходимые параметры электрической цепи. Помимо трансляции текущих показаний на дисплей, микроконтроллер записывает информацию в блок памяти, и извлекать ее в случае необходимости.

Обозначение электросчетчика на схемах

На схемах однофазные счетчики обозначаются в виде квадрата с отсеченной частью и надписью Wh, возможно kWh.

Критерии выбора

Выбор конкретной модели производится на основании индивидуальных особенностей подключения каждого потребителя. Основными критериями при выборе однофазного счетчика электроэнергии являются:

• Номинальная мощность (нагрузка) – определяет допустимую нагрузку, которую вы можете подключить. Желательно выбирать модель с 20 – 30% запасом.

Рис. 7. Номинальные параметры электросчетчика

• Место установки – в зависимости от расположения выбирается модель для наружного или внутреннего монтажа.
• Количество тарифов – для экономии денежных средств в ночное время суток можно установить двухтарифный электросчетчик. Если вы не используете мощные электроприборы, данная функция вам не понадобится.
• Температурный режим – определяет допустимый диапазон температур, в котором может работать однофазный счетчик электрической энергии.
• Способ крепления – на DIN-рейку, в кожухе на дюбель.

Рис. 8. Способ крепления электросчетчика

Основные технические требования к установке

Все работы должны производиться при обесточенной сети, отключение делают на главном распредщитке, ВРУ. Наличие напряжения проверяют обычным мультиметром, вольтметром, указателями (отвертками-индикаторами).

Пред тем как установить электросчетчик, надо хотя бы в общем ознакомиться с нормами по проводке. Сечение жил ввода в квартиру по п. 7.1.34 ПУЭ должно быть не меньше 2.5 мм², материал — медь. Стандартно используют 6 мм².  Но это не строго фиксированная характеристика — ее значение зависит от совокупной мощности электроприборов в доме.

Если предполагаемое потребление всех одновременно включенных устройств составит до 10 кВт, то потребуется 6 мм². Если есть мощные водогреи и подобные агрегаты, мощность которых может достигать 5 и больше кВт, то подбирают большее сечение, оборудуют трехфазную сеть. В любом случае рекомендовано брать жилы с запасом около 20 %. Но надо смотреть, чтобы вводной кабель не слишком превышал толщину внутренней проводки, так как это может быть небезопасно. Электросчетчик в квартире, его номинал также должен соответствовать токовым нагрузкам с запасом.

Уже действующую алюминиевую проводку в старых зданиях использовать разрешено, но она менее качественная, более ломкая: ток для меди 8 А/1 мм, для Al — 10 А/1 мм; 2.5 мм² первой соответствует около 4 мм² второй. Скрутки и пайки на жилах ввода не допускаются. Не надо путать сечение (в квадратах) и диаметр проводника — это разные понятия, хотя иногда они обозначаются значком ∅.

Необходимые комплектующие и инструменты для установки электросчетчика

Для того чтобы установить однофазный электросчетчик понадобятся следующие комплектующие:

• Собственно сам электросчетчик. Приобретая прибор, следует обязательно убедиться в наличии штампа ОТК, а также пломбы на корпусе самого счетчика. Клеммная крышка пломбируется уже после подключения. Модель счетчика должна соответствовать нагрузке, которая описана в технических условиях – ТУ, о них можно легко узнать в электроснабжающей организации.
• Если счетчик будет устанавливаться в уже имеющийся электрощит или бокс, то следует убедиться в том, что крепления подходят для установки. Обычно счетчики крепятся на трех винтах. Если счетчик имеет крепление на DIN-рейку, а в щите ее нет, то ее легко можно приобрести в магазине и установить.
• Если счетчик будет устанавливаться в новый бокс, то следует приобрести и его. При установке на улице нужно приобретать бокс со степенью защиты не менее IP54, имеющий уплотнения крышки и специальные сальники для входящих и выходящих кабелей.

Как правильно подключить электросчетчик однофазный

Перед тем как начинать работы по установке нового счетчика, следует убедиться в том, что подающая линия обесточена. Проверить наличие или отсутствие напряжение можно либо при помощи отвертки-индикатора, либо мультиметром. Установка счетчика включает ряд несложных технологических операций.

• После проверки отсутствия напряжения производится разметка места будущей установки щитка или бокса для счетчика. Оптимальная высота установки счетчика 1,6—1,7 метра от поверхности. Это наиболее удобная высота для снятия показаний счетчика и проведения каких-либо работ.
• При помощи перфоратора в намеченных местах бурятся отверстия в строительной конструкции, вставляются дюбеля и монтируется бокс для счетчика. Уровнем необходимо контролировать горизонтальность установки.
• Если счетчик монтируется на место старого, то после отключения всех проводов демонтируется старый счетчик.
• По схеме, которая может иметь множество вариантов, монтируется счетчик и модульное оборудование (Автоматические выключатели, УЗО, шины). При необходимости устанавливаются DIN-рейки, которые можно предварительно отрезать ножовкой до нужного размера. Модульное оборудование монтируется при помощи специальных фиксаторов либо пружинных защелок. Вводный двухполюсный автоматический выключатель лучше смонтировать в специальном мини-боксе, который затем опломбирует электроснабжающая организация. Это исключит возможность подключения нагрузки до счетчика.

Один из вариантов оборудования электрощита

• Делается ввод кабелей: питающего и нагрузки (квартиры или дома). Если бокс устанавливается на улице, то применяются специальные сальники: резьбовые или резиновые, — которые уплотняют ввод кабеля в бокс, не позволяя проникать атмосферной влаге. Для этого резиновые сальники подрезаются ножом, а резьбовые затягиваются после того, как через них пропущен кабель.

При наружном размещении электрощита учета необходимо ввод кабелей делать через сальники

• Разделываются концы кабелей при помощи ножа или специального инструмента. При этом надо следить за тем, чтобы при надрезе оболочки кабеля не повредить изоляцию проводов. Ввод кабеля через сальник должен быть в оболочке, оставляется еще 2—3 см, а остальная длина разделывается.

Оболочку кабеля лучше всего снимать специальным инструментом

• В щитке оставляется запас кабелей, чтобы была возможность повторного монтажа. Обычно длину кабеля делают в два раза больше, чем это необходимо. При этом следует избегать резких поворотов, которые могут привести в дальнейшем к излому кабеля.
• Перед подключением вводного кабеля к двухполюсному автомату проверяется принадлежность проводников к фазе, рабочему нулю и защитному нулю (заземлению). Обычно фазный провод имеет коричневую или красную окраску изоляции, нулевой рабочий – синюю, а заземление – комбинированную желто-зеленую. Но бывают случаи, когда цвет изоляции может отличаться (см. рисунок). Для полной гарантии зачищают съемником изоляции провода на 10 мм, разводят их на безопасное расстояние, кратковременно включают напряжение и проверяют отверткой индикатором фазный провод. Затем мультиметром проверяют напряжение между фазным проводом, рабочим и защитным нулем. Оно должно составлять 220—230 В. После этого напряжение отключают.

Варианты цветовой маркировки проводов

• Вводный кабель подключается к вводному автомату. В левый верхний контакт заводится фазный провод, а в правый – нулевой рабочий. Провод заземления сразу заводится на соответствующую клемму, которая была смонтирована в щитке заранее. После этого контакты затягиваются отверткой. Через несколько минут следует сделать повторную затяжку, так как проводник под давлением клеммы слегка сожмется. Алюминиевые провода имеют неприятное свойство сжиматься в клеммах со временем. Электрики говорят про это: «Провода текут». Именно поэтому лучше всегда применять медные провода и кабеля, а алюминиевые периодически подтягивать.
• С выхода двухполюсного автоматического выключателя фазу и рабочий ноль соединяют со счетчиком электроэнергии. Все однофазные счетчики подключаются четырьмя клеммами, причем их предназначение одинаково для счетчиков всех моделей:
  • o   Клемма №1 – для входа фазного провода.
  • o   Клемма №2 – выход фазы.
  • o   Клемма №3 – вход рабочего нуля.
  • o   Клемма №4 – выход рабочего нуля.

Образец грамотного и красиво смонтированного электрощита

• Для коммутации всего модульного оборудования необходимо изготовить перемычки из провода ПВ-1. Для этого измеряется расстояние от одной клеммы до другой, плоскогубцами изгибается провод под прямым углом необходимое количество раз таким образом, чтобы провод свободно и без напряжения подходил к клемме. Изоляция зачищается только на такое расстояние, которое позволяет надежно закрепить провод в клемме модульного оборудования. Для автоматических выключателей, УЗО и клеммников изоляция зачищается на 10 мм, а для электросчетчика – 27 мм. Если в щитке установлены ряд автоматических выключателей, на которые необходимо раздать фазу, то делают перемычку из провода ПВ-1 без разрывов или применяют специальную гребенку, отрезав нужный размер ножовкой.

Раздавать фазу на несколько автоматических выключателей удобно при помощи гребенки

• Перемычки обязательно маркируют цветной изолентой или термоусаживаемой трубкой. Фазный провод красным цветом, а нулевой – синим. Провод заводится в клемму только оголенной частью, попадание изоляции недопустимо. При этом из модульного оборудования и счетчика не должны выглядывать оголенные части провода. Затяжку клемм модульного оборудования производят в два приема с перерывом в несколько минут.
• В современных счетчиков каждая клемма имеет два винта. После того как провод заводят в клемму, затягивают верхний винт. Затем проверяют надежность затяжки, потянув за провод. Только после этого затягивают нижний винт. Через несколько минут подтягивают еще раз.

Методы подключения через трансформаторы тока

Используя трансформаторы тока, можно устанавливать приборы двумя способами, полукосвенным и косвенным.

В полукосвенном способе прибор подсоединяется в сеть только с помощью трансформаторов тока. Этот метод в основном используется для средних и крупных объектов, которые получают питание от сети 0,5кВ и имеют дополнительную нагрузку больше 100 Ампер.

Во время косвенного подключения прибор учета электроэнергии включается в цепь с использованием трансформаторов тока и трансформаторов напряжения. Обычно такое подключение используется для больших промышленных объектов, которые имеют свои подстанции и иные высоковольтные устройства и питаются от сети свыше 1кВ.

Если в сети имеется напряжение 0,5 кВ (380 Вольт) и нагрузки больше 100 Ампер, то используются схемы полукосвенного подключения прибора учета энергии, при котором цепь напряжения подсоединяется к устройству напрямую, а токовые цепи при помощи трансформаторов ТТ.

Есть такие схемы подсоединения счетчиков через ТТ, десятипроводная, семипроводная и смешенная (разрешается применять исключительно при полукосвенном методе).

Внимание! Для подключения электросчетчика в частном доме рекомендуется использовать только трёхфазные модели с применением автомата.

Косвенное

При этом методе, устройство учета электроэнергии во все три фазы подключается с помощью трансформаторов тока. Благодаря их использованию можно организовать процесс учета в сетях с большими токами и рассеиваемыми мощностями.

Основным минусом этого метода установки будет обязательность регистрации коэффициента трансформации, который воздействует на итоги оценки затраченной электроэнергии, а также на зачисление суммы оплаты. При таком подключении достаточно тяжело снимать показания, поэтому необходимо вызывать специалистов.

Полукосвенное

Однофазные устройства являются самыми популярными, они используются для учета энергии при нагрузках, в основном не выше 12 кВт (до 60 Ампер) в квартирах или жилых помещениях, на объектах малого бизнеса (магазины, салоны и прочее).

Включение однофазного устройства учета электроэнергии не требует особых знаний в электрике, потому что имеет одну из легких схем подсоединения. Все однофазные приборы, не важно какого вида, имеют только четыре контакта для подсоединения:

• провод 1 — необходим для подсоединения фазного питающего кабеля;
• провод 2 — используется для включения фазного, отходящего к электроприемникам, контакта;
• провод 3 — используется для нулевого контакта;
• провод 4 — применяется для установки нулевого, относящегося к электроприемникам, контакта.

Проще говоря к контактам устройства 1 и 3 подсоединяется вводной питающий провод, а к контактам 2 и 4 устанавливается нагрузка.

Прямое

Этот метод установки используется к счетчикам от фирмы «Энергомера». Схема такая же, как описано выше, с подключением четырех контактов. Используемый нагрузкой ток перемещается в таком случае исключительно по катушке устройства, подключенного в разрыв питающей цепи.

Таким образом, схема подключения однофазного счетчика довольно легкая. С работой сможет справиться даже человек, не имеющий опыта в электрике.

Неправильное подключение электрических счетчиков

В начале статьи, я упомянул, что через токовую обмотку счетчика должна проходить фаза, а не ноль. Так вот, если сделать наоборот, то получим схему воровства электроэнергии, что незаконно.

Плюсы и минусы однофазного счетчика

Индукционные устройства учета электроэнергии плавно заменяют старые модели.

Они получили свою популярность благодаря таким плюсам как:

• высокий уровень точности (0,5-2,0);
• многотарифная система учета;
• контроль за расходом энергии;
• возможность контролировать энергию;
• невозможно обмануть;
• наличие удобного экрана с показаниями;
• срок эксплуатации 30 лет.

Но у таких моделей присутствуют свои минусы, на которые необходимо обращать внимание, перед тем как приобрести устройство. Счетчик не устойчив к грозе и молниям. Если разряд молнии в него попал, то прибор может выйти из строя или сломаться.

Еще одним минусом электрических приборов будет то, что они не завоевали определенного доверия, в отличии от индукционных моделей.