Как работает трехфазный счетчик: чем он отличается от однофазного электросчетчика, как его выбрать

Содержание

Можно ли подключить трехфазный счетчик к однофазной сети, как он будет работать

На чтение 5 мин. Просмотров 1.1k.

Александр Георгиевич Кондратьев

По образованию инженер-электрик, работал электронщиком, главным инженером на пищевом предприятии, генеральным директором строительной организации.

В жизни возникают ситуации, которые требуют быстрого решения. К таким случаям относится подключение частного дома, дачи, гаража, коттеджа к электросети. По ряду причин бывает необходимо использовать трехфазные устройства. Поэтому хозяину необходимо знать, можно ли подключить трехфазный счетчик к однофазной сети.

В каких случаях разрешено подключать трехфазный счетчик к однофазной сети

В технической документации на трехфазный счетчик сказано, что его можно применять только в трехфазной сети переменного тока. Но это рекомендации завода изготовителя.

Если посмотреть устройство прибора, то станет понятно, что он состоит из трех самостоятельных блоков, объединенных одним блоком учета потребленной электроэнергии.

Это значит, что нет никаких противоречий для использования его в сети 220 вольт. Но стоимость однофазного счетчика меньше.

Поэтому необходимо разобраться, когда возможно подключение трехфазного счетчика к однофазной сети:

  • У собственника нет однофазного прибора, но имеется трехфазный счетчик, и он хочет его использовать. Например. если нужен счетчик электроэнергии в гараж;
  • Владельцу выданы технические условия на подключение трехфазного напряжения, но энергосистема в настоящее время не имеет таких технических возможностей. А собственник приобрел необходимые комплектующие согласно проекту;
  • Требуется подключить нагрузку более 10 Квт к однофазной сети.

Также можно установить прибор учета в гараже или садовом домике. То есть там, где оплата происходит по общему счетчику, а индивидуальные служат для расчета между собственниками и правлением.

Основные правила подключения

Подключение однофазных и трехфазных приборов учета не сильно отличается. Прежде всего, необходимо изучить инструкцию по эксплуатации обоих электросчетчиков. И знать, чем отличается трехфазное напряжение от однофазного. Для подключения последнего применяются два провода — ноль и фаза.

При подключении дома к сети трехфазного напряжения подводятся четыре провода: три фазные и один нулевой. Подключать должны электромонтажники, имеющие допуск к обслуживанию электросетей. Однако подсоединение к линии не представляет большой сложности. С ней справится любой человек, умеющий читать схемы и разбирающийся в электрике.

Предварительный этап

Прежде чем приступить к монтажу, требуется подготовить место работы и комплектующие. Ничего не должно мешать.

Прежде всего, собирается щиток, где на DIN-рейку устанавливают счетчик и автоматы. Количество которых зависит от величины нагрузки.

Для бесперебойной работы рекомендуется установить резервные автоматы — не менее одного.

Чтобы выполнить монтаж, необходимо иметь инструменты:

  • Плоскогубцы с изолированными ручками;
  • Тестер или мультиметр;
  • Набор отверток и ключей.

Надо изучить схемы подключения счетчиков. Принять меры для обеспечения техники безопасности.

Схема подключения

Перед подключением следует разобраться, в чем состоит разница в схемах подключения электросчетчиков.

Однофазный счетчик. Для подсоединения к сети используются два провода, фазный и нулевой, напряжением 220 вольт. Этого достаточно для нормальной работы прибора.

К трехфазному подходят четыре провода. Три фазных и один нулевой. Напряжение между фазой и нулем составляет 220 вольт, а между фазами 380 вольт.

Как уже говорилось, электросчетчики на три фазы конструктивно представляют собой три однофазных. А это значит, что допускается подключение трехфазного счетчика в однофазную сеть. Отсутствие двух фазных проводов не должно служить препятствием включения прибора в работу.

Для этого необходимо собрать схему:

  • Фазный провод подключить к клемме А или первому контакту;
  • Со второго контакта снимается напряжение после электросчетчика и подключается к автомату. Далее к нагрузке;
  • Нулевой провод соединяют с контактом №7. С восьмого контакта провод подсоединяется к гребенке. Откуда разводится к потребителям;
  • Контакты 3, 4, 5, 6 остаются не задействованными.

Общая схема имеет вид:

Возможные проблемы

Технических проблем с подключением возникнуть не должно. При этом показания счетчика будут отображаться корректно на табло прибора учета.

Разберем различные ситуации и возможные проблемы:

  • Подключения дома с нормальной нагрузкой, не превышающей 10 Квт. В этом случае возникает проблема с регистрацией прибора. Сбытовая организация вправе не поставить его на учет и опломбировать. Аргументируя тем, что электросчетчик используется не по назначению. Хотя строгих правил не существует, инспектор формально будет прав. Все будет завесить от инспектора;
  • Выданы технические условия на подключение дома к трехфазной сети, но технические возможности отсутствуют. В этом случае инспектор вправе зарегистрировать прибор и опломбировать. Но он даст временное разрешение, которое длится годами, пока электросети не исправят положение;
  • Выдано разрешение на подключение к однофазной сети мощности 15 Квт. Электросети на это идут крайне редко, но в жизни такое случается. Однофазные счетчики рассчитаны на токи, не превышающие 60А. А нагрузка 15 Квт потребляет ток 75 А. Трехфазный счетчик прямого включения рассчитан на 100 А. Поэтому, в качестве исключения, энергосбыт даст разрешение на монтаж трехфазного счетчика;
  • Установка прибора учета в гараже или садоводческом товариществе. Здесь все просто. Местному электрику абсолютно все равно, какой прибор учета установлен в боксе или домике. Главное, чтобы он показывал расход электроэнергии правильно.

Из вышесказанного можно сделать вывод, что трехфазные приборы учета электроэнергии использовать в однофазной сети можно. Показания расхода электроэнергии отображаются верно. Однако при регистрации возникают проблемы, решение которых зависит от инспектора обслуживающей организации.

Полезная статья? Оцените и поделитесь с друзьями! 

Проверяем, не врет ли электросчетчик: пять простых способов

На чтение 7 мин. Просмотров 8.6k.

Юрий Григорьевич Ф.

Инженер-энергетик. 40 лет в профессии, начальник бюро, заместитель главного энергетика завода, главный специалист.

Современный прибор учёта электроэнергии — аппарат достаточно надёжный. Он может годами выполнять свою работу, не доставляя хозяевам проблем. Но если вдруг сумма, выставленная в квитанции, значительно возросла, то возникают резонные сомнения в его объективности.

Нужно срочно проверить счётчик на правильность показаний. Иначе придётся тратить деньги на переплату или штраф за сокрытие неисправности.

В каких случаях стоит проверить счётчик

Надо сказать: счётчик электроэнергии должен проходить периодическую поверку. То есть проверяться на правильность показаний в определённые сроки, указанные в техническом паспорте изделия.

Иначе оплата будет рассчитываться по нормативу. Аналогичная ситуация возникает, если прибор:

  • Имеет механические повреждения.
  • Не опломбирован или нет возможности рассмотреть поверочный штамп.
  • Не показывает результаты измерений.
  • Превышает допустимую погрешность. Находится не в своём классе точности.
  • Вышли сроки очередной поверки.
  • Истёк срок службы.

Поверка счетчика электроэнергии — официальная процедура, ее проводят лицензированные компании. Однако бывают случаи, когда возникает острая необходимость неофициальной технической проверки электросчётчика. Рассмотрим их более подробно:

  • Резкое увеличение платы за свет, хотя в работе электрооборудования изменений не происходило;
  • Наоборот, существенное уменьшение суммы выставленного счёта. Не обольщайтесь, сетевая компания быстро найдёт потери. При этом вся вина ляжет на вас как на лицо, вовремя не проинформировавшее о возникшей проблеме. Чтобы избежать конфликта и штрафа, сообщаем в энергосбыт или управляющую компанию.
  • Потребление электроэнергии остаётся прежним, несмотря на сокращение количества работающей техники. Или жильцы уехали в отпуск, а показания счётчика остаются на прежнем уровне.
  • Необъективно высокое потребление киловатт-часов, в сравнении с аналогичным расходом у соседей или знакомых. Логично будет выполнить небольшие приблизительные расчёты установленной мощности приёмников электрической энергии, помноженной на количество часов работы.

Соблюдая требования безопасности, вы можете самостоятельно проинспектировать собственный прибор учёта.

Как проверить счётчик в домашних условиях

Самостоятельно проверить счётчик способен человек, не обладающий специальными знаниями электротехники. Проведя несложные замеры и вычисления, можно выяснить, правильно ли работает прибор учёта. Не завышает ли (или занижает) количество потребляемой электроэнергии.

Правильность подключения

Первое, что необходимо сделать:проверить правильность подключения счётчика электроэнергии. Обычно схема подключения нанесена на прибор учёта. В противном случае её можно найти в паспорте или заглянув в интернет.

Электрический счётчик может быть трёхфазный и однофазный. Это вносит некоторые различия, но разобраться в правильности монтажа фазных и нулевых проводов не сложно.

Если присоединение проводов выполнено неверно, необходимо его исправить. Помните, что незаконное подключение чревато высокими штрафами! Также, как и несанкционированный срыв пломб. Поэтому все работы выполняем в присутствии контролёра с оформлением акта.

Нет ли самохода

Следующий шаг в наведении порядка с платой за электричество – проверка счетчика электроэнергии на самоход. Обесточиваем всё работающее оборудование, переведя автоматические выключатели в положение «Выключено».Четверть часа наблюдаем за счётчиком. Допускается:

  • Разовый оборот диска механического устройства.
  • Однократное мигание лампочки, находящейся рядом с индикатором счётчика.

Если такое не происходит (продолжается вращение или моргание), то есть присутствует сбой в работе аппаратуры средства учёта, обращаемся в обслуживающую организацию.

Погрешность измерений

Чтобы убедиться в правильности работы счётчика электроэнергии, необходимо: сверить фактическую нагрузку за определённый промежуток времени с изменением показания, учитывая погрешность. Это простое правило, выполненное несколько раз (высокая точность), проверенным инструментарием, защитит вас от ненужных расходов.

Итак, готовим всё необходимое:

  • Время проведения проверки электросчётчика на точность измерений. Важно, чтобы не было сторонних помех.
  • Бытовую технику стабильного потребления. Назовём её контрольной нагрузкой (КН). Наиболее удачный вариант – обычная лампочка. Или нагреватель, работающий в одном режиме. Другие потребители могут изменять мощность в зависимости от режимов эксплуатации.
  • Приборно-измерительный парк: мультиметр, или токоизмерительные клещи; секундомер, калькулятор, шариковую ручку, блокнот. Перед началом работы обязательно убедиться в правильности показаний средств измерений! В противном случае ни о какой корректности проверки говорить не приходится.

Ещё раз, вспомнив об опасности поражения электрическим током, приступаем к работе:

  • Измеряем напряжение питающей сети (вольты) и величину тока КН (амперы).
  • Перемножаем эти два числа, получив реальную величину потребляемой мощности КН.
  • Отключаем всю технику, оставив только контрольную нагрузку.
  • Включив секундомер, определите время десяти оборотов диска или десяти импульсов светового индикатора. Рассчитаем время одного моргания или вращения, разделив полученную цифру на 10.
  • Посмотрев переднюю панель счётчика, записываем передаточное число (количество оборотов или импульсов на один кВт⋅ч израсходованной энергии).
  • В соответствии с формулой, определяем погрешность измерений электросчётчика:

Е = (P • Т • Ч / 3600 — 1) • 100%

Е – полученная погрешность счётчика, в %.

P – рассчитанная мощность КН, в кВт.

Т– время между импульсами или полного оборота диска, в сек.

Ч– передаточное число.

Нормой считается погрешность не выше 10 %.

Для объективности проверочный тест желательно выполнить несколько раз, с разнообразной нагрузкой и различным временем.

Если вы являетесь обладателем трёхфазного счётчика электроэнергии, то придётся трижды измерять ток (один раз на каждой фазе), суммируя полученные данные.

Две проблемы, влияющие на погрешность измерений:

  • Конструктивные особенности электронных счётчиков часто приводят к завышенным показаниям, даже при полностью исправной работе. Чаще всего этим недостатком страдают дешёвые модели.
  • Пониженное напряжение питающей сети, приводящее к сокращению сроков работы бытовой техники.

Намагниченность

На работу электросчётчика могут влиять постоянные магниты. Однако заниматься ухищрениями не стоит. Во-первых, это может вызвать прямо противоположный эффект: счётчик начнёт разгоняться. Во-вторых, при очередной проверке вас обвинят в нарушении действующего законодательства.

Чтобы предотвратить подобное воздействие, на прибор крепится антимагнитная пломба. При намагниченности:

  • Она меняет окраску.
  • К панели притягиваются мелкие металлические предметы: лезвие, иголка, булавка.

Не подключились ли соседи

Для проверки незаконного подключения к средству учёта электроэнергии, необходимо:

  • Тщательно осмотреть щиток и счётчик. Нет ли там посторонних проводов, идущих в сторону от вашего жилища.
  • Отключить всю аппаратуру. Убедиться, что при этом прибор не считает. Если вы подозреваете соседей, то неплохо это сделать дважды: во время их отсутствия и когда они дома.
  • Пригласить инспектора или грамотного электрика. Лучше всего с детектором для обнаружения скрытой проводки, замаскированной в строительных конструкциях.

Как действовать, если счётчик действительно врёт

Если вы не уверены в правильности показаний электросчётчика, или в результате проведённых проверок выявили факт необъективного учёта, то остаётся один надёжный и верный способ — обратиться в энергосбыт, управляющую компанию, сертифицированную организацию.

Вы можете заказать лабораторную экспертизу, которая:

  • Произведёт внешний осмотр.
  • Испытает и замерит сопротивление изоляции.
  • Выполнит опробование и проверку суммирующих устройств.
  • Определит погрешность показаний.

Впрочем, чтобы не тратить деньги напрасно, стоит заранее обговорить прейскурант, высказав свои сомнения и пожелания.

Если всё нормально, прибор опломбируют. В паспорте укажут, что он пригоден к эксплуатации. Если нет, то придётся выполнять ремонт или приобретать новый счётчик. Но это лучше, чем пребывать в неведении, оплачивая непотребляемую электроэнергию.

Полезная статья? Оцените и поделитесь с друзьями! 

Трёхфазные счётчики электроэнергии: разновидности, подключение — ТАЙПИТ-ИП

Трёхфазный счётчик предназначен для учёта электроэнергии в сетях с напряжением 380 В, а однофазный используется в сетях на 220 В. Совсем недавно трёхфазный прибор учёта можно было встретить исключительно на предприятиях, в торговых и офисных зданиях, а сейчас такой счётчик стоит во многих квартирах, частных домах и небольших мастерских. Причина такого выбора — в появлении бытовой и производственной техники, которая нуждается в дополнительных мощностях: электрических котлов, плит и обогревателей, профессионального строительного оборудования, станков, систем нагрева бассейнов и т. п.

Основные преимущества однофазных счётчиков — их максимально простая конструкция, удобный монтаж, удобство снятия показаний. Они по-прежнему активно используются в частном секторе, высотных домах и квартирах, где потребляемая мощность не превышает 10 кВт.

Трёхфазный электрический счётчик также имеет свои достоинства:

  1. прибор может вести как трёхфазный, так и однофазный учёт в электрических сетях;
  2. фиксирует в журнале событий важные изменения в работе — скачки тока, перенапряжение по каждой фазе, колебания активной и реактивной энергии, отключение электричества и т. д. Благодаря этим записям, владельцы домов могут исключить «перекос фаз», когда к сети подключено одновременно несколько мощных электроприемников.

Многие счётчики для электрической трёхфазной сети (например, Нева МТ 313, МТ 314, МТ 315) способны работать в многотарифном режиме и существенно экономить энергоресурсы в ночное время.

Принцип работы трёхфазного счётчика электроэнергии

Для примера рассмотрим модели «Нева». Они имеют конструктивное исполнение для установки на 3 винта и DIN-рейку. Корпуса приборов сделаны из прочных негорючих материалов, предохраняют устройства от пыли, влаги, ударов и других воздействий. Незаметно вскрыть корпус и повредить механизм практически невозможно.

Чтобы не допустить вмешательство посторонних лиц, все выходы пломбируются. При покупке устройства необходимо проверить наличие всех пломб и элементов защиты, в противном случае электросчётчик может оказаться непригодным для эксплуатации.

При монтаже трёхфазных приборов учёта принимается во внимание наличие нулевого провода. Если в сети он есть — ставят четырёхпроводную модель, если нет — трёхпроводную. В большинстве случаев трёхфазные счётчики электрической энергии позволяют снимать показания как удаленно, при помощи программных интерфейсов, так и непосредственно с табло. Для обмена данными прибор имеет встроенный инфракрасный порт. Погрешность измерения соответствует классу точности 1 и 0,5.

Использовать трёхфазный счётчик электроэнергии можно как в бытовой сфере, так и на промышленных и энергетических предприятиях. Средняя наработка до отказа составляет 210–280 тысяч часов, а срок службы — около 30 лет.

Подключение трёхфазного счётчика

Прибор разрешено устанавливать в местах, защищённых от воздействия окружающей среды. Это специальные шкафы, щитки, стойки или выделенные помещения. После того как устройство распаковано, необходимо произвести его наружный осмотр, чтобы убедиться в отсутствии повреждений и наличии пломб со знаком поверки, а также клейма ОТК в техническом паспорте. Там же имеется подробная схема подключения устройства.

Схема включения счётчиков НЕВА 301, НЕВА 303, НЕВА 306 через трансформаторы тока

Схема включения счётчиков НЕВА 301 непосредственно в сеть

Схема включения счётчиков НЕВА МТЗХХ

По принципу подключения выделяют 3 типа трёхфазных счётчиков:

  • Прямого включения. Монтируются непосредственно в сеть тока с напряжением 380 В через медный или алюминиевый кабель. Пропускная мощность приборов составляет 60 кВт, а значение максимального тока — 100 А. Для подключения счётчика провода зачищают от изоляции и фиксируют к автоматическому выключателю трёхфазного типа. Фазные жилы крепятся к парным клеммам, а затем подключается нулевой проводник.
  • Полукосвенного включения. Они подходят для более мощных сетей. Подключение таких счётчиков электроэнергии к трёхфазной сети происходит при помощи трансформаторов. Расчёт расходуемой электроэнергии производится путём умножения показаний прибора на коэффициент трансформации. Возможны различные схемы подключения: с использованием испытательных клеммных коробок, по принципу «звезды»; по 10-проводной схеме путём совмещения цепей тока и напряжения.
  • Косвенного включения. Трёхфазный счётчик электроэнергии устанавливается через трансформаторы на высоковольтных линиях, когда показатели нагрузки превосходят номинальные. Чаще всего такие приборы используются на крупных предприятиях, заводах, промышленных производствах. Данный метод существенно сложнее прямого способа и требует профессиональных электротехнических знаний. Все подключения должны осуществлять специалисты, имеющие разрешение на данный вид работ. После подключения приборы пломбируют и допускают к эксплуатации надзорные инстанции.

Если устройство подключено корректно, при подаче питания загорается индикатор на лицевой панели, а на счётном механизме меняются показания. После подключения трансформаторы и прибор учёта закрывают крышками.

Трехфазный однотарифный счётчик НЕВА 306 1S0 230V 5(60) А

Трёхфазный многотарифный счётчик НЕВА МТ 314 1.0 AR E4BSR29

Трехфазный многотарифный счётчик НЕВА МТ 323 0.5 AR E4S25

Трехфазный многотарифный счётчик НЕВА МТ 324 1.0 AR E4BS29

Проверка показаний

Трёхфазные электрические счётчики измеряют расход энергии в киловатт-часах. Слева от запятой указаны целые единицы, а справа — десятые и сотые доли. Напомним: при подключении трансформатора тока показания следует умножать на коэффициент трансформации установленного прибора. Его указывают в специальном окне на крышке клеммной колодки.

Как выбрать трёхфазный счётчик

Чтобы рационально подобрать приборы учёта, необходимо сориентироваться в таких показателях, как число фаз и тарификация. Трёхфазный электронный счётчик электроэнергии может быть одно- или многотарифным, со встроенными часами.

  • Однотарифные приборы считают потребление энергии переменного тока по единой стоимости вне зависимости от времени суток.
  • Многотарифные ведут учёт электроэнергии дифференцировано по времени суток, в зависимости от установленного тарифного расписания — энергия, потребленная ночью и днём, стоит по-разному.
Установка трехфазного электросчетчика

Целью учёта, дифференцированного по времени, является более равномерное распределение нагрузки на электрические сети, переход потребительской активности на вечерний и ночной периоды, когда большинство предприятий и организаций не работают. При этом электроэнергия для потребителей ночью стоит дешевле, чем днём. Перед выбором прибора разницу тарифов коммерческого учёта следует уточнить у поставщика электроснабжения.

Программирование устройства осуществляется по часам. Например, с 7:00 до 23:00 — 100 % стоимости электроэнергии, с 23:00 до 7:00 — 50 %. Возможна настройка на учёт электроэнергии по трёхставочному тарифу. Тарифные зоны переключаются автоматически. Установить такие приборы удобно людям, которые ведут ночной образ жизни или пользуются реле для программирования техники на включение в заданное время. Однако перед покупкой контролирующих устройств следует уточнить возможность такого перехода у компании-поставщика электроэнергии.

Кроме того, при выборе модели необходимо учитывать класс точности устройства и тип работы (индукционный, электромеханический или элёктронный трёхфазный счётчик электроэнергии). Перед покупкой лучше проконсультироваться с грамотным специалистом, который сможет правильно оценить условия эксплуатации и подберёт прибор учёта в соответствии с необходимыми техническими характеристиками.


выбор оптимальной схемы для 3 фаз

Зачастую проводка в бытовых помещениях выполнена по однофазной схеме электроснабжения и домашние приборы используют напряжение в 220 в. Для повседневного применения этого вполне достаточно. Но иногда приходится применять приборы большой мощности: станки, сварочники и т. д. Они требуют питания 0,4 киловольта. Для контроля расхода ресурсов нужен счётчик электроэнергии трёхфазный.

Виды электрических счётчиков

Фиксация затрат электричества ведётся при помощи специального прибора учёта — счётчика. Он работает с электрическим током переменного напряжения.

Основная разница между ними это измерение тока с одной или тремя фазами. Однофазные стоят обычно в домашних жилищах и офисах, гаражных строениях и дачах. Применяют их для напряжения 220 вольт с частотой 50 герц и наибольшей нагрузкой до 10 киловатт.

Для более мощного оборудования нужно трёхфазное напряжение в 380 вольт. Оно в основном применяется на производственных предприятиях. Там и монтируются 3-фазные счётчики. Их особенностью является возможность подключиться и к однофазной схеме электроснабжения. Это свойство нередко используют хозяева больших домовладений с мощным и многочисленным электрооборудованием.

Современные счётчики комплектуются индукционной или электронной схемой подсчёта данных. Первые применяют свойства индуктивности и имеют крутящийся диск. У электронных есть в наличии световое табло.

На сегодняшний день электросчётчики могут фиксировать показания в одной или нескольких тарифных зонах. Наибольшим спросом пользуются трехфазные счётчики с двухтарифной системой контроля.

Необходимость установки того или иного учётного модуля подбирается соответственно индивидуальным параметрам каждого объекта надзора.

Критерии подбора трехфазного счётчика

До приобретения подобного устройства надо учитывать некоторые факторы для оптимального выбора.

Если имеется уже установленный счётчик, то по его паспорту, расположенному на корпусе, нужно определить параметры применённого в доме напряжения.

Когда планируется установка прибора в холодных условиях, в его характеристиках должны присутствовать допустимые температурные отклонения. Как правило, массовые приборы не подходят для использования при отрицательных показаниях термометра.

Приобретая учётное устройство, необходимо удостоверится в присутствии пломбировочных отметок: одной для электронного прибора и как минимум двух на индуктивном. Первая свидетельствует о госповерке счётчика, вторая будет отметкой производителя. Изготавливаются они из чёрной или красной мастики для пломб внутренней установки или свинцовыми либо пластиковыми — для наружной. Пломбами фиксируются винтовые соединения для предотвращения несанкционированного доступа в целях изменения конструкции.

Важным параметром является срок поверки устройства. У моделей прошлого поколения он составлял не более восьми лет, современные требуют контроля раз в шестнадцать лет. Меньший срок поверки говорит о низком качестве прибора и от покупки лучше воздержаться.

При установке нового счётчика нужно уведомить учётный орган для своевременной опломбировки прибора фиксации показаний.

Преимущества трехфазного электропитания

Существует много оборудования, работающего в сети 380 В. Эксплуатация трехфазных счётчиков имеет некоторые особенности. Излишняя перегруженность однофазных магистралей приводит к просадкам напряжения и выходу из строя домашней техники. Распределение нагрузки по фазам поможет избежать этого.

Применяется кабель меньшего сечения, чем при напряжении в 220 вольт. Это соответствует положению закона Ома о большей проводимой силе тока при одинаковой нагрузке.

Принцип работы трёхфазных счётчиков

Подобные приборы состоят из таких основных деталей:

  • Токовых катушек с сердечником, подключённых параллельно сети.
  • Обмоток напряжения чуть большего диаметра.
  • Механического червячного устройства, транслирующего изменения на табло или цифровой указатель.
  • Диска из алюминия, вращающегося за счёт электромагнитных полей, образующихся при работе обмоток.
  • Магнита, контролирующего показания прибора.

Все составляющие счётчик комплектующие помещены в пластмассовый герметичный корпус для защиты от внешних воздействий. Выводы катушек выходят на клеммник прибора и запираются крышкой с пломбой.

Разновидности схем подключения

Главным образом трёхфазное устройство учёта выбирается в зависимости от варианта его подсоединения. Таких способов три:

  • Непосредственное подключение счётчика.
  • Модули учёта косвенного введения в схему.
  • Устройства с полукосвенным подсоединением.

Счётчик трёхфазный прямого подключения

Подобные аппараты проектируются под монтаж в электросетях силой тока не более 100 ампер. Подобное условие лимитирует суммарную мощность электрооборудования, работающего с такими приборами учёта до 60 киловатт. Контактные группы этих счётчиков не приспособлены для подсоединения кабелей с большим сечением жил. Схема их включения в работу несложная и изображена на крышке, закрывающей группу соединений в клеммнике.

Манипуляции по подключению выполняются в следующем порядке:

  1. С проводов тщательно снимают изоляцию примерно на пять миллиметров, удаляют окисленный слой растворителем и подключают к трёхполюсному автомату, расположенному согласно схеме до самого счётчика. Это необходимо для защиты прибора от замыканий на питающей линии.
  2. Следующая операция по подключению аппарата производится в клеммном отсеке прибора. На контакты с нечётной нумерацией подсоединяются три фазных провода от питающего автоматического выключателя. Нулевые контакты ввода и вывода соединяются с седьмой и восьмой клеммой соответственно.
  3. После учётного модуля устанавливается автомат, аналогичный вводному, подключение которого осуществляется соответственно к чётным клеммным контактам. К нему уже можно подключать соответствующие электроприборы.

Для подключения электролиний для приборов, использующих напряжение 220 вольт, устанавливаются автоматы на каждую фазу, а сами потребители разбиваются на группы пофазно.

Полукосвенное подсоединение приборов учёта

Трёхфазные счётчики такого способа включения требуют наличия в цепи трансформатора учёта. Подобное оборудование можно применять в высокомощной электросхеме. При фиксации потреблённой электроэнергии необходимо знать индекс трансформации используемого преобразователя.

Основными схемами для подсоединения полукосвенного прибора являются:

  • Способ подсоединения звездой.
  • Включение счётчика десятью проводами.
  • Применение испытательных клеммников.
  • Путём соединения токовых цепей с цепями напряжения.

Главным минусом таких приборов является сложность периодических испытаний в контролирующих организациях.

Косвенный способ подключения счётчиков

При значительных размерах потребления энергоресурсов через приборы учёта проходят повышенные токи. В таких случаях монтируется разделительный трансформатор тока. Для подключения такого преобразователя разрывается токовая обмотка.

У него есть два контура — первичный и вторичный. Первичка изготавливается из толстого проводника и проходит через середину трансформатора подобно сердечнику. К её концам присоединяются разорванные токовые проводники. Питание на преобразователь подаётся с помощью вторичной обмотки, навитой из большого количества витков проводом маленького сечения, непосредственно со счётчика. Такой трансформатор подключается на каждую фазу. Вся конструкция помещается в специальный шкаф.

Этот вариант требует от мастера неплохого знания электротехники и при сомнении в своих способностях необходимо обратиться в специализированную организацию.

Подсоединение схемы проходит в несколько этапов:

  • Первым делом подключаются трансформаторы на каждую фазу, закрепляются на заднюю стенку шкафа. Концы первичной обмотки подсоединяются к вводному автомату.
  • Вторые контакты первички с помощью отдельных проводников сечением не менее полтора квадрата соединяются с клеммами 2, 5, 8 счётчика.
  • Вторичные катушки подсоединяются таким же проводом к выводам прибора учёта в такой последовательности: 1 и 3, 4 и 6, 7 и 9. Соблюдение схемы строго обязательно. Иначе учётный модуль будет работать некорректно.
  • Клеммники 10 и 11 остались под соединения нулевых проводов.

Трёхфазные приборы с косвенным включением применяются в основном для учёта электроэнергии в высоковольтных сетях.

Особенности современных трёхфазных счётчиков

Долговечность, надёжность и точность — основные требования, предъявляемые к приборам учёта. Но современные производители не останавливаются на них и предлагают широкий арсенал дополнительных возможностей:

  • Фиксация активной и реактивной электроэнергии.
  • Система самоконтроля.
  • Способность учёта по нескольким тарифам.
  • Нотирование (оформление журнала происшествий).
  • Дистанционное снятие показаний.

Правильный выбор и установка являются принципами при эксплуатации современных приборов учёта. Знание особенностей подключения каждого типа таких устройств гарантирует долговременную работу, своевременное и точное занесение показаний о потреблённой электроэнергии, и во многих случаях существенную экономию финансового плана.

Обзор и устройство современных счётчиков электроэнергии / Хабр

За последнее время на смену индукционным счётчикам электроэнергии пришли электронные. В данных счётчиках счётный механизм приводится во вращение не с помощью катушек напряжения и тока, а с помощью специализированной электроники. Кроме того, средством счёта и отображения показаний может являться микроконтроллер и цифровой дисплей соответственно. Всё это позволило сократить габаритные размеры приборов, а также, снизить их стоимость.

В состав практически любого электронного счётчика входит одна или несколько специализированных вычислительных микросхем, выполняющие основные функции по преобразованию и измерению. На вход такой микросхемы поступает информация о напряжении и силе тока с соответствующих датчиков в аналоговом виде. Внутри микросхемы данная информация оцифровывается и преобразуется определённым образом. В результате, на выходе микросхемы формируются импульсные сигналы, частота которых пропорциональна текущей потребляемой мощности нагрузки, подключенной к счётчику. Импульсы поступают на счётный механизм, который представляет собой электромагнит, согласованный с зубчатыми передачами на колёсики с цифрами. В случае с более дорогостоящими счётчиками с цифровым дисплеем применяется дополнительный микроконтроллер. Он подключается к вышесказанной микросхеме и к цифровому дисплею по определённому интерфейсу, ведёт накопление результата измерения электроэнергии в энергонезависимую память, а также, обеспечивает дополнительный функционал прибора.

Рассмотрим несколько подобных микросхем и моделей счётчиков, которые мне попадались под руку.

Ниже на рисунке в разобранном виде изображён один из наиболее дешёвых и популярных однофазных счётчиков «НЕВА 103». Как видно из рисунка, устройство счётчика довольно простое. Основная плата состоит из специализированной микросхемы, её обвески и узла стабилизатора питания на основе балластового конденсатора. На дополнительной плате размещён светодиод, индицирующий потребляемую нагрузку. В данном случае – 3200 импульсов на 1 кВт*ч. Также есть возможность снимать импульсы с зелёного клеммника, расположенного вверху счётчика. Счётный механизм состоит из семи колёсиков с цифрами, редуктора и электромагнита. На нём отображается посчитанная электроэнергия с точностью до десятых кВт*ч. Как видно из рисунка, редуктор имеет передаточное отношение 200:1. По моим замечаниям, это означает «200 импульсов на 1 кВт*ч». То есть, 200 импульсов, поданных на электромагнит, поспособствуют прокрутке последнего красного колёсика на 1 полный оборот. Это соотношение кратно соотношению для светодиодного индикатора, что весьма не случайно. Редуктор с электромагнитом размещён в металлической коробке под двумя экранами с целью защиты от вмешательства внешним магнитным полем.

В данной модели счётчика применяется микросхема ADE7754. Рассмотрим её структуру.

На пины 5 и 6 поступает аналоговый сигнал с токового шунта, который расположен на первой и второй клеммах счётчика (на фотографии в этом месте видно повреждение). На пины 8 и 7 поступает аналоговый сигнал, пропорциональный напряжению в сети. Через пины 16 и 15 есть возможность устанавливать усиление внутреннего операционного усилителя, отвечающий за ток. Оба сигнала с помощью узлов АЦП преобразуются в цифровой вид и, проходя определённую коррекцию и фильтрацию, поступают на умножитель. Умножитель перемножает эти два сигнала, в результате чего, согласно законам физики, на его выходе получается информация о текущей потребляемой мощности. Данный сигнал поступает на специализированный преобразователь, который формирует готовые импульсы на счётное устройство (пины 23 и 24) и на контрольный светодиод и счётный выход (пин 22). Через пины 12, 13 и 14 конфигурируются частотные множители и режимы вышеперечисленных импульсов.

Стандартная схема обвески практически представляет собой схему рассматриваемого счётчика.

Общий минусовой провод соединён с нулём 220В. Фаза поступает на пин 8 через делитель на резисторах, служащий для снижения уровня измеряемого напряжения. Сигнал с шунта поступает на соответствующие входы микросхемы также через резисторы. В данной схеме, предназначенной для теста, конфигурационные пины 12-14 подключены к логической единице. В зависимости от модели счётчика, они могут иметь разную конфигурацию. В данном кратком обзоре эта информация не столь важна. Светодиодный индикатор подключен к соответствующему пину последовательно вместе с оптической развязкой, на другой стороне которой подключается клеммник для снятия счётной информации (К7 и К8).

Из этого же семейства микросхем существуют похожие аналоги для трёхфазных измерений. Вероятнее всего, они встраиваются в дешёвые трёхфазные счётчики. В качестве примера на рисунке ниже представлена структура одной из таких микросхем, а именно ADE7752.

Вместо двух узлов АЦП, здесь применено их 6: по 2 на каждую фазу. Минусовые входы ОУ напряжения объединены вместе и выводятся на пин 13 (ноль). Каждая из трёх фаз подключается к своему плюсовому входу ОУ (пины 14, 15, 16). Сигналы с токовых шунтов по каждой фазе подключаются по аналогии с предыдущим примером. По каждой из трёх фаз с помощью трёх умножителей выделяется сигнал, характеризующий текущую мощность. Эти сигналы, кроме фильтров, проходят через дополнительные узлы, которые активируются через пин 17 и служат для включения операции математического модуля. Затем эти три сигнала суммируются, получая, таким образом, суммарную потребляемую мощность по всем фазам. В зависимости от двоичной конфигурации пина 17, сумматор суммирует либо абсолютные значения трёх сигналов, либо их модули. Это необходимо для тех или иных тонкостей измерения электроэнергии, подробности которых здесь не рассматриваются. Данный сигнал поступает на преобразователь, аналогичный предыдущему примеру с однофазным измерителем. Его интерфейс также практически аналогичен.

Стоит отметить, что вышеописанные микросхемы служат для измерения активной энергии. Более дорогие счётчики способны измерять как активную, так и реактивную энергию. Рассмотрим, например, микросхему ADE7754. Как видно из рисунка ниже, её структура намного сложнее структуры микросхем из предыдущих примеров.

Микросхема измеряет активную и реактивную трёхфазную электроэнергию, имеет SPI интерфейс для подключения микроконтроллера и выход CF (пин 1) для внешней регистрации активной электроэнергии. Вся остальная информация с микросхемы считывается микроконтроллером через интерфейс. Через него же осуществляется конфигурация микросхемы, в частности, установка многочисленных констант, отражённых на структурной схеме. Как следствие, данная микросхема, в отличие от предыдущих двух примеров, не является автономной, и для построения счётчика на базе этой микросхемы требуется микроконтроллер. Можно зрительно в структурной схеме пронаблюдать узлы, отвечающие по отдельности за измерение активной и реактивной энергии. Здесь всё гораздо сложнее, чем в предыдущих двух примерах.

В качестве примера рассмотрим ещё один интересный прибор: трёхфазный счётчик «Энергомера ЦЭ6803В Р32». Как видно из фотографии ниже, данный счётчик ещё не эксплуатировался. Он мне достался в неопломбированном виде с небольшими механическими повреждениями снаружи. При всё при этом он находился полностью в рабочем состоянии.

Как можно заметить, глядя на основную плату, прибор состоит из трёх одинаковых узлов (справа), цепей питания и микроконтроллера. С нижней стороны основной платы расположены три одинаковых модуля на отдельных платах по одному на каждый узел. Данные модули представляют собой микросхемы AD71056 с минимальной необходимой обвеской. Эта микросхема является однофазным измерителем электроэнергии.

Модули запаяны вертикально на основную плату. Витыми проводами к данным модулям подключаются токовые шунты.

За пару часов удалось срисовать электрическую схему прибора. Рассмотрим её более детально.

Справа на общей схеме изображена схема однофазного модуля, о котором говорилось выше. Микросхема D1 этого модуля AD71056 по назначению похожа на микросхему ADE7755, которая рассматривалась ранее. На четвёртый контакт модуля поступает питание 5В, на третий – сигнал напряжения. Со второго контакта снимается информация в виде импульсов о потребляемой мощности через выход CF микросхемы D1. Сигнал с токовых шунтов поступает через контакты X1 и X2. Конфигурационные входы микросхемы SCF, S1 и S0 в данном случае расположены на пинах 8-10 и сконфигурированы в «0,1,1».

Каждый из трёх таких модулей обслуживает соответственно каждую фазу. Сигнал для измерения напряжения поступает на модуль через цепочку из четырёх резисторов и берётся с нулевой клеммы («N»). При этом стоит обратить внимание, что общим проводом для каждого модуля является соответствующая ему фаза. А вот, общий провод всей схемы соединён с нулевой клеммой. Данное хитрое решение по обеспечению питанием каждого узла схемы расписано ниже.

Каждая из трёх фаз поступает на стабилитроны VD4, VD5 и VD6 соответственно, затем на балластовые RC цепи R1C1, R2C2 и R3C3, затем – на стабилитроны VD1, VD2 и VD3, которые соединены своими анодами с нулём. С первых трёх стабилитронов снимается напряжение питания для каждого модуля U3, U2 и U1 соответственно, выпрямляется диодами VD10, VD11 и VD12. Микросхемы-регуляторы D1-D3 служат для получения напряжения питания 5В. Со стабилитронов VD1-VD3 снимается напряжение питания общей схемы, выпрямляется диодами VD7-VD9, собирается в одну точку и поступает на регулятор D4, откуда снимается 5В.

Общую схему составляет микроконтроллер (МК) D5 PIC16F720. Очевидно, он служит для сбора и обработки информации о текущей потребляемой мощности, поступающей с каждого модуля в виде импульсов. Эти сигналы поступают с модулей U3, U2 и U1 на пины МК RA2, RA4 и RA5 через оптические развязки V1, V2 и V3 соответственно. В результате на пинах RC1 и RC2 МК формирует импульсы для механического счётного устройства M1. Оно аналогично устройству, рассматриваемому ранее, и также имеет соотношение 200:1. Сопротивление катушки высокое и составляет порядка 500 Ом, что позволяет подключать её непосредственно к МК без дополнительных транзисторных цепей. На пине RC0 МК формирует импульсы для светодиодного индикатора HL2 и для внешнего импульсного выхода на разъёме XT1. Последний реализуется через оптическую развязку V4 и транзистор VT1. В данной модели счётчика соотношение составляет 400 импульсов на 1 кВт*ч. На практике при испытании данного счётчика (после небольшого ремонта) было замечено, что электромагнитная катушка счётного механизма срабатывает синхронно со вспышкой светодиода HL2, но через раз (в два раза реже). Это подтверждает соответствие соотношений 400:1 для индикатора и 200:1 для счётного механизма, о чём говорилось ранее.

Слева на плате расположено место для 10-пинового разъёма XS1, который служит для перепрошивки, а также, для UART интерфейса МК.

Таким образом, трёхфазный счётчик «Энергомера ЦЭ6803В Р32» состоит из трёх однофазных измерительных микросхем и микроконтроллера, обрабатывающий информацию с них.

В заключение стоит отметить, что существует ряд моделей счётчиков куда более сложней по своей функциональности. К примеру, счётчики с удалённым контролем показаний по электролинии, или даже через модуль мобильной связи. В данной статье я рассмотрел только простейшие модели и основные принципы построения их электрических схем. Заранее приношу извинения за возможно неправильную терминологию в тексте, ибо я старался излагать простым языком.

Трёхфазный электросчётчик: история, конструкция, модели

Трёхфазный электросчётчик – это прибор учёта потреблённой энергии. От обычного отличается множеством разновидностей и функций. Это обусловлено особенностями тарификации производственных нужд.

Из истории вопроса

В основу трёхфазной легла двухфазная система Николы Тесла. Счётчики сконструированы по подобию приборов, регистрирующих обычный переменный ток. Схема зависит от электрического интерфейса. К примеру, Тесла использовал коммутацию фаз наподобие применяемой в штепсельных розетках довоенной Германии (30-е) годы. Из-за этого счётчики ставились в разрыве каждой фазы, либо использовался сдвоенный. Аналогичным образом устроены трёхфазные счётчики.

Отличие здесь от цепи 220 В в том, что ток способен течь обратно по проводу соседней фазы. Но миновать местную нейтраль после ввода в здание не удаётся. Собственно, на этом основан принцип действия современных квартирных счётчиков. На входе в здание стоит три фазы. Единственная заводится в квартиру потому, что потребовалось бы на вторую ставить отдельный прибор. Следовательно, домовладельцам, имеющим на территории три фазы, счётчик требуется поставить трёхфазный.

Первые трёхфазные счётчики предназначались для промышленных двигателей и появились в начале 90-х годов XIX века. Эти изделия рассмотрены ниже, после описания конструкций однофазных счётчиков, принципы используются похожие.

Однофазные счётчики

Потребность в измерении потраченной энергии возникла с появлением спроса, в 70-е годы XIX века. С тех пор принцип действия электросчётчика мало изменился. Потреблённая энергия находилась интегрированием функции произведения напряжения на ток на заданном участке времени, пока включены электроприборы. Название устоялось не сразу. Счётчики назывались:

  1. Эргометр.
  2. Джоульметр.
  3. Энергометр.
  4. Ваттметр.

Последнее название не совсем соответствовало назначению, счётчик измеряет энергию, а не мощность. Если напряжение постоянное, интегрировать полагается лишь потребляемый ток. Подобный упрощённый тип счётчиков именовался кулонометром, либо измерителем уровня.

Если ток переменный, нельзя применять обычные вольтметры и амперметры, чтобы увидеть значение. Стрелка гальванометра непрерывно металась бы по краям шкалы. Однако люди находили способы измерить нужный параметр. На начало XX века применялись три разновидности приборов:

  • Электролизные счётчики.
  • Моторизованные счётчики.
  • Часовые счётчики.

Электролизный счётчик Эдисона

Исторически это первый из использовавшихся счётчиков, сведения о приборе стали известны общественности в 1881 году посредством Парижской выставки. На тот момент все используемые электрические приборы работали от постоянного напряжения. Неимоверное число готовых изделий продано в эксплуатацию. К началу XX века, когда переменный ток стал брать вверх, отдельные экземпляры пребывали в ходу. Главными достоинствами стали простота и надёжность.

Конструкция, показанная на рисунке, состоит из двух ёмкостей с сульфидом меди, куда погружены медные диски, укреплённые на двух плечах коромысельного механизма. Принцип действия описывается электролизом. При протекании тока между пластинами, первая частично растворяется, на второй образуется осадок из меди. Когда плечо начинает перевешивать, механизм делает засечку на очередную потреблённую единицу энергии и меняет через реле (напоминает коромысельный двигатель Джозефа Генри, см. Электромагнитное реле) направление протекания тока.

Таким образом, качели совершают медленные колебания вправо и влево, пока счётчик пишет показания. Переменный ток подобным устройством регистрироваться не может. Вскоре оказались выявлены недостатки подобной конструкции:

  1. При повышении температуры точность прибора уплывала, он занижал показания.
  2. Вторым недостатком стали обилие движущихся частей и контакты реле.

Улучшенная модель (см. фото) не отличалась элегантностью: требовалось вынимать из раствора использованные диски, по весу определять количество потраченной энергии и вставлять свежие. Зато исключены подвижные части, а ток течёт в единственном направлении. Температурные флуктуации устранены посредством подбора раствора, меняющего сопротивление обратно пропорционально меди. В результате эффект двух веществ взаимно скомпенсирован.

Для переменного тока использовался с 1887 года электролитический счётчик Лоури-Холла. Измерение велось по изменению пластин аккумулятора, включённого в цепь освещения. Металл переносился в конкретную сторону, по весу точно определялось количество потреблённой энергии. Способ не получил распространения и имел два ярко выраженных недостатка:

  1. После выключения света аккумулятор потихоньку разряжался через спирали лампочек и изменял вес перенесённого металла.
  2. Обнаружилось, что условия роста пластины показывают ярко выраженную зависимость от частоты и прочих факторов. Считалось сложным достичь приемлемой точности.

Моторизованные счётчики

Первый моторизованный счётчик запатентован в 1882 году профессорами Айртоном и Перри, но страдал от сил механического трения. Это ограничение преодолено в счётчике ватт-часов Элиу Томсона. Принцип действия основывается на токах индукции (Араго-Фуко). Скорость вращения вала небольшого сервомотора пропорциональна потребляемому току. За счёт индукции приводится во вращение медный диск, связанный со счётным механизмом. Примечательно, что за счёт продуманной конструкции направление движения вала не зависело от полярности напряжения, но прибор обладал высоким нижним порогом регистрируемого тока по очевидным причинам.

Счётчик (патент US388003 A) Шолленбергера  (14 августа 1888 года) не отличается от однофазного асинхронного двигателя кухонной вытяжки. Специально сконструирован для компании Вестингауза, с которой работал Никола Тесла. Вспомогательная катушка (не видна на общем плане) статора расположена под углом, чтобы исключить зависание конструкции и однозначно задать направление вращения вала. Обе соединяются последовательно проводом. Как и конструкция Томсона, счётчик предназначен исключительно для переменного тока. Для ограничения скорости вращения на конец оси крепятся 4 лопасти, взаимодействующие с атмосферным воздухом.

Прославленный Википедией счётчик Ферранти изобретён в 1884 году и использует подвижный контакт из металлической ртути, чем напоминает конструкцию Фарадея первой половины XIX века. Это не слишком безопасный из приборов. Ток входил в центр чаши, расположенной горизонтально между полюсами постоянного магнита, и растекался в стороны на пути к потребителю. За счёт взаимодействия полей дискообразной ртути и магнита конструкция вращала лопасть вала счётного механизма. Ртутный контакт сохранялся непрерывным за счёт металлического съёмного кольца. С каждым оборотом потребитель накручивал киловатт-часы. Очевидцы утверждают, что при необходимости устройство использовалось для переменного тока. Хотя авторы верят с трудом.

Счётчик Перри отличается от предыдущего – ртуть заменена медным цилиндром. Токосъёмник в виде кольца. Но ртуть в приборе присутствует, просто в меньшем количестве, образуя жидкий контакт.

Часовой счётчик

Изобретение относят на счёт Арона, в действительности его германский патент отклонили – аналогичное устройство содержал британский патент Айртона и Перри. Задумка не стала практически полезной, поэтому первой моделью считают образчик февраля 1883 года в авторстве Мр. Шулберга.

Часовой счётчик мало отличается от ходиков с кукушкой. Вершина маятника расположена между двумя электромагнитами, ток, изменяя направление, заставляет «часы» идти. Резонансная система настраивается, чтобы правильно отсчитывать «время» – энергию. Конструкция приспосабливается для переменного и постоянного тока. Видимо, дав название современной мере киловатт-часов.

Конструкции конца XIX века

Произведённый авторами поиск показывает, что конструкции трёхфазных счётчиков появились уже через несколько лет после неудачной попытки Доливо-Добровольского взять патент на использование трёх фаз. Как уже упоминалось в обзорах, инженер доказал, что три фазы переменного тока эффективнее двух. Но Никола Тесла ранее доказал, что многофазный ток его изобретение, и патент не отдаётся.

Первый трёхфазный счётчик

Патент US500868 A взят на многофазный счётчик. Это первое упоминание о трёхфазном подсчитывающем устройстве, найденное в интернете. Исходя из сказанного, нельзя утверждать с вероятностью 100%, что это первый трёхфазный счётчик, но устройство представляет ранний образчик в рассматриваемом контексте.

Термин многофазный применён не случайно, ранее были уже в ходу двухфазные счётчики. В научном обиходе приставка много – означает количество от трёх и более. Термин употреблён в совершенном согласии с общепринятыми нормами.

Томас Дункан получил право на изобретение 4 июля 1893 года (День Независимости США).

Устройство трёхфазного счётчика основывается на принципе, что использовался для однофазной модели, запатентованной автором чуть раньше (US 415825, 21 декабря 1891 года). По сути это асинхронный двигатель, изобретённый Теслой. На статоре стоят три равноудалённые друг от друга катушки по числу фаз (А, В, С), ротор сделан из металлического цилиндра. Автор пишет, что берутся медь, серебро, железо – любой металлический сплав с повышенной проводимостью. Требование продиктовано условиями возникновения токов Фуко.

Цилиндр вращается в электромагнитом поле трёх фаз, через ось связан со счётным механизмом, не показанным на рисунке. Оси катушек статора смещены от нормали к касательной окружности, чтобы гарантированно придать ротору заданное направление вращения (поле направлено вдоль оси за пределами витков по плавной дуге). Принцип действия устройства не отличается от асинхронного двигателя, изобретённого Николой Теслой на основании теории Араго (и опытов Фуко):

  1. На катушках действуют напряжения, смещённые по фазе равномерно на 120 градусов.
  2. Возникающее вокруг обмотки поле индуцирует в металлическом цилиндре токи Фуко (Араго) такого направления, что конструкции отталкиваются друг от друга.
  3. Статор неподвижен и жёстко укреплён, вращаться начинает ротор.
  4. Каждый оборот соответствует по задумке автора конкретному количеству истраченной энергии.

Связь между величинами очевидна. Сегодня для изменения скорости вращения асинхронного двигателя варьируют вольтаж. Этим уменьшается или увеличивается ток, а напряжение становится вторичным фактором. В рассматриваемом случае вольтаж постоянен и задаётся поставщиком энергии. А потребители, включённые последовательно с тремя катушками, задают ток и, следовательно, мощность. Из сказанного просится вывод, что первому трёхфазному счётчику присущи недостатки:

  1. Во-первых, разумеется, устройство вносит реактивное индуктивное сопротивление в цепь. Это плохо, обмотки двигателей поступают аналогично, взаимно усугубляя эффект. Дополняя друг друга, катушки создают большой угол сдвига фаз, увеличивая реактивную мощность. При определённом значении питание двигателей становится неэффективным.
  2. Вторым недостатком становится факт, что автор предполагал равномерный расход мощности по всем фазам. Это очевидно, в ином случае обороты станут срываться. Нестабильная работа механической части наверняка не поспособствует правильному счету.
  3. Третий недостаток проистекает из соображений асинхронности двигателя. Для работы необходимы токи индукции, возникающие лишь при разнице скоростей вращающегося поля (для США – 60 Гц) и статора. Автору следовало сделать цилиндр в виде трёхполюсного магнита из железняка. Прибор вращался бы вне зависимости от токов Фуко. Сложность остаётся: поле стремилось бы перемагнитить ротор.

Томас Дункан, видимо, осознавал перечисленные недостатки. Пишет по тексту, что приведённые на рисунках конструкции не считаются удачными вариантами реализации его идеи остаются прочие, не показанные в эскизах – для исключения плагиата и разворовывания идей. Одновременно Дункан заявляет о возможности подсчёта расхода четырёх и более фаз. Откуда проистекает непосредственно название патента.

Конструкция Шолленбергера

Однофазному счётчику Шолленбергера не зря уделено выше столько внимания. Работая на компанию Вестингауза, изобретатель неминуемо перешёл к конструкциям промышленного назначения: две фазы Николы Теслы и три – Доливо-Добровольского. В патенте US531866A говорится прямо, что методика нацелена на промышленность. Но мудрый изобретатель одновременно заявляет, что в быту использовать не запрещено.

Текст патента опубликован 1 января 1895 года. Автор заявил, что открыл закономерность: если поместить катушку, питаемую переменным током в поле двух других, питающихся напряжением аналогичной частоты, крутящий момент зависит от ряда величин. Это определяет скорость или угол отклонения системы как функцию параметров:

  1. Магнитные напряжённости полей катушек.
  2. Синус угла разницы фаз питающих напряжений.

Основываясь на этом факте, Шолленбергер и построил счётчик. Предназначался для работы в паре с двухфазными двигателями Николы Теслы, но автор быстро нашёл способы расширить возможности изобретения.

На скрине сбоку изображён двухфазный счётчик, автор показывает, что катушка статора способна вращаться в поле и отклоняться на некоторый угол. В первом случае удобно использовать подключённый механизм счётчика, во втором – пользоваться стрелкой и циферблатом. Что позволяет одновременно фиксировать процесс визуально и оценивать истраченные киловатт-часы.

Следует обратить внимание, что в конструкциях не обязательно использовать вращение. Отдельные работают по принципу суперпозиции (векторного сложения напряжённостей) полей. На рисунке изображены большинство вариантов. Поля меняются синхронно во времени, заметно дрожание указателя, и эффективность прибора сильно зависит от продуманности конструкции механической части (инерция подвижной рамки). Впрочем, аналогично скажем про стрелочные датчики давления любой бойлерной.

Чарльз Терри и Уесли Карр засвидетельствовали факт подачи патента 15 сентября 1894 года, но в конструкции обнаруживается серьёзный недостаток: автор отказывается воспринимать факт, что потребление по фазам оказывается неравномерным. Впрочем, Шолленбергер учёл это в случае с поворотной конструкцией, что даёт грядущим инженерам намёк на изменения при конструировании.

Псевдофаза

Патент 796368 A находился на рассмотрении почти 9 лет, будучи заявлен 21 ноября 1896 года. Работая на компанию Эдисона и Томсона, автор был заинтересован кровно в постоянном токе. Патент предназначен для переменного тока, что противоречит интересам владельцев Дженерал Электрик. Следовательно, правообладатели могли войти в контакт с бюро и попросить придержать публикацию. Когда Тесла взял вверх и начал строить башню Ворденклиф, постоянный ток стал изживать себя. К 1905 году стало очевидно, что мир уже не станет прежним. Тогда патент и опубликовали.

Конструкция Чарльза Штайнметца примечательна, здесь впервые вводится понятие пусковой обмотки. Однофазный счётчик, представленный на эскизах, является асинхронным двигателем с размножением полюсов за счёт сдвига фаз. Реактивным элементом стал не пусковой конденсатор, как в современных вариантах, а дроссель. И положительное, и отрицательное изменение фазы напряжения используется для создания вращающегося магнитного поля.

Проще: на конденсаторе напряжение отстаёт от тока, а на индуктивности – опережает. Оба сдвига фаз возможно использовать. Получается, что входные величины едины, но искусственно делятся для возможности измерения, как в современном однофазном компрессоре холодильника. Получается, фаза одна, дополненная искусственно созданной псевдофазой.

Недостатки очевидны: проходя подобную конструкцию, ток расходится с напряжением на приличный угол. Фактор мощности далёк от идеала. Современный вариант с конденсатором намного лучше, но, рискнём предположить, что на момент подачи патента субъект оставался неизученным. В 1896 году не существовало иных конденсаторов, кроме лейденских банок. Прочие конструкции не были доступны изобретателям в массе. Катушка Теслы с ярко выраженными ёмкостными свойствами служила лишь для компенсации собственных индуктивных свойств, что не подходит под нужды рассматриваемого класса приборов.

Описывать принцип действия нет необходимости, это распространённая схема. Просто вместо конденсатора для пуска асинхронного двигателя применили индуктивность (чтобы создать сдвиг фаз). Добавим, что после разгона вала обычно пусковая обмотка отключается, чтобы не вносить реактивную составляющую в потребление. В 1896 году это выглядело невозможным по очевидным соображениям: пускозащитные реле не применялись массово, оказывалось сложно настроить их на столь маломощную конструкцию специфичного назначения.

Трансформаторы тока

Конструкция Георга Хуммеля две капли воды напоминает современный измеритель постановкой идеи. Патент US 633695 A показывает, что уже на исходе 1897 года создатель знал о неравномерном потреблении по трём фазам. Конструкция впервые использует несимметричную схему включения: трансформаторы забирают межфазный ток для оценки.

Представленная схема с изолированной нейтралью, счётчик вполне работоспособен. Внимание привлекает исполнительная часть механизма. Это двигатель с неявными полюсами, образованными шихтованным сердечником магнитопровода. Для вращения фаз (!) используется одна из двух обмоток (см. предыдущий подзаголовок). В результате единственная фаза создаёт вращающееся магнитное поле и позволяет счётчику накручивать киловатт-часы.

Схема съёма сигнала дана на рисунке, показывая идентичность идеи современным вариантам. Считается предтечей и трёхфазных ваттметров, где катушка напряжения перпендикулярна катушке тока, а величины снимаются при помощи трансформаторов. Коренное отличие – Хуммель оперирует линейными величинами, а современные измерители – фазными (относительно нейтрали).

Мелкие нюансы обозначены в тексте, сопровождающем патент. К примеру, написано, что сдвиг фаз на обмотке составляет не 90, а лишь 30 градусов. Поэтому полюса расположены соответственно. Малый сдвиг фаз объясняется наличием сравнительно большого активного сопротивления обмотки и сложностями получения высокой индуктивности.

Больше нет смысла перебирать патенты, основы измерения потребляемой энергии изложены. Осталось лишь посмотреть, как устроен трёхфазный электросчётчик современного типа.

Электронные трёхфазные счётчики

Сегодня электронным счетчиком управляет микроконтроллер. В интернете распространена схема включения чипа MSP430F449. Легко заметить – это часовой счетчик с кварцевым резонатором на 32,768 кГц. Пока тикает «механизм», аналого-цифровой преобразователь снимает показания трех трансформаторов тока и фиксирует напряжение по каждой фазе. Для опоры служит вывод нейтрали, на рисунке не показанный.

Двоичная информация поступает к микроконтроллеру, где производится перемножение величин и их интеграция по времени с использованием частоты кварцевого резонатора. Чем меньше интервал дискретизации электронной схемы, тем точнее показания. В указанном случае погрешность гораздо меньше одной сотой процента, чего хватает для типичных применений. Представленный счетчик легко вычисляет активную мощность и реактивную, производя преобразование Фурье, либо пользуясь иными алгоритмами.

Вторым фактором, влияющим на точность, является разрядность аналого-цифрового преобразователя. Чем она выше, тем меньше погрешности и более быстродействующей предвидится техника. Потому что принцип оцифровки обычно заключен в постепенном повышении напряжения компаратора и сравнивании его с входной величиной. Форма сигнала напоминает лесенку, оканчивающуюся ступенькой, где сравнивающее устройство решает, что достигло требуемого уровня.

Преимущество электроники в возможности цифровой обработки, скорость которой зависит исключительно от тактовой частоты и производительности микроконтроллера. Это в первую очередь разрядность ядра, за которую сейчас борются операционные системы в мире, во вторую – принципиальная электрическая схема процессора, архитектура.

Из сказанного напрашивается вывод, что принцип подсчета мощности не слишком сильно изменился за прошедшие 150 лет с момента постановки задачи перед инженерами (в первую очередь, Эдисоном). Современные системы точнее, самые первые модели учитывали лишь ток, не занимались перемножением. И если заряжать 12-вольтовый аккумулятор через первые счетчики электроэнергии, возможно получить фантастическую цифру.

Это касается типов приборов, рассмотренных выше. Они используют магнитный поток или скорость электролиза, зависящие лишь от величины тока. Современным АЦП проще измерять напряжение. В частности, токовые входы представляют высокоомный делитель напряжения. Этому пока нет альтернативы, чувствительные датчики Холла на данном этапе развития технологии использовать нерентабельно.

Как работает 3-фазный асинхронный двигатель переменного тока

Эта статья и видео будут посвящены основам трехфазного асинхронного двигателя переменного тока, одного из наиболее распространенных на сегодняшний день типов промышленных электродвигателей. Этот обзор объяснит, что такое трехфазная мощность, как работает закон Фарадея, поймет основные компоненты асинхронного двигателя и влияние количества полюсов статора на номинальную скорость и крутящий момент двигателя.


Вы также можете посмотреть видео ниже с обзором трехфазных асинхронных двигателей переменного тока.


Что такое трехфазное питание?

Первое, что нам нужно понять о трехфазном асинхронном двигателе, - это первая часть его названия - трехфазная мощность. Однофазный источник питания использует два провода для обеспечения синусоидального напряжения. В трехфазной системе три провода используются для обеспечения одинакового синусоидального напряжения, но каждая фаза сдвинута на 120 °. В любой момент времени, если вы сложите напряжение каждой фазы, сумма будет постоянной.Однофазное питание подходит для жилых домов или других приложений с низким энергопотреблением, но трехфазное питание [JS2] обычно требуется для промышленных приложений или приложений с более высокой мощностью. Это потому, что он может передавать в три раза больше мощности, используя только в 1,5 раза больше проводов. Это делает энергоснабжение более эффективным и экономичным.


Что такое закон Фарадея?

Другой принцип, лежащий в основе асинхронных двигателей переменного тока, исходит из закона Фарадея. Британский ученый Майкл Фарадей обнаружил, что изменяющееся магнитное поле может индуцировать ток и, наоборот, ток может индуцировать магнитное поле.Используя правило правой руки, вы можете предсказать направление магнитного поля. Для этого представьте, что вы берете прямой провод большим пальцем, указывая в направлении тока. Ваши пальцы будут сгибаться в направлении линий магнитного потока.


Майк держит маркер, чтобы продемонстрировать правило правой руки

Компоненты асинхронного двигателя

Асинхронный двигатель состоит из двух основных компонентов: статора и ротора.Статор состоит из внешних обмоток или магнитов и неподвижен. Статор неподвижен. Ротор - это внутреннее ядро, и это то, что на самом деле вращается в двигателе. Ротор вращается.

Трехфазный асинхронный двигатель - ротор внутри статора

Беличья конструкция является наиболее распространенным типом асинхронных двигателей, поскольку они самозапускаются, надежны и экономичны. В этой конструкции ротор похож на колесо для хомяка или «беличью клетку», отсюда и название. Ротор состоит из внешнего цилиндра из металлических стержней, закороченных на концах.Внутренняя часть состоит из вала и прочного сердечника, сделанного из стальных пластин.

Как это работает

Для достижения крутящего момента на валу двигателя через статор подается ток. Это создает вращающееся магнитное поле, которое, в свою очередь, индуцирует ток в роторе. Из-за этого индуцированного тока ротор также создает магнитное поле и начинает следовать за статором из-за магнитного притяжения. Ротор будет вращаться медленнее, чем поле статора, и это называется «скольжением».'Если бы ротор вращался с той же скоростью, что и статор, не было бы индуцированного тока, следовательно, никакого крутящего момента. Разница в скорости колеблется в пределах 0,5-5% в зависимости от обмотки двигателя.


Обмотки и полюса

Трехфазные двигатели доступны в конфигурациях с 2, 4, 6, 8 и более полюсами. Количество полюсов в обмотках определяет идеальную скорость двигателя. Двигатель с большим числом полюсов будет иметь меньшую номинальную скорость, но более высокий номинальный крутящий момент.Из-за этого высокополюсные двигатели иногда называют моментными двигателями и могут использоваться для замены двигателя с редуктором. Идеальное соотношение между числом полюсов, частотой и скоростью определяется следующим:

Взаимосвязь между числом полюсов и частотой вращения асинхронного двигателя.

Заключение

3-фазные асинхронные двигатели переменного тока

состоят из статора и ротора. Во время работы через статор пропускается ток, который создает магнитное поле и приводит к вращению ротора.Скорость вращения вала и приложенный крутящий момент зависят от рабочей частоты и количества пар полюсов в обмотках двигателя. Если вы заинтересованы в нашей линейке асинхронных двигателей, мотор-редукторов или даже серводвигателей, свяжитесь с инженером KEB, заполнив форму обратной связи ниже.


Что такое счетчик энергии? Типы счетчиков энергии и сборки с использованием микроконтроллера

Счетчик энергии или Счетчик ватт-часов - это электрический прибор, который измеряет количество электроэнергии, потребляемой потребителями.Коммунальные предприятия являются одним из электрических отделов, которые устанавливают эти инструменты в любом месте, например, дома, на производстве, в организациях, коммерческих зданиях, чтобы взимать плату за потребление электроэнергии такими нагрузками, как освещение, вентиляторы, холодильник и другие бытовые приборы.

Счетчик ватт-часов

Базовая единица мощности - ватт, измеряется с помощью ваттметра. Из тысячи ватт получается один киловатт. Если использовать один киловатт в течение одного часа, потребляется одна единица энергии. Таким образом, счетчики энергии измеряют быстрые напряжения и токи, вычисляют их произведение и выдают мгновенную мощность.Эта мощность интегрируется по временному интервалу, что дает энергию, использованную за этот период времени.


Типы счетчиков энергии

Счетчики энергии подразделяются на две основные категории, такие как:

  • Электромеханический индукционный счетчик
  • Электронный счетчик энергии

Счетчики энергии подразделяются на два типа с учетом следующих факторов: соображения:

  • Виды дисплеев аналогового или цифрового электросчетчика.
  • Типы точек учета: вторичная передача, электросеть, местное и первичное распределение.
  • Конечные приложения, такие как коммерческое, промышленное и бытовое назначение.
  • Технические аспекты, такие как однофазные, трехфазные, высоконадежные (HT), низковольтные (LT) и материалы класса точности.

Подключение к электросети может быть однофазным или трехфазным в зависимости от источника питания, используемого в бытовых или коммерческих установках.В частности, в этой статье мы собираемся изучить принципы работы однофазного электромеханического индукционного счетчика энергии, а также трехфазного электронного счетчика энергии из объяснения двух основных счетчиков энергии , как описано ниже.

Однофазный электромеханический индукционный счетчик энергии

Это хорошо известный и наиболее распространенный тип старинных счетчиков энергии. Он представляет собой вращающийся алюминиевый диск, расположенный на шпинделе между двумя электромагнитами.Скорость вращения диска пропорциональна мощности, и эта мощность интегрируется за счет использования зубчатых колес и механизма противодействия. Он состоит из двух пластинчатых электромагнитов из кремнистой стали: шунтирующих и последовательных магнитов. Магнит серии

имеет катушку, состоящую из нескольких витков толстой проволоки, соединенных последовательно с линией; в то время как шунтирующий магнит несет катушку с множеством витков тонкого провода, подключенного к источнику питания.

Тормозной магнит - это разновидность постоянного магнита, который прикладывает силу, противоположную нормальному вращению диска, для перемещения этого диска в сбалансированное положение и остановки диска при отключении питания.Однофазный электромеханический индукционный измеритель энергии

Магнит серии

создает поток, пропорциональный протекающему току, а шунтирующий магнит создает поток, пропорциональный напряжению. Эти два потока запаздывают на 90 градусов из-за индуктивного характера. Интерфейс этих двух полей создает вихревой ток в диске, используя силу, которая пропорциональна произведению мгновенного напряжения, тока и фазового угла между ними. Тормозной магнит размещен на одной стороне диска, который создает тормозной момент на диске с помощью постоянного поля, создаваемого с помощью постоянного магнита.Когда тормозной и движущий моменты становятся равными, скорость диска становится постоянной.

Вал или вертикальный шпиндель алюминиевого диска связан с зубчатой ​​передачей, которая записывает число, пропорциональное оборотам диска. Эта передача устанавливает число в серии циферблатов и указывает энергию, потребляемую с течением времени.

Этот тип счетчиков энергии прост по конструкции, а точность несколько ниже из-за ползучести и других внешних полей.Основная проблема с этими типами счетчиков энергии - их склонность к взлому, что требует наличия системы мониторинга электроэнергии. Эти серийные и шунтирующие измерители широко используются в бытовых и промышленных приложениях.

Электронные счетчики энергии являются точными, точными и надежными измерительными приборами по сравнению с электромеханическими индукционными счетчиками. При подключении к нагрузке они потребляют меньше энергии и начинают измерения мгновенно. Итак, электронный тип трехфазного счетчика энергии поясняется ниже с принципом его работы.

Трехфазный электронный счетчик энергии

Этот счетчик может выполнять измерения тока, напряжения и мощности в трехфазных системах питания. Используя эти трехфазные измерители, также можно измерять высокие напряжения и токи с помощью соответствующих преобразователей. Ниже (в качестве примера) показан один из типов трехфазных счетчиков энергии, который обеспечивает надежное и точное измерение энергии по сравнению с электромеханическими счетчиками.

Трехфазный электронный счетчик энергии

В нем используется AD7755, однофазная ИС для измерения энергии, для сбора и обработки параметров входного напряжения и тока.Напряжение и токи в линии питания рассчитываются до уровня сигнала с использованием преобразователей, таких как трансформаторы напряжения и тока, и передаются на эту ИС, как показано на рисунке. Эти сигналы дискретизируются и преобразуются в цифровые, затем умножаются друг на друга для получения мгновенной мощности. Позже эти цифровые выходы преобразуются в частоту для управления электромеханическим счетчиком. Частота выходного импульса пропорциональна мгновенной мощности и (в заданном интервале) передает энергию нагрузке для определенного количества импульсов.

Микроконтроллер принимает входные данные от всех трех микросхем измерения энергии для трехфазного измерения энергии и служит мозгом системы, выполняя все необходимые операции, такие как сохранение и получение данных из EEPROM, управление счетчиком с помощью кнопок для просмотра энергии потребление, фазы калибровки и сброс показаний; и он также управляет дисплеем с помощью IC декодера.

До сих пор мы ознакомились с счетчиками электроэнергии и принципами их работы. Для более глубокого понимания этой концепции в следующем описании счетчика энергии дается полная информация о схеме и ее соединениях с использованием микроконтроллера.

Схема счетчика энергии с использованием микроконтроллера:

На рисунке ниже показана схема счетчика ватт-часов, реализованная с использованием микроконтроллера Atmel AVR. Эта схема непрерывно отслеживает и регистрирует параметры напряжения и тока однофазной сети. Микроконтроллер получает значения этих параметров от схемы преобразования сигнала, которая управляется микросхемами OP-AMP. Схема счетчика энергии

с использованием микроконтроллера

В этой схеме есть два трансформатора тока, последовательно соединенных с каждой линией питания: фаза и нейтраль.Текущие значения от этих трансформаторов отправляются на соответствующий АЦП микроконтроллера, а затем АЦП преобразует эти значения в цифровые значения, и, таким образом, микроконтроллер обязательно выполняет вычисления, чтобы определить потребление энергии. Микроконтроллер запрограммирован таким образом, что значения напряжения и тока от АЦП умножаются и интегрируются в течение определенного периода времени, а затем соответственно приводят в действие механизм счетчика, который отображает количество потребляемых единиц (кВт) за период времени.

В дополнение к измерению энергии, эта система также обеспечивает индикацию замыкания на землю в случае любого повреждения или сверхтока, которое может произойти в нейтрали или линии заземления, и соответствующим образом включает индикацию светоизлучающих диодов для обнаружения замыкания на землю, а также для каждого энергопотребления. .

Статья посвящена схеме ваттметра и принципам его работы. Это также известно как счетчик энергии, который используется при разработке комплектов электрических и электронных проектов с использованием различных технологий.Для получения любой помощи в отношении таких понятий, как подделка счетчика энергии и выставление счетов счетчика электроэнергии с использованием беспроводной технологии, или прокомментируйте в разделе, приведенном ниже.

Фото:

  • Счетчик ватт-часов от tradeindia
  • Однофазный индукционный счетчик энергии, инженерный
  • Трехфазный электронный счетчик электроэнергии по аналогу
  • Схема счетчика электроэнергии с использованием микроконтроллера следующим

Что такое три -Фазовая мощность? (с изображением)

Трехфазное питание - это метод передачи электроэнергии, в котором используются три провода для подачи трех независимых переменных электрических токов.Ток в каждом проводе отличается от других на одну треть полного цикла, причем каждый ток представляет одну фазу. Это означает, что устройство, работающее от источника питания этого типа, получает более стабильный поток электроэнергии, чем от однофазной системы распределения. Некоторые трехфазные системы питания фактически имеют четыре провода; четвертый - нейтральный провод, который позволяет системе использовать более высокое напряжение.

Счетчик электроэнергии.
Назначение

Три тока вместе создают сбалансированную нагрузку, что невозможно с однофазным переменным током. В переменном токе (AC) ток меняет направление, протекая взад и вперед по цепи; это означает, что напряжение также меняется, постоянно меняясь от максимального до минимального.Трехфазное питание объединяет три провода для смещения максимальных и минимальных колебаний, поэтому устройство, получающее этот тип питания, не испытывает таких больших колебаний напряжения. Это делает трехфазное питание очень эффективным способом распределения электроэнергии. Следовательно, трехфазный электродвигатель потребляет меньше электроэнергии и обычно служит дольше, чем однофазный электродвигатель того же напряжения и номинальной мощности.

Истоки

Трехфазный поток энергии начинается на электростанции, где генератор электроэнергии преобразует механическую энергию в переменные электрические токи.После многочисленных преобразований в распределительной и передающей сети мощность преобразуется в стандартное напряжение, подаваемое в дома и на предприятия, 230 вольт в Европе или 120 вольт в Северной Америке. Выход трансформатора обычно подключается к системе электропитания с помощью трех проводов под напряжением, связанных с одним заземленным возвратным током. Это называется звездой.

Приложения

Этот тип системы обычно не обеспечивает электроэнергией жилые дома, но когда это происходит, главный распределительный щит разделяет нагрузку.Большинство бытовых нагрузок используют однофазное питание из-за более низкой стоимости распределения. Трехфазное питание наиболее распространено в промышленных условиях или там, где требуется больше энергии для работы тяжелого оборудования, хотя бывают и исключения.

Работающие электродвигатели чаще всего используются для трехфазного питания.Трехфазный асинхронный двигатель сочетает в себе высокий КПД, простую конструкцию и высокий пусковой момент. Промышленные вентиляторы, нагнетатели, насосы, компрессоры и многие другие виды оборудования обычно используют этот тип электродвигателя. Другие системы, которые могут использовать трехфазное питание, включают оборудование для кондиционирования воздуха, электрические котлы и большие выпрямительные системы, используемые для преобразования переменного тока в постоянный.

В то время как большинство двигателей, работающих от трехфазного питания, довольно большие, есть примеры очень маленьких двигателей, таких как те, которые приводят в действие компьютерные вентиляторы, которые работают от этого типа мощности.Инверторная схема внутри вентилятора преобразует постоянный ток (DC) в трехфазный переменный ток. Это помогает снизить шум, так как крутящий момент трехфазного двигателя очень плавный.

Стандарты

Провода, называемые проводниками, используемые в трехфазной энергосистеме, обычно имеют цветовую маркировку, хотя цвета сильно различаются в зависимости от местоположения, и в большинстве стран есть свои собственные коды.В Северной Америке для обозначения трех фаз традиционно используются черный, красный и синий, например, белый - нейтральный провод. В Европе, напротив, коричневый, черный и серый обозначают фазы, а нейтральный провод синий. Даже с этими национальными стандартами в повседневных приложениях обычно бывает много нарушений. Для тех, кто работает с трехфазным питанием, не рекомендуется делать предположения, не сверившись со схемой для конкретной установки или рассматриваемой системы.

Learn Metering - Узнайте, как работает ваш счетчик, и сэкономьте на счетах за электроэнергию. Также продолжайте свою карьеру в качестве техника-счетчика или линейного мастера, узнав больше о том, как работают счетчики.

Электричество в нашей жизни

Ни одно открытие не повлияло на нашу жизнь и существование больше, чем электричество. Мы наблюдаем огромное потребление электроэнергии в нашей повседневной жизни.Электричество везде. Он освещает наши дома, готовит еду, управляет нашими мобильными гаджетами и показывает нам телешоу. Электричество обеспечивает кондиционирование воздуха, позволяя нам жить и работать в подходящей среде. Он оказывает огромную помощь в области медицины и медицины, спасая тысячи жизней и делая нашу жизнь более пригодной для жизни и лучшей. Было бы невозможно общаться друг с другом с таких больших расстояний без электричества. Теперь люди могут читать книги и онлайн-статьи на компьютере, сидя дома, вместо того, чтобы физически ходить в библиотеки.Электричество сделало нашу повседневную жизнь более эффективной и продуктивной.

Основные принципы электричества

Электричество - это, по сути, поток электронов в цепи при наличии некоторой разности потенциалов в цепи. Электричество в наши дома в Соединенных Штатах обычно поступает по трем проводам. Один провод черного или красного цвета называется проводом под напряжением или проводом под напряжением, а другой провод белого или серого цвета называется нейтральным проводом. Наконец, есть зеленый или оголенный провод, называемый заземляющим проводом.Токоведущий или горячий провод имеет определенный потенциал по отношению к нейтральному проводу и обеспечивает электрический ток для всех приборов, в то время как нейтральный провод собирает весь ток обратно в сеть. В нашей домашней схеме есть еще один провод, называемый заземляющим проводом, который помогает защитить нас от поражения электрическим током.

Закон Фарадея

Электроэнергия производится по закону Фарадея об электромагнитной индукции. Этот принцип гласит, что если замкнутый контур / катушка движется вперед и назад или вращается в магнитном поле, то в этой цепи генерируется электричество.Электрогенераторы используют этот принцип для производства электроэнергии.

Ток, напряжение и сопротивление

Электричество в основном характеризуется тремя основными электрическими величинами: током, напряжением и сопротивлением. Ток состоит из потока электронов через определенную точку в цепи. Он определяется как «количество электронов, проходящих через любое конкретное поперечное сечение провода за одну секунду». Он измеряется в амперах (A) и представляется следующей формулой:

I = dQ / dt

Где Q - электроны, а t - время.

Напряжение или разность потенциалов - это, по сути, движущая сила, если электроны в замкнутой цепи. Напряжение измеряется в вольтах. Обычно обозначается буквой V и представляется следующей формулой:

V = dW / dQ

Где W - выполненная работа, а Q - заряд в кулонах

Третья электрическая величина - это сопротивление (R), которое определяется как «мера противодействия протеканию тока в цепи». Это в основном ограничивает ток в цепи.Измеряется в омах (Ом). Сопротивление материала связано с его физическими свойствами. В зависимости от сопротивления различают три типа материалов:

  1. Проводники, которые проходят электрический ток легко
  2. Полупроводники, которые позволяют протекать ток при определенных условиях
  3. Изоляторы, которые не позволить току течь через них

Вы можете представить себе, как работает электрическая цепь на основе заполненного резервуара для воды с отверстием на дне.Вода представляет собой количество тока, выходящего из отверстия. Этот поток воды ограничен размерами отверстия, которое представляет собой сопротивление. Скорость выхода воды зависит от высоты уровня воды, который представляет собой уровень напряжения.

Ток, напряжение и сопротивление связаны друг с другом по закону Ома. Этот закон гласит: «Электрический ток в цепи прямо пропорционален приложенному напряжению» и представлен следующим уравнением:

V = I * R

Где V - напряжение, I - ток, а R - сопротивление.

Постоянный ток и переменный ток

Есть два типа тока или электричества. Один из них - это переменный ток, а другой - постоянный ток. Переменный ток определяется как «ток, который меняет свою величину и направление во времени в цепи», в то время как постоянный ток определяется как «ток, величина и направление которого остаются постоянными во времени». Электрические генераторы вырабатывают переменный ток на основе принципа электромагнитной индукции Фарадея, в то время как батареи или элементы вырабатывают постоянный ток на основе химических реакций внутри них.

Электроэнергия, которую коммунальные предприятия поставляют своим потребителям, как правило, переменного тока. Электричество имеет уровень напряжения 120 В и частоту 60 Гц в Соединенных Штатах, тогда как в большинстве европейских стран это обычно 220 В и 50 Гц. Однако предприятия и предприятия могут использовать трехфазное электричество переменного тока из-за большой нагрузки.

Вт

Мощность, измеряемая в ваттах, получается путем умножения напряжения на ток в цепи. Например, потолочный вентилятор имеет нагрузку около 100 Вт, а железный - около 1000 Вт.Электроэнергия для выставления счетов измеряется в киловатт-часах (кВтч). Киловатт-часы регистрируются счетчиками электроэнергии, установленными вне большинства домов и предприятий. Киловатт-часы (кВт-ч) равны количеству ватт, которое рассчитано на устройство, умноженное на количество часов использования этого устройства. Если нагрузка 1000 Вт работает в течение 1 часа, она будет равна 1 кВтч. Счет потребителя за электроэнергию рассчитывается исходя из количества киловатт-часов, которое потребитель использует в месяц.

Вопросы с несколькими вариантами ответов по трехфазным системам в энергетике

0 из 16 завершенных вопросов

Вопросы:

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
  5. 5
  6. 6
  7. 7
  8. 8
  9. 9
  10. 10
  11. 11
  12. 12
  13. 13
  14. 14
  15. 15
  16. 16

Информация

Трехфазные системы в энергетике MCQ

Вы уже прошли тест раньше.Следовательно, вы не можете запустить его снова.

Вы должны войти в систему или зарегистрироваться, чтобы начать викторину.

Вы должны пройти следующую викторину, чтобы начать эту викторину:

0 из 16 вопросов ответил правильно

Ваше время:

Прошло времени

Вы набрали 0 из 0 баллов, (0)

Средний балл

Ваша оценка

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
  5. 5
  6. 6
  7. 7
  8. 8
  9. 9
  10. 10
  11. 11
  12. 12
  13. 13
  14. 14
  15. 15
  16. 16
  1. Вопрос 1 из 16

    1 балл

    В трехфазной системе напряжения разделены на

  2. Вопрос 2 из 16

    1 балл

    В трехфазной системе, когда нагрузки идеально сбалансированы, ток нейтрали равен

  3. Вопрос 3 из 16

    1 балл

    В определенном трехпроводном генераторе с Y-соединением фазные напряжения составляют 2 кВ.Величины линейных напряжений

  4. Вопрос 4 из 16

    1 балл

    В конфигурации источника / нагрузки Y-Y,

  5. Вопрос 5 из 16

    1 балл

    В цепи с Y-соединением величина каждого линейного тока составляет

  6. Вопрос 6 из 16

    1 балл

    Постоянная мощность нагрузки означает равномерное преобразование

  7. Вопрос 7 из 16

    1 балл

    Если в генераторе переменного тока с соединением по схеме Y каждое фазное напряжение имеет величину 90 В RMS , какова величина каждого линейного напряжения?

  8. Вопрос 8 из 16

    1 балл

    Многофазные генераторы одновременно вырабатывают несколько синусоидальных напряжений, разделенных на

  9. Вопрос 9 из 16

    1 балл

    В определенной системе Y-Y каждый фазный ток источника имеет величину 9 А.Величина каждого тока нагрузки для условий сбалансированной нагрузки составляет

  10. Вопрос 10 из 16

    1 балл

    В схеме с Y-соединением между каждым линейным напряжением и ближайшим фазным напряжением существует фазовый угол

  11. Вопрос 11 из 16

    1 балл

    Самый распространенный тип двигателя переменного тока -
    .

  12. Вопрос 12 из 16

    1 балл

    Однофазное синусоидальное напряжение 120 В подключено к нагрузке 90.Ток в цепи

  13. Вопрос 13 из 16

    1 балл

    Трехфазный генератор подключен к трем нагрузочным резисторам 90 Ом.Каждая катушка вырабатывает 120 В переменного тока. Общая нейтральная линия существует. Сколько тока проходит через общую нейтральную линию?

  14. Вопрос 14 из 16

    1 балл

    Сравните общие сечения медных проводов с точки зрения допустимой токовой нагрузки для однофазной и трехфазной системы 120 В с эффективным сопротивлением нагрузки 15 Ом

  15. Вопрос 15 из 16

    1 балл

    Если в генераторе переменного тока с соединением по схеме Y каждое фазное напряжение имеет величину 90 ВСКЗ, какова величина каждого линейного напряжения?

  16. Вопрос 16 из 16

    1 балл

    Многофазные генераторы одновременно вырабатывают несколько синусоидальных напряжений, разделенных на

Как работают асинхронные двигатели переменного тока

Ранее я рассказывал, как работают двигатели постоянного тока, но переменного тока асинхронные двигатели на самом деле гораздо полезнее для самодельных машин такие как ленточные пилы.Асинхронные двигатели сложнее понять. Это был злой и безумный гений Никола Тесла, который их изобрел. Существует обширная Википедия статья об асинхронных двигателях, поэтому я постараюсь сделать эту страницу простой.

Здесь я просто вытащил ротор из небольшого асинхронного двигателя с экранированными полюсами. (тип, который будет использоваться для питания вентилятора в морозильной части холодильник). Электрические соединения с ротором отсутствуют. Ротор тоже не является магнитом, хотя его притягивает магнит.

Обратите внимание на наклонные линии на роторе. На самом деле это своего рода обмотки короткого замыкания из алюминия, отлитого в место (светлые диски на обоих концах образуют часть этого короткого обмотка цепи). Эта обмотка короткого замыкания является ключом к тому, что делает моторная работа.

Если ротор подвергается изменяющемуся магнитному полю, небольшое напряжение индуцируется в обмотках. Поскольку обмотки имеют короткое замыкание, это вызывает ток, который, в свою очередь, создает магнитное поле что противодействует изменению магнитного поля.Обмотки эффективно сделать ротор, который, хотя и магнитопроницаемый, сопротивляется быстрому изменяется на его магнитное поле.

Аналогичный эффект можно продемонстрировать, вращая алюминиевый диск, и подвергая часть его воздействию магнитного поля через диск. Поскольку вращающийся диск удерживается между магнитами, прикрепленными к металлической скобе на этом фото он сразу замедляется. Как в роторе асинхронного двигателя, изменяющееся магнитное поле индуцирует ток в алюминии, что, в свою очередь, противодействует изменению.Магнитное поле через диск отстает от вращения, отводит его назад и останавливает вращение за короткий промежуток времени (фактически, в пределах четверти оборота диска). Я рекомендую посмотреть видео вверху этой статьи, оно делает это намного понятнее.

Тот факт, что ротор не любит изменения магнитного поля, заставляет асинхронный двигатель работает как электрический тормоз при подаче постоянного тока на его обмотки.

Здесь у меня есть 10-фунтовая гиря, прикрепленная к шкиву двигателя.Подача несколько ампер на обмотки этой печи мощностью в половину лошадиных сил. мотора достаточно, чтобы вес падал очень медленно. Однако нет независимо от силы тока, вес все равно будет медленно падать, поскольку ротор сопротивляется только изменению магнитного поля, поэтому эффект торможения возникает только при вращении ротора.

Пока что мы установили, что асинхронные двигатели хороши на , а не на . превращение. Но если магнитное поле движется, ротор хочет вращаться вместе с ним.Возвращаясь к примеру с металлическим диском, если я перемещаю магниты быстро миновав диск, диск начинает вращаться вслед за магнитами.

Если мы вращаем статор вокруг ротора, ротор вращается. также. Но в качестве мотора это было бы бесполезно.

В трехфазном асинхронном двигателе переменного тока мы создаем вращающееся магнитное поле. путем подачи электрического тока к разным обмоткам в разное время.

Представьте, что через синие обмотки проходит ток, так что полюс 1 Север и полюс 4 - Юг.Далее пропускаем ток через красный обмотки так, чтобы 2 - север, а 5 - юг, затем через зеленый, делая 3 север, а затем снова через синий, но в противоположном направлении направление, как и раньше, так что 4 - север, а 1 - юг. Это будет создают вращающееся магнитное поле.

В реальном трехфазном двигателе мы применяем синусоидальные волны ко всем трем. обмотки одновременно. Все синусоидальные волны составляют 60 градусов (или один шестой части цикла) не совпадают по фазе друг с другом, так что север плавно переходы с 1 на 2, 2 на 3 и т. д.

Статор создает вращающееся магнитное поле. Ротор будут пассивно намагничены этим полем. Но ротор обмотки короткого замыкания заставляют его сопротивляться изменениям магнитного поля, поэтому вращение поля в статоре будет отставать от вращения поля в статоре. ротор. При отставании угла поля в статоре, магнитное притяжение заставит сам ротор вращаться, в конечном итоге со скоростью, близкой, но не совсем к скорости вращения поля в статоре.

Я должен добавить, что в реальной трехфазной передаче фазы 120 ° (одна треть периода цикла) не совпадают по фазе друг с другом, а не 60 °.Но мы можем получить 60 °, взяв третью фазу, то есть 240 ° градусов. не совпадает по фазе с первым и меняет местами провода, что меняет его местами или меняет это фаза на 180 °. 240 - 180 = 60. Фазы 120 ° градусов не совпадают по фазе друг с другом, так что сумма токов через все три фазы всегда в сумме равны нулю. Таким образом, ток не должен течь через нулевой (заземляющий) провод.

Понять работу трехфазных асинхронных двигателей проще, но в большинстве домов есть только однофазный переменный ток.Однако в Северной Америке Системы на 120 вольт, однофазное питание часто называют двухфазным. питание, потому что есть две противоположные фазы по 120 вольт. Но эти сдвинуты по фазе на 180 градусов. Это составляет 240 вольт между ними, но не приближает нас к вращающемуся полю.

В однофазном режиме мы можем создать только поле, которое движется вперед и назад. Однако, если мы подвергнем ротор асинхронного двигателя движению вперед и назад поле, а оно уже крутится, будет ходить туда-сюда, так же, как вы можете заставить вращаться маховик и кривошип, просто нажав и потянув за рукоятку.Но переменного поля будет недостаточно чтобы двигатель вращался с места.

В однофазных двигателях для запуска двигателя обычно требуется пусковая обмотка, которая, хотя и не делает вращающуюся поле, по крайней мере, создает переменное поле, которое имеет некоторое вращательное компонент для запуска ротора. Например в заштрихованном столбе двигателя, у нас есть медная обмотка короткого замыкания с одной стороны каждого столб. Обмотка короткого замыкания противостоит изменениям магнитного поля, вызывая изменение магнитного поля через обмотку короткого замыкания всегда отставать от основного полюса.

Это заставляет ротор поворачиваться от главного полюса к закороченная часть при изменении магнитного поля, потому что заштрихованная часть будет отставать от основного полюса. С сопротивлением ротора также изменяется в поле, поле в роторе, хотя и совмещено с основной полюс находится сзади, поэтому его привлекает заштрихованная часть столб.

Этот эффект работает, даже если в двигатель посылаются только импульсы постоянного тока. При условии, что двигатель вращается легко, каждый импульс заставит ротор повернуть на несколько градусов.

При подаче переменного тока двигатель работает непрерывно.

Но заштрихованные полюса не обеспечивают большого пускового момента. По факту, крутящий момент, создаваемый остановленным двигателем с экранированными полюсами, значительно меньше, чем когда он работает почти на полной скорости. Но этого достаточно, чтобы получить мотор работает.

Но затененные полюса - это обмотки короткого замыкания, поэтому они потребляют много мощности. Это делает двигатели с экранированными полюсами очень неэффективными.

В более крупных однофазных двигателях мощностью 1/4 л.с. и выше запуск осуществляется обычно осуществляется вспомогательной обмоткой.Вспомогательная обмотка либо один с меньшим количеством витков и большим сопротивлением или последовательно с конденсатором. Любой метод делает магнитное поле немного не в фазе с основное поле, таким образом добавляя вращательную составляющую к полю, которая достаточно, чтобы запустить мотор.

Но обмотка стартера обычно неэффективна, поэтому большинство однофазные двигатели имеют центробежный выключатель, отключающий обмотка стартера, когда двигатель набирает обороты. Этот переключатель закрывается (повторное подключение) - вот что вызывает "щелчок", который вы слышите от многих двигатели по мере их остановки, через секунду или две после выключения.

Существует множество способов, которыми обмотка стартера однофазных двигателей может работать. К ним относятся:

  • Конденсаторные пусковые двигатели
  • Резистивные пусковые двигатели
  • Двухфазные двигатели (также известные как двигатели с конденсаторным запуском)
Я мог бы написать намного больше о методах пуска однофазных двигателей, но это довольно сложная тема, поэтому я не буду здесь вдаваться в подробности. тем не мение статья в Википедии об асинхронных двигателях гораздо подробнее.

Два полюса и четыре полюса
Большинство асинхронных двигателей бывают двухполюсными или четырехполюсными. В двухполюсном двигателе у статора всегда есть один северный и один южный полюсы, а ротору необходимо чтобы сделать один полный оборот (или близкий к этому) для каждого цикла. Для систем 60 Гц, двухполюсный индукционный ротор будет работать от 3500 до 3600 об / мин (или около 58-60 оборотов в секунду). Для систем с частотой 50 Гц двухполюсный двигатель будет работать от 2900 до 3000 об / мин.

В четырехполюсном двигателе статор в любой момент имеет два северных и два южных полюса, с севером и югом всегда на 90 градусов (таким образом, два северных и два южных полюса всегда находятся друг напротив друга).Ротор намагничивается по этой схеме. На цикл требуется только половина оборота, и будет работать четырехполюсный двигатель. при 1725–1800 об / мин для систем 60 Гц и от 1425 до 1500 об / мин для систем 50 Гц.

Двигатели с более чем четырьмя полюсами встречаются гораздо реже и используются только для специальные приложения. Типичный двигатель "коробчатого вентилятора" будет иметь шесть полюсов, а двигатель потолочного вентилятора будет иметь восемь или более полюсов.

Различные скорости
Основным недостатком асинхронных двигателей является то, что они не подходят для работа с переменной скоростью.Когда поле вращается с фиксированной скоростью (определяемой источник переменного тока), двигатель работает эффективно только тогда, когда он работает близко с такой скоростью. Для небольших бытовых вентиляторов работа на более низкой скорости достигается за счет возможности большого «проскальзывания», то есть ротор может вращаются так медленно, как половина скорости поле, но это делает двигатель очень неэффективным, а скорость вращения сильно зависит от нагрузки, поэтому этот подход не подходит для приводной техники.

Однако электронные частотно-регулируемые приводы (VFD) иногда используются с асинхронными двигателями.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *