Квартирные электросчетчики
Для учета электрической энергии, получаемой отдельными потребителями от электрической станции или отдаваемой электрической станцией в сеть, используют счетчики электрической энергии.
Счетчики бывают электродинамические, индукционные и электронные, однофазные и трехфазные, однотарифные и многотарифные. Вводимые в квартиру электрические провода подсоединяются к входу счетчика. Выход электрического счетчика является началом внутренней квартирной электропроводки. Общий расход электрической энергии в квартире за определенный промежуток времени определяют с помощью электродинамических или индукционных счетчиков. Панель со счетчиком и предохранителями должна быть закреплена на высоте 1,3–1,7 м от уровня пола.
Подключение счетчика производится профессиональными электриками. Далее госповеритель устанавливает специальную пломбу на корпус счетчика, а представитель энергоснабжающей организации ставит пломбу на съемную крышку счетчика. Только после этого к счетчику можно подключать квартирную электропроводку.
Электродинамический счетчик. Обычный электродинамический счетчик содержит неподвижную токовую обмотку в виде катушек, изготовленных из толстой проволоки. Если включить электроприбор, то через катушки пройдет электрический ток, и вокруг катушек возникнет магнитное поле. Между указанными катушками находится якорь, состоящий обычно из трех и более катушек. Якорь вращается на оси, установленной в подпятниках. На якоре укреплен коллектор с металлическими щетками. При помощи коллектора происходит изменение направления тока в проводниках якоря, находящегося в магнитном поле, созданном неподвижными катушками. Назначение коллектора здесь такое же, как и у электродвигателя постоянного тока. Взаимодействие между собой магнитных полей неподвижных токовых катушек и обмотки якоря приводит к вращению якоря. На оси якоря укреплен алюминиевый диск, который вращается между полюсами постоянного магнита. При вращении диска в магнитном поле в нем возникают вихревые токи, тормозящие движение диска. Для недопущения самохода диска на его оси укреплена небольшая стальная пластинка, которая притягивается к постоянному магниту и прекращает вращение диска.
При нагрузке счетчика вращающий момент преодолевает силу притяжения пластинки к магниту. Это не влияет на среднюю скорость вращения диска, так как при удалении пластинки от магнита она сдерживает его вращение, а при приближении к магниту ускоряет вращение. Вращающий момент тем больше, чем больше ток в токовой катушке и чем больше напряжение на зажимах обмотки якоря. При этом вращающий момент пропорционален мощности потребляемой нагрузки, а число оборотов якоря в единицу времени соответствует количеству израсходованной электрической энергии. Обороты якоря фиксирует специальный счетный механизм, соединенный с осью якоря при помощи червячной и зубчатой передач.
Цифры на шкале счетного механизма появляются в шесть небольших окошечках, расположенных в один ряд. Над рядом окошечек указывается единица измерения электрической энергии, например, кВт ч (kw • h). Первые пять цифр и представляют целое число гектоватт-часов или киловатт-часов использованной потребителем электрической энергии, шестая цифра – дробная часть десятичного числа.
Если в квартире или загородном доме все электроприборы и лампочки освещения выключены, то диск электрического счетчика не должен вращаться. В противном случае имеется утечка электрической энергии из-за плохой изоляции проводов и требуется ремонт электросети.
Индукционные счетчики. Для учета потребляемой энергии в жилых домах и квартирах обычно используют однофазные индукционные счетчики типа СО. Основными частями индукционного счетчика являются: система электромагнитов, алюминиевый диск, ось с червячной и зубчатой шестернями, счетный механизм, подшипник оси, подпятник оси и тормозной магнит. Одна из обмоток счетчика (токовая) включается в цепь последовательно, а другая – параллельно. Переменный ток, проходя по катушкам, создает переменные магнитные потоки, которые индуцируют в алюминиевом диске вихревые токи. Взаимодействие магнитных полей и вихревых токов приводит во вращение алюминиевый диск. Через ось вращение передается счетному механизму.
При повороте первого справа цифрового диска на один оборот, второй от него диск поворачивается на одно деление (на одну цифру); при повороте на один оборот второго диска третий диск поворачивается на одно деление и т. д. Таким образом, поворот крайнего левого диска на один оборот происходит, когда крайний правый диск сделал 100 ООО оборотов. Скорость вращения диска счетчика пропорциональна активной мощности, а количество его оборотов – расходу энергии.
Для того, чтобы узнать сколько израсходовано электрической энергии за определенный промежуток времени, нужно записать показания счетчика в начале и конце учитываемого периода (выписываются цифры до запятой, указанной на шкале). Из последних снятых показаний счетчика необходимо вычесть ранее записанные начальные данные. Это и будет количество израсходованной энергии в кВт ч. Тогда, зная для данной местности цену 1 кВт • ч электроэнергии, подсчитывают стоимость израсходованной энергии.
Электронные счетчики представляют собой новое поколение приборов для учета активной энергии в однофазных и трехфазных сетях переменного тока номинальной частотой 50 Гц. Счетчики оснащены ЖКИ-дисплеями, последовательно отображающими в автоматическом режиме: потребляемую энергию по каждому из тарифов в кВт ч; текущую мощность в Вт; текущее время и дату, а также другие параметры в зависимости от конструкции счетчика. При отсутствии напряжения в сети данные по учету электроэнергии сохраняются в энергонезависимой памяти, а непрерывный ход встроенного таймера обеспечивается литиевым источником питания. Некоторые модели электронных счетчиков, например, ЦЭ-2727, могут обмениваться информацией с внешними устройствами обработки данных по интерфейсу RS-232 или RS-485. Имеются модели со встроенными модемами для передачи данных по компьютерным сетям.
Счетчики являются многотарифными. Переключение тарифов обеспечивается программируемыми встроенными часами реального времени. Например, однофазный счетчик ЦЭ-2726 имеет корректировку точности хода внутренних часов, программирование временных границ тарифных зон суток, включая выходные и праздничные дни, которое может осуществляться при помощи специального переносного программирующего устройства. Счетчик имеет стандартный телеметрический выход с передаточным числом 100 импДкВт ч) и может быть использован в АСКУЭ.
Выпускаемые электронные счетчики во многих случаях по установочно-присоединительным размерам идентичны индукционным счетчикам. Электронные счетчики изготовляются на современной элементной базе. Например, трехфазный счетчик ЦЭ-2727 содержит: преобразователь мощности в частоту импульсов на базе специализированной КМОП микросхемы WFD172; микроконтроллеры PIC фирмы MICROCHIP; электрически перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство; дисплей на ЖК-индикаторах и драйвер ЖКИ; микросхему часов реального времени.
Предохранители
Рядом с электрическим счетчиком на одной панели обычно располагается распределительный щиток. Обязательным элементом распределительного щитка являются предохранительные устройства, которые служат для защиты различных электроприборов. Иногда на распределительном щитке устанавливают выключатель, позволяющий одновременно отключать электроэнергию во всем доме. Для защиты электроприборов применяют плавкие предохранители или автоматические выключатели. Приборы защиты размыкают электрическую цепь, когда в ней появляется слишком большой ток. При отсутствии защиты возможен перегрев проводов электропроводки, загорание изоляции и возникновение пожара.
Плавкие предохранители. Для предохранения квартирной электросети от короткого замыкания, а также от возможных перегрузок, устанавливают, как правило, плавкие предохранители. В таком предохранителе при прохождении тока больше допустимой величины перегорает специально подобранная тонкая проволока, и подача электрического тока прекращается автоматически. В квартирной проводке наибольшее распространение получили плавкие пробочные предохранители. Такой предохранитель состоит из патрона с резьбой, укрепленного в фарфоровой коробке с крышкой. В патрон ввинчивается фарфоровая пробка, имеющая резьбу. Внутри пробки находится проволочка из легкоплавкого металла. Один конец проволочки припаян к резьбе, а другой – к металлическому контактному упору. В случае замыкания линии проволочка перегорает и прохождение тока прекращается.
