Лічильник електричної енергії

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Типовий індукційний лічильник

Лічи́льник електри́чної ене́ргії (лічильник електроенергії, електричний лічильник, електролічильник) (англ. Electricity meter) — електричний вимірювальний прилад, засіб обліку спожитої електричної енергії змінного або постійного струму.

Зміст

Історія створення електричних лічильників[ред.ред. код]

Лічильник годин роботи ламп[ред.ред. код]

На завершальному етапі другої промислової революції, з винаходом динамо-машини (Аньош Йедлик в 1861 р., Вернер фон Сіменс в 1867 р.) з'явилася можливість виробляти електроенергію у великих кількостях. Першою областю масового застосування електрики стало освітлення. Коли цей новий продукт — електроенергію — почали продавати, виникла необхідність визначити ціну. Проте було неясно, в яких одиницях слід вести облік і які принципи вимірювання були б найзручнішими.

Перші електролічильники

Першим електролічильником став лічильник годин роботи лампи Самюеля Гардінера (США), запатентований в 1872 році. Він міряв час, протягом якого електроенергія подавалася в точку надходження, при цьому всі лампи, підключені до цього лічильника, контролювалися одним вимикачем. З появою електричної лампочки Едісона стало практикуватися розгалуження ланцюгів освітлення, і такий лічильник вийшов з ужитку.

Самописці споживання е/е[ред.ред. код]

Електролічильник доктора Арона
Файл:First kilowatt-hour meter.jpg
Перший електролічильник. Розроблений Отто Bláthy

Перший точний, самописець споживання електроенергії розробив та запатентував в 1883 році доктор Герман Арон. Компанія General Electric представила перший взірець на комерційній основі у Великобританії в 1888 року.

Основа для створення індукційних лічильників[ред.ред. код]

У 1885 році італієць Галілео Ферраріс (1847–1897) зробив важливе відкриття, що два поля змінного струму, які не збігаються за фазою, можуть змусити обертатися суцільний ротор, такий як диск або циліндр. У 1888 році, незалежно від нього, американець хорватського походження Нікола Тесла (1857–1943) теж виявив явище обертання електричного поля. Ці відкриття стали основою для створення індукційних двигунів і відкрили шлях індукційним лічильникам.

Електричний лічильник для змінних струмів[ред.ред. код]

У 1889 році угорець Отто Тітус Блаті (1860–1939), працюючи на завод «Ганц» (Ganz) в м. Будапешт, Угорщина, запатентував свій «Електричний лічильник для змінних струмів» (патент Німеччини № 52.793, патент США № 423.210).

Як описується в патенті, "Цей лічильник, по суті, складається з металевого обертового тіла, такого як диск або циліндр, на який діють два магнітних поля, зрушені по фазі один відносно одного. Цей зсув фаз є результатом того, що одне поле створюється головним струмом, у той час як інше поле утворюється за рахунок котушки з великою самоіндукцією, шунтуючої ті точки ланцюга, між якими вимірюється споживана енергія. Однак магнітні поля не перетинаються в тілі обертання, як в добре відомому механізмі Ферраріс, а проходять крізь різні його частини, незалежно один від одного ".

З таким пристроєм Блаті вдалося досягти внутрішнього зміщення фаз майже рівно на 90 °, тому лічильник відображав ват-години більш -менш коректно. У лічильнику використовувався гальмівний електромагніт для забезпечення широкого діапазону вимірювань, а також був передбачений циклометричний регістр. У тому ж році компанія «Ganz» приступила до виробництва. Перші лічильники кріпилися на дерев'яній основі, роблячи 240 оборотів на хвилину, і важили 23 кг. До 1914 року вага знизилася до 2,6 кг.

У 1894 році Олівер Блекбурн Шелленбергер (1860–1898) розробив лічильник ват-годин індукційного типу для компанії «Вестінгхаус» (Westinghouse). У ньому котушки струму і напруги розташовувалися на протилежних сторонах диска, і два постійних магніти сповільнювали рух цього диску. Цей лічильник теж був великим і важким, вагою в 41 фунт. У нього був барабанний рахунковий механізм.

Вдосконалення[ред.ред. код]

У наступні роки було досягнуто багато удосконалень:

  • зменшення ваги і габаритів,
  • розширення діапазону навантаження,
  • компенсація зміни коефіцієнта навантаження, напруги і температури,
  • усунення тертя шляхом заміни підп'ятників шарикопідшипниками, а потім подвійними камінням і магнітними підшипниками,
  • а також продовження терміну стабільної роботи за рахунок поліпшення якісних характеристик гальмівних електромагнітів і видалення масла з опори і рахункового механізму.

До чергового сторіччя, були розроблені трифазні індукційні лічильники, які використовують дві або три системи виміру, встановлені на одному, двох або трьох дисках.

Типовий електронний лічильник. У цьому випадку — Меридіан, Київ

Одиниця виміру[ред.ред. код]

Найбільш загальноприйнята одиниця виміру на електроенергію кіловат-година, яка дорівнює сумі енергії, яка використовується при навантаженні в одному кіловат протягом одної години, або 3600000 Джоулі.

Принцип дії індукційних лічильників е/е[ред.ред. код]

Принцип дії індукційних приладів обліку полягає у взаємодії магнітного поля напругової та струмової котушок з вихревими струмами, що наводяться цими полями в алюмінієвому диску.

Thomson electricity meter. Підключення струмових і напругових кіл електролічильника

Вісь приладу з'єднана з лічильним механізмом, який вимірює частоту обертання диска. Частота обертання диска пропорційна потужності навантаження, а кількість обертів пропорційна кількості електричної енергії, що проходить через прилад. Передаточне число лічильного механізму підібрано так, що покази лічильника відповідають кількості використаної електроенергії, вираженій у кВт • год. Цифра, що показує десяті частини кВт • год, узята в кольорову рамку.


Види[ред.ред. код]

Сучасні електролічильники
Сучасний двотарифний лічильник

Кожна марка електролічильника розрахована на певний тип мережі живлення.

Розрізняють однофазні і трифазні лічильники. Однофазні лічильники застосовуються для обліку електроенергії у споживачів, живлення яких здійснюється однофазним струмом (в основному, побутових). Для обліку електроенергії трифазного струму застосовуються трифазні лічильники.

Циферблат типового механічного лічильника

Трифазні лічильники можна класифікувати таким чином. По роду вимірюваної енергії — На лічильники активної та реактивної енергії. Залежно від схеми електропостачання, для якої вони призначені, — на трьохпровідні лічильники, що працюють в мережі без нульового проводу, і чотирипровідні, що працюють у мережі з нульовим проводом.

Класифікація лічильників е/е[ред.ред. код]

За способом включення лічильники можна розділити на 3 групи Лічильники безпосереднього включення (прямого включення), Включаються в мережу без вимірювальних трансформаторів. Такі лічильники випускаються для мереж 0,4 / 0,23 кВ на струми до 100 А.

Лічильники напів-трансформаторного включення, Своїми струмовими обмотками включаються через трансформатори струму. Обмотки напруги включаються безпосередньо в мережу. Область застосування — мережі до 1 кВ.

Лічильники непрямого включення, Включаються в мережу через трансформатори струму та трансформатори напруги. Область застосування — Мережі вище 1 кВ. Лічильники непрямого включення виготовляються двох типів.

Трансформаторні лічильники призначені для включення через вимірювальні трансформатори, які мають певні наперед задані коефіцієнти трансформації. Ці лічильники мають десятковий перерахунковий коефіцієнт.

Трансформаторні універсальні лічильники — призначені для включення через вимірювальні трансформатори, що мають будь-які коефіцієнти трансформації. Для універсальних лічильників перерахунковий коефіцієнт визначається за коефіцієнтами трансформації встановлених вимірювальних трансформаторів.

Умовні позначення вітчизняних електролічильників[ред.ред. код]

В залежності від призначення лічильнику присвоюється умовне позначення. В позначенні лічильників букви і цифри означають: С — лічильник; О — однофазний; А — Активної енергії; Р — реактивної енергії; У — універсальний; 3 або 4 для трьох-або чотирьохпровідної мережі. Якщо на табличці лічильника поставлена буква М, це означає, що лічильник призначений для роботи при мінусових температурах (до −15 °С).

Приклади. Типи індукційних лічильників[ред.ред. код]

Відповідно до ГОСТ 6570-75 встановлено такі типи індукційних лічильників: СО — активної енергії однофазні безпосереднього або трансформаторного включення; СОУ — активної енергії однофазні трансформаторного включення універсальні; СА3 — трифазні лічильники активної енергії безпосереднього або трансформаторного включення в трипроводну систему; СА4 — трифазні лічильники активної енергії безпосереднього або трансформаторного включення в чотирипроводну систему; СР3 — трифазні лічильники реактивної енергії безпосереднього або трансформаторного включення в трипроводну систему; СР4 — трифазні лічильники реактивної енергії безпосереднього або трансформаторного включення в чотирипроводну систему; СА3У — лічильники активної енергії трифазні трансформаторні універсальні трипроводні; СА4У — лічильники активної енергії трифазні трансформаторні універсальні чотирипроводні; СР3У — лічильники реактивної енергії трифазні трансформаторні універсальні трипроводні; СР4У — лічильники реактивної енергії трифазні трансформаторні універсальні чотирипроводні.

Внутрішня будова електролічильника

Клас точності лічильників е/е[ред.ред. код]

По класу точності обліку електроенергії індукційні лічильники активної енергії діляться на класи точності 0,5; 1,0; 2,0 і 2,5, а індукційні лічильники реактивної енергії — на класи 1,5; 2,0 і 3,0. Клас точності лічильника визначає найбільшу припустиму відносну похибку лічильника у відсотках за нормальних умов роботи.

Електролічильники спеціального призначення[ред.ред. код]

Лічильники активної та реактивної енергії, забезпечені додатковими пристроями, відносяться до лічильників спеціального призначення. Двох тарифні і багато тарифні лічильники — застосовуються для обліку електроенергії, тариф на яку змінюється в залежності від часу доби. Лічильники з попередньою оплатою — Застосовуються для обліку електроенергії побутових споживачів, що живуть, як правило, у віддалених і важкодоступних населених пунктах. Лічильники з фіксацією максимального навантаження — Застосовуються для розрахунків із споживачами за двох ставковим тарифом (за спожиту електроенергію і максимальне навантаження). Зразкові лічильники — (еталони) прилади обліку електричної електроенергії, за допомогою яких здійснюється повірка лічильників загального призначення.

Конструкція індукційних електролічильників[ред.ред. код]

Корпус лічильника складається з пластмасового цоколя, до якого стяжними гвинтами прикріплений пластмасовий кожух. На лицьовій частині кожуха розміщується проріз, закритий герметично закріпленим оглядовим склом. Кожух електролічильника встановлюється на цоколь направляючими відмітинами у вигляді прямокутних штампованих опуклостей догори. Рухома частина лічильника являє собою алюмінієвий диск, ливарно закріплений на дюралевій осі. Рух рухомої частини відбувається в напрямку від деталі, розташованої ліворуч, у напрямку праворуч. Рух диска передається на відліковий пристрій рахункового механізму через передавальну шестерню. Паралельний ланцюг складається з П-подібної серцевини і Т-подібної перемички, на яку одягнена котушка напруги. З'єднання котушки напруги з мережею виконується через шунтову перемичку. Послідовний ланцюг (котушка струму) складається з П-подібної серцевини і котушки. На паспортній таблиці (щитку) нанесена в графічній формі вся необхідна інформація про даний тип електролічильника. Паспортна табличка кріпиться двома гвинтами з шайбами до шасі розрахункового механізму. На диску нанесені стробоскопічні знаки і колірна пляма для відліку частоти обертання диска. Рахунковий механізм складається з відлікового пристрою роликового типу з п'ятьма барабанчиками, чотири з яких — переривчастої дії. Передача руху від шестерні до цифрових барабанів здійснюється через черв'ячну передачу і шестерні. циферблат Трибки керують переміщенням роликових барабанів, виводячи цифрові значення у вікнах щитка (паспортної таблички) на повний розмір. Планки, розташовані по обидва боки обойми, утримують осі, на яких знаходяться ролики цифрових барабанів і трибки.

Стопори зворотного ходу і реверсивні лічильні механізми[ред.ред. код]

Сучасні моделі електролічильників мають превентивні пристрої у вигляді стопорів зворотного ходу диска і реверсивні рахункові механізми. Облаштування рахункового механізму індукційного лічильника реверсивним пристроєм забезпечує повний облік витрати електроенергії, незалежно від напряму обертання диска. Стопор зворотного ходу унеможливлює обертання диска в зворотну сторону.

Системи дистанційного зчитування[ред.ред. код]

Докладніше у статті Автоматизована система комерційного обліку електричної енергії

Діючими в Україні Правилами користування електричної енергії визначено, що:

Автоматизована система комерційного обліку електричної енергії (АСКОЕ) — сукупність об'єднаних в єдину функціональну метрологічно-атестовану систему локального устаткування збору і обробки даних засобів (засобу) обліку, каналів передачі інформації та пристроїв приймання, обробки, відображення та реєстрації інформації;

Локальне устаткування збору та обробки даних (ЛУЗОД) — улаштована з метою розрахунків за спожиту електричну енергію сукупність засобів обліку (або один засіб обліку), які забезпечують вимірювання, збір, накопичення, оброблення результатів вимірювань за відповідними періодами часу (формування первинної вимірювальної інформації) про обсяги і параметри потоків електричної енергії та значення споживаної потужності на окремій площадці вимірювання та мають інтерфейс передачі даних для роботи в складі автоматизованої системи комерційного обліку електричної енергії.

Вимоги до пломбування лічильників е/е[ред.ред. код]

Відповідно до діючих в Україні Правил користування електричною енергією, «прилад обліку електроенергії повинен мати пломбу з відбитком повірочного клейма територіального органу Держспоживстандарту та пломбу з відбитком клейма або логотипу енергопостачальника».

Крадіжка електроенергії[ред.ред. код]

Крадіжка електроенергії є одним з серйозних чинників дестабілізації внутрішнього енергоринку. Деякі споживачі свідомо порушують роботу приладів обліку електроенергії, підключаються поза обліком, зривають пломби і тому подібне. Існують три основні групи способів розкрадань електроенергії: механічні, електричні, магнітні.

Механічні способи розкрадань електроенергії[ред.ред. код]

Механічне втручання в роботу лічильника, що може приймати різні форми, включаючи: свердління отворів у корпусі, кришці або склі лічильника; вставка (в отвір) різних предметів типу плівки шириною 35 мм, голки тощо для того, щоб зупинити обертання диска або скинути показання лічильника; переміщення лічильника з нормального вертикального в напів-горизонтальне положення для того, щоб знизити швидкість обертання диска; самовільний зрив пломб, порушення в центрування осей механізмів (шестерень) для запобігання повної реєстрації витрат електроенергії. Зазвичай механічне втручання залишає слід на лічильнику, але його важко виявити, якщо лічильник не буде повністю очищений від пилу і бруду і оглянуто досвідченим фахівцем. До механічного способу розкрадання електроенергії можна віднести досить широко розповсюджені в Україні зумисні пошкодження лічильників побутовими споживачами або розкрадання лічильників, встановлених на сходових клітках житлових будинків. Як показав аналіз, динаміка навмисних руйнувань і розкрадання лічильників практично збігається з настанням холодів при недостатньому централізованому опаленні квартир. У даному разі руйнування та розкрадання лічильників слід розглядати як своєрідну форму протесту населення проти нездатності місцевих адміністрацій забезпечити нормальні житлові умови.

Електричні способи розкрадань електроенергії[ред.ред. код]

Найбільш розповсюдженим в Україні електричним способом розкрадань електроенергії є так звані «Накиди» на виконану голим проводом повітряну лінію. Досить широко використовуються також такі способи як:

  • інвертування фази струму навантаження;
  • застосування різного типу «відмотувальних трансформаторів» для часткової або повної компенсації струму навантаження зі зміною її фази;
  • шунтування струмового ланцюга лічильника — встановлення так званих «закороток»;
  • заземлення нульового проводу навантаження;
  • порушення чергування фазного і нульового проводів в мережі з заземленою нейтраллю живлячого трансформатора.

Якщо лічильники включаються через вимірювальні трансформатори, можуть застосовуватися також:

  • відключення струмових ланцюгів трансформаторів струму;
  • заміна нормальних запобіжників трансформаторів напруги на перегоріли тощо

Магнітні способи розкрадання електроенергії[ред.ред. код]

Застосування магнітів із зовнішнього боку лічильника може вплинути на його робочі характеристики. Зокрема, можна при використанні індукційних лічильників старих типів за допомогою магніту уповільнити обертання диска. В наш час[Коли?] нові типи лічильників виробники намагаються захистити від впливу магнітних полів.

Відповідальність за розкрадання е/е[ред.ред. код]

За розкрадання електроенергії передбачена цивільно-правова відповідальність (відшкодування нанесених збитків), адміністративна відповідальність (штраф), а також кримінальна відповідальність. Так, згідно зі статтею 188 — 1 Кримінального кодексу України «Викрадення електричної або теплової енергії шляхом її самовільного використання» особа, що скоїла такий злочин, карається штрафом в розмірі від ста до двохсот неоподаткованих мінімумів громадян, або виправними роботами строком до двох років або обмеженням волі строком до трьох років. В разі вчинення таких дій повторно, або за попередньою змовою групою осіб, або якщо такі дії завдали шкоди в великих розмірах — позбавленням волі строком до 3 років.

Вимірювання середньої споживаної потужності лічильником е/е[ред.ред. код]

Іноді у побуті буває потреба визначити споживану потужність певного приладу (електродвигуна/електрообігрівача/…). Якщо немає ватметра, можна скористатися лічильником електричної енергії, однак визначити вдасться лише середню споживану потужність за певний час. Для цього різницю показів лічильника за певний проміжок часу (спожиту енергію приладом) ділять на цей проміжок часу.

Українські виробники лічильників та офіційні представництва закордонних виробників[ред.ред. код]

  1. НіК-Електроніка [1]
  2. Телекарт-Прилад[2]
  3. Елстер Україна. [3]
  4. ВАТ «Меридіан» [4]
  5. ВО «Київприлад» [5]
  6. ДП "Новатор" [6]
  7. ТОВ «АДД-Енергія»

Див. також[ред.ред. код]

Література[ред.ред. код]

  • Електрорадіовимірювання. О. Р. Дверій. — Львів, 2011.

Джерела[ред.ред. код]