Schetchiksg.ru

Счетчик СГ
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Принцип действия счетчика количества

Однофазный индукционный счетчик, принцип действия

В быту одним из самых широко распространенных приборов учета является однофазный индукционный счетчик. Индукционная система основана на механическом взаимодействии между переменным магнитным потоком, созданным током в намагничивающей обмотке, и индуцированными токами, протекающими в проводящих элементах (алюминиевый диск), помещенных в поле этого потока.

Принцип действия и конструкция. Принцип действия электромеханического счетчика заключается в том, что на подвижную часть действуют два основных момента: вращающий и тормозной. Вращающий момент пропорционален учитываемой величине, а тормозной — скорости вращения подвижной части.

Основными элементами однофазного индукционного счетчика являются: катушка напряжения расположенная на магнитопроводе 1, катушка токовая на магнитопроводе 4, вращающийся алюминиевый диск 5, передаточный механизм счетного устройства 2, постоянный магнит 3.

Токовая катушка включается в сеть последовательно, поэтому ее называют последовательной цепью. Катушка выполнена из провода достаточно большого сечения, способного выдержать ток нагрузки. Количество витков токовой катушки относительно невелико и находится в пределах от 14 до 30.

Располагаются витки в равном количестве на обоих стержнях U-образного магнитопровода, выполненного из электротехнической стали. Сердечник служит для концентрации определенным образом той части магнитного потока, которая пересекает диск счетчика, и создает вращающий момент. Наличие сердечника также уменьшает магнитное сопротивление создаваемому обмоткой магнитному потоку.

Обмотка напряжения подключается на фазное напряжение сети и постоянно находится в работе, параллельно с потребителем, поэтому ее называют параллельной цепью. Катушка напряжения служит для создания магнитного потока, пропорционального напряжению сети.

Конструктивно она отличается от токовой, большим количеством витков, порядка 8-12 тыс., и малым сечением проводника 0,1-0,15 мм2. Большое количество витков создает значительное индуктивное сопротивление по сравнению с активным сопротивлением обмотки, что играет важную роль при реализации правила 90°-го сдвига и позволяет снизить собственное потребление энергии счетчиком, определяемой по формуле:

где Рu тем меньше, чем больше угол φ между напряжением и током в параллельной обмотке. В идеальном случае активным сопротивлением можно пренебречь, тогда ток отстает по фазе от напряжения на 90° и cosφ → 0.

Магнитные потоки катушек тока и напряжения, пересекающие диск (рабочие потоки), наводят в диске токи трансформации, которые создают вращающий момент, при взаимодействии с потоками их создающими определяемый по формуле:

М_вр = сФ_а Ф_в sinψ;

с — конструктивный коэффициент; Фа — поток создаваемый катушкой тока; Фв — поток создаваемый катушкой напряжения; ψ — угол сдвига фаз межу потоками создаваемыми катушкой тока и напряжения.

Для создания противодействующего момента, пропорционально скорости вращения диска, применяются постоянные тормозные магниты, магнитный поток которых пересекает вращающийся диск из электропроводящего материала.

Токи резания, возникающие в этом диске, пропорциональны скорости его вращения, и следовательно, противодействующий момент, образующийся в результате взаимодействия потока магнита с токами в диске, также пропорционален скорости вращения.

Читайте так же:
Как бороться с теми у кого нет счетчиков

При пересечении диском потока Фт, создаваемого тормозным магнитом, в нем наводится ЭДС резания, направленная от центра диска к внешней окружности. ЭДС резания определяется по формуле:

с — некоторый постоянный коэффициент; n — скорость вращения диска.

Сила взаимодействия потока тормозного магнита с токами в диске прямопропорциональна ЭДС резания и направлена на торможение диска. В зависимости от расстояния между тормозным магнитом и центром диска, зависит величина тормозного момента, определяемая как произведение плеча на значение силы:

М_Т = hF=kФ_Т^2 n;

h — плечо силы Fт, зависит от расположения магнита; F = с1Фт2n; k — конструктивный коэффициент счетчика.

Это значит, что изменяя расположение магнита можно отрегулировать скорость вращения диска, тем самым откалибровать вращение диска в соответствии с передаточным числом.

Одним из важных условий правильной работы счетчика является правило 90°-го сдвига. Заключается оно в выражении:

φ — угол сдвига фаз между током и напряжением сети; ψ — угол сдвига фаз межу потоками создаваемыми катушкой тока и напряжения. Иначе это условие можно записать так:

При конструировании счетчика элементы его конструкции выбираются таким образом, чтобы соблюсти правило 90°-го сдвига. Однако вследствие разброса характеристик электротехнических материалов, из которых изготавливают детали, точного соблюдения условия 90°-го сдвига не выполняется.

Поэтому для точной подгонки в счетчиках применяют устройства регулирования. Обычно такие устройства представляю собой короткозамкнутые витки из меди или алюминия или обмотку из нескольких витков медного провода, замкнутого на регулируемое сопротивление или медные пластинки на пути магнитного потока.

В современной электроэнергетике вопрос учета электроэнергии является одним из самых важных, так как приборы учета позволяют не только производить точный взаиморасчет между поставщиком и потребителем электроэнергии, но и спланировать работу электростанций и энергосистемы в целом.

Поэтому, устаревшие счетчики с индукционной системой, не удовлетворяющие условиям класса точности приборов коммерческого учета, подлежат замене на электронные. Конструкция приборов учета с индукционной системой имеет ряд конструктивных недостатков, влияющих на погрешность при учете.

К таким недостаткам можно отнести погрешность от трения, от нелинейной зависимости тока от потока последовательной цепи, от изменения угла между током и рабочим потоком последовательной цепи, от самоторможения и смещения диска.

Счетчики электроэнергии — принцип действия

Счетчик электрической энергии применяется для подсчета использованного количества электроэнергии в быту, на предприятиях, а также для измерения выработанной энергии.

Киловатт-час (кВт·ч) – это единица измерения внесистемная и характеризует выполненную работу. Один киловатт-час равен количеству энергии, которая используется потребителем за один час времени. Можно расписать в следующем виде:

Читайте так же:
Асинхронный двоичный счетчик схема

Для лучшего понимания работы электрического счетчика приведем пример:

Если электрочайник мощностью 2кВт будет работать 10 минут, то счетчик электрической энергии намотает:

По конструкции счетчики электрической энергии разделяют:

1) Индукционный счетчик (электромеханический) – электрический измерительный прибор, в котором неподвижные катушки (подсоединены последовательно и параллельно нагрузке) создают вращающее магнитное поле, которое приводит в движение токопроводящий диск.

Диск обычно изготовляется из алюминия или латуни, количество его оборотов пропорционально показанию электрического счетчика. Вращения диска передаются на счетный механизм.

Угол сдвига между потоком напряжения и тока должен быть равен 90 электрических градусов, в противном случае индукционный электрический счетчик будет производить неправильные измерения, с большой погрешностью. Для регулировки угла в счетчиках применяют специальные шунты.

Принцип работы такого счетчика аналогичен принципу работы асинхронного двигателя, соответственно, он может вращаться как в одну сторону, так и в другую, необходимо только сменить направление тока в одной из его обмоток.

Электрические счетчики — это единственные индукционные измерительные приборы, которые поступили в массовое производство и эксплуатацию.

2) Электронный счетчик – состоит из электроники, в нем ток и напряжение действуют на твердотельные элементы, последними создаются импульсы, которые счетное устройство воспринимает. Количество этих импульсов прямо пропорционально количеству энергии, которая проходит через прибор за единицу времени.

3) Гибридный (смешанный) используется редко, основан на работе двух вышеупомянутых приборов. В основном это индукционный электрический счетчик с электронным дисплеем. Наличие электромеханической связи оставляет в нем ряд недостатков.

Электрические счетчики, в зависимости от их назначения, могут измерять активную, реактивную мощности, которые являются составляющими полной мощности.

Индукционные счетчики, которые у большинства из нас установлены дома, измеряют активную мощность.

Недостатки индукционных счетчиков:

  1. большая ошибка измерений, в основном в пределах 2%;
  2. требуются частые поверки прибора;
  3. отсутствие дистанционного снятия показаний;
  4. слабая защита от хищения электрической энергии;
  5. отсутствие возможности многотарифности.

Из-за наличия столь весомых недостатков индукционные счетчики вытесняются электронными, которые имеют следующие преимущества:

  • наличие многотарифности (фиксация показаний счетчика в разных временных отрезках; так, например, ночью цена на электроэнергию значительно меньше);
  • высокий класс точности;
  • возможность измерения как активной, так и реактивной мощности;
  • наличие дистанционного снятия показаний;
  • улучшенная защита от краж энергии.

Каждый электронный счетчик ведет подсчет электроэнергии по своему алгоритму, резкие скачки тока, перепады напряжений — все это может повлиять на качество снятия показаний.

На предприятиях уже давно введен многотарифный подсчет электроэнергии. Ведь в зависимости от времени суток цена на электричество очень сильно меняется, то есть используя многотарифные электрические счетчики, — предприятия экономят. Учет энергии в квартирах и домах также может вестись по 2-3 тарифам, электронные многотарифные счетчики становятся все более популярными.

Читайте так же:
Счетчик с режимом индикации

Предприятия также оплачивают реактивную энергию, и в целях экономии, стараются производить ее компенсацию. Компенсаторы реактивной энергии часто применяются и имеют большое разнообразие.

Рисунок 1 – Принцип работы электронного электрического счетчика

Что такое счетчик электрической энергии?

Принцип работы

Для учёта активной и реактивной электроэнергии переменного тока служат индукционные одно- и трёхфазные приборы, для учёта расхода электроэнергии постоянного тока (электрический транспорт, электрифицированная железная дорога) — электродинамические счётчики. Количество электроэнергии, пропорциональное числу оборотов подвижной части прибора, регистрируется счётным механизмом.

В электрическом счётчике индукционной системы подвижная часть (алюминиевый диск) вращается во время потребления электроэнергии, расход которой определяется по показаниям счётного механизма. Диск вращается за счёт вихревых токов, наводимых в нём магнитным полем катушки счётчика, — магнитное поле вихревых токов взаимодействует с магнитным полем катушки счётчика.

В электрическом счетчике электронного типа, переменный ток и напряжение воздействуют на твердотельные (электронные) элементы для создания на выходе импульсов, число которых пропорционально измеряемой активной энергии.

Виды типы

Счетчики электроэнергии можно классифицировать по типу измеряемых величин, типу подключения и по типу конструкции.

По типу подключения все счетчики разделяют на приборы прямого включения в силовую цепь и приборы трансформаторного включения, подключаемые к силовой цепи через специальные измерительные трансформаторы.

По измеряемым величинам электросчетчики разделяют на однофазные (измерение переменного тока 220В, 50Гц) и трехфазные (380В, 50Гц). Все современные электронные трехфазные счетчики поддерживают однофазный учет. Также существуют трехфазные счетчики для измерения тока напряжением в 100В, которые применяются только с трансформаторами тока в высоковольтных (напряжением выше 660В) цепях.

По конструкции: индукционным (электромеханическим электросчетчиком) называется электросчетчик, в котором магнитное поле неподвижных токопроводящих катушек влияет на подвижный элемент из проводящего материала. Подвижный элемент представляет собой диск, по которому протекают токи, индуцированные магнитным полем катушек. Количество потребленной электроэнергии, в этом случае, прямо пропорционально числу оборотов диска.

Индукционные (механические) счётчики электроэнергии постоянно вытесняются с рынка электронными счетчиками из-за отдельных недостатков: отсутствие дистанционного автоматического снятия показаний, однотарифность, погрешности учёта, плохая защита от краж электроэнергии, а также низкой функциональности.

Электронным (статическим электросчетчиком) называется электросчетчик, в котором переменный ток и напряжение воздействуют на твердотельные (электронные) элементы для создания на выходе импульсов, число которых пропорционально измеряемой активной энергии. То есть измерения активной энергии такими электросчетчиками основаны на преобразовании аналоговых входных сигналов тока и напряжения в счетный импульс. Измерительный элемент электронного электросчетчика служит для создания на выходе импульсов, число которых пропорционально измеряемой активной энергии. Счетный механизм представляет собой электромеханическое (имеет преимущество в областях с холодным климатом, при условии установки прибора на улице) или электронное устройство, содержащее как запоминающее устройство, так и дисплей.

Читайте так же:
Счетчик меркурий 220 схема подключения

Основными достоинствами электронных электросчетчиков является возможность учета электроэнергии по дифференцированным тарифам (одно-, двух- и более тарифный), то есть возможность запоминать и показывать количество использованной электроэнергии в зависимости от запрограммированных периодов времени, многотарифный учет достигается за счет набора счетных механизмов, каждый из которых работает в установленные интервалы времени, соответствующие различным тарифам. Электронные электросчетчики значительно долговечнее.

Гибридные счётчики электроэнергии — редко используемый промежуточный вариант с цифровым интерфейсом, измерительной частью индукционного или электронного типа, механическим вычислительным устройством.

Диафрагменные (мембранные, камерные) счетчики газа

Диафрагменный счетчик (мембранный, камерный) — счетчик газа, принцип действия которого основан на том, что при помощи различных подвижных преобразовательных элементов газ разделяют на доли объема, а затем производят их циклическое суммирование.

Диафрагменный счетчик (рис. 8.9) состоит из корпуса 1, крышки 2, измерительного механизма 3, кривошипно-рычажного механизма 4, связывающего подвижные части диафрагм (мембран) с верхними клапанами 5 газораспределительного устройства, седел клапана (нижняя часть распределительного устройства) и счетного механизма.

В зависимости от конструкции и объемов измеряемого газа измерительный механизм может состоять из двух или четырех камер. Принципиальная схема работы диафрагменного счетчика показана на рис. 8.10.

Счетчик работает следующим образом:

а) измеряемый поток газа через входной патрубок поступает в верхнюю полость корпуса и далее через открытый клапан в камеру 2. Увеличение объема газа в камере 2 вызывает перемещение диафрагмы и вытеснение газа из камеры 1 на выход из щели седла клапана и далее в выходной патрубок счетчика. После приближения рычага диафрагмы к стенке камеры 1 диафрагма останавливается в результате переключения клапанных групп. Подвижная часть клапана камер 1 и 2 полностью перекрывает седла клапанов этих камер, отключая этот камерный блок;

б) клапан камер 3 и 4 открывает вход газа из верхней полости корпуса счетчика в камеру 3, наполняет ее, что вызывает перемещение диафрагмы и вытеснение газа из камеры 4 в выходной патрубок через щели в седле клапана. После приближения рычага диафрагмы к стенке камеры 4 диафрагма останавливается в результате отключения клапанного блока камер 3, 4;

в) клапан камер 1, 2 открывает вход газа из верхней полости корпуса счетчика в камеру 1. При подаче газа в камеру 1 диафрагма 1, 2 перемещается, вытесняя газ из камеры 2 в выходной парубок через щели в седле клапана. После приближения рычага диафрагмы к стенке камеры 2 диафрагма останавливается в результате отключения клапанного блока камер 1, 2;

г) клапан камер 3, 4 открывает вход газа из верхней полости корпуса счетчика в камеру 4. При подаче газа в камеру 4 диафрагма 3, 4 перемещается и вытесняет газ из камеры 3 в выходной патрубок через щели в седле клапана. После приближения рычага диафрагмы к стенке камеры 3 диафрагма останавливается в результате отключения клапанного блока 3, 4;

Читайте так же:
Как подключить счетчик меркурий 221

Рис. 8.9. Диафрагменный счетчик: 1 — корпус; 2 — крышка; 3 — измерительный механизм; 4 — кривошипнорычажной механизм; 5 — верхние клапаны газораспределительного устройства; 6 — стяжная полоса

Рис. 8.10. Принципиальная схема работы диафрагменного счетчика

Положение камер счетчикаКамера 1Камера 2Камера 3Камера 4
а
б
в
г
Опустошается
Пуста
Наполняется
Наполнена
Наполняется
Наполнена
Опустошается
Пуста
Пуста
Наполняется
Наполнена
Опустошается
Наполнена
Опустошается
Пуста
Наполняется

Процесс повторяется периодически. Счетный механизм подсчитывает число ходов диафрагм (или число циклов работы измерительного механизма n). За каждый цикл вытесняется объем газа Vц, равный сумме объемов камер 1, 2, 3, 4. Один полный оборот выходной оси измерительного механизма соответствует 16-ти циклам.

Диафрагменные счетчики рекомендуется применять для учета газа низкого давления (не выше 0,05 МПа) с расходом газа не более 160 м3/ч.

При измерении расхода газа менее 16 м3/ч следует применять счетчики с механической температурной компенсацией. Если максимальное значение расхода газа на узле учета превышает 16 м3/ч, то счетчик должен быть снабжен электронным корректором (вычислителем), который должен обеспечивать регистрацию импульсов, поступающих от счетчика, измерять температуру газа и вычислять объем газа, приведенный к стандартным условиям. При этом применяют условно-постоянные значения давления и коэффициента сжимаемости газа.

При отсутствии у счетчика температурного компенсатора, приведение объема газа к стандартным условиям выполняют согласно специальным методикам, утвержденным в установленном порядке.

К достоинствам диафрагменного счетчика следует отнести:

  • высокую точность и долговечность;
  • энергонезависимость;
  • стабильность коэффициента преобразования в самом широком диапазоне числа Рейнольдса потока газа (калибровка на воздухе при нулевом избыточном давлении, работа на газе при рабочем давлении);
  • отсутствие необходимости в прямолинейных участках трубопровода до и после счетчика;
  • простоту и компактность монтажа;
  • широкий диапазон измерений до 1:160;
  • отсутствие необходимости в высокой степени очистки измеряемого газа;
  • отсутствие особых требований при техническом обслуживании в процессе всего срока эксплуатации;
  • большой межповерочный интервал (до 10 лет).

К недостаткам относятся: увеличение погрешности измерения при низких температурах (требуют температурную компенсацию); работа на давлении до 0,05 МПа.

  • Каталог оборудования
  • О компании
  • Опросные листы
  • Подбор оборудования
  • Прайс-листы
  • Справочник
  • Контакты

Данный интернет-сайт носит исключительно информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, определяемой положениями статьи 437 Гражданского кодекса РФ. Для получения информации об условиях сотрудничества, пожалуйста, обращайтесь к сотрудникам ГК «Газовик».

Бесплатная телефонная линия: 8-200-2000-230

© 2007–2021 ГК «Газовик». Все права защищены.
Использование материалов сайта без разрешения владельца запрещено и будет преследоваться по закону.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию