Счётчик электроэнергии
Вставка
- Опубліковано 15 жов 2024
- Индукционный счётчик электроэнергии представляет собой асинхронный электродвигатель с магнитным тормозом. Скорость его вращения пропорциональна мощности, потребляемой в сети.
Наш канал с дополнительными материалами
t.me/getaclass...
Новосибирский Государственный Университет
www.nsu.ru/n/
Физический факультет НГУ
![[UA] NAVI vs MOUZ | BO5 | IEM Rio 2024](http://i.ytimg.com/vi/CMBYk0cbGoA/mqdefault.jpg)
Всю жизнь подсознательно хотел узнать, как работает счетчик электроэнергии. Ни разу не встречал нормального объяснения и придумал собственное, частично правильное
Всегда поражаюсь тому, как это всё прибумали!
Скорость вращения диска пропорциональна действующим значениям тока и напряжения и пропорциональна косинусу сдвига фаз. Поэтому механический счетчик считает только активную энергию. Если косинус угла сдвига фаз будет отрицательным - то диск счетчика будет вращаться в обратном направлении. Последнее свойство счетчика иногда использовалось некоторыми людьми для того, чтобы "отмотать" показания счетчика.
В реальных счетчиках к углу сдвига фаз добавляется/отнимается некоторая небольшая величина, которая обусловлена взаимным положением катушек, и возможно она может меняться при настройке (калибровке/юстировке) счетчика.
Например когда-то давно я проводил эксперимент со своим счетчиком и обнаружил, что при подключении конденсатора со значительной емкостью в качестве нагрузки - у него диск начинает вращаться назад (хоть, правда и очень медленно)
ответ на финальный вопрос: на счётчике просто сместится фаза тока от напряжения. соответственно момент будет слабее, и реактивная мощность в первом приближении не будет добавляться в счёт на электричество
Поправте, если я не прав, но мне кажется, было бы правильнее и проще для понимания обозначить градусы на схеме по-другому. Напротив 0 градусов токовой катушки обозначить минус 90 градусов, ведь вихревые токи отстают от токов, создающих магнитный поток их вызывающий. Тогда соответственно напротив -180 будет 90 (-270) градусов, катушка напряжения обозначена правильно (отстает на 90 градусов), а наводимый ей вихревой ток должен быть -180 градусов. Ничего принципиально от таких обозначений не поменяется, только направление вращения диска в другую сторону придется указать (но мы ведь в данном случае не задавались направлением магнитных потоков катушек), зато для понимания будет намного удобнее.
И ещё замечание, на 2:40 катушка напряжения всё-таки наводит вихревой ток в диске, находящийся в противофазе току сети (-180). Тут стояло бы упомянуть нюанс, что катушку напряжения можно подключить по-разному (менять направление тока через неё и соотвественно значение угла или -90 или +90). От этого уже будет зависеть в фазе или противофазе с током в сети будет вихревой ток катушки напряжения, а также направление вращения диска. В данном же случае нужно было поменять обозначения: или как я написал выше, или у катушки напр. принять +90.
Господи, милота какая
Для вращения ему необходим сдвиг фазы взаимодействующих токов и полюсов, что достигается конструкцией, а в случае реактивной нагрузки как раз это условие исчезнет.
Скажите пожалуйста,будет ли вращаться диск счетчика,если через него идет только обратка,а фаза берется до счетчика?
Спасибо!
Теперь я понял, зачем предки клали магнитик на счётчики)))
Он работал как тормоз. Правда современные счётчики устроены как мультиметры, и магниты им не помеха. Некоторые производители кстати могут предусмотреть датчик холла (имхо, устройство интереснее геркона), который подаст сигнал микроконтроллеру, что пользователь хитрит.
@@gimeron-db всё намного проще))
Наклейка в виде пломбы меняет цвет от магнитного поля из вне)))
И за это прописывается продавцом энергии серьёзная джага- джага "хиорому" но тупенькому потребителю😄
@@ОДНОГЛАЗЫЙСНАЙПЁР-д3ж Переведите пожалуйста на человеческий язык.
Ещё можно кусочек фотоплёнки подсунуть между стеклом и корпусом - она будет физически тормозить или останавливать диск.
На сколько мен'ше электроэнергии насчитает электросчетчик на 220 вольт работая в сети 127 вольт при одинаковой нагрузке?
В бытовых электросчётчиках смещение фазы (реактиыная нагрузка) никак не учитывается, потому что нет смысла - в тарифе не оговорено. А вот в промышленных трёхфазных програмно можно учесть и разброс нагрузки по фазам и смещение фазы нагрузки. И если потребитель грамотно планирует потребление, и не вносит косинус - он может получать электроэнергию по сниженному тарифу.
@@schetnikov Ну, в случае реактивной нагрузки приложение сил будет смещено же, усилие прокручивания под активную нагрузку выставляется, значит реактивную будет учитывать плохо или не будет вообще.
Это простой бытовой счётчик активной энергии, он его не учитывает вовсе. Есть счётчики реактивной энергии, те учитывают. Но устройство у таких счётчиков отличается -- не хотите ли как-нибудь и про него видео снять?)
Я заюзал инженерный подход, и открыл подвернувшийся под руку советский "Учебник сельского электрика")
В счётчике есть дополнительная катушка с шунтом для регулировки. Можете рассказать как это работает ?
Это всё тривиально пока вы не подключите индуктивную или ёмкостную нагрузку.
А где увидеть правильный ответ на вопрос?
Короче идём собирать валежник и сидеть под лучиной.
Но спасибо за ролик крайне позновательно.
Реактивная идёт обратно в сеть и не должна учитываться
До бесконечности не разгонится, даже без магнитного тормоза. Если построить зависимость оборотов(Y) от момента(X), то в теории будет вертикальная линия, которая сдвигается вправо и влево в зависимости от тока нагрузки и косинуса фи. Зависимость же для тормозного магнита будет прямая под углом к оси X, а ее пересечение с вертикальной кривой, для вращающего момента счетчика, даст рабочую точку, которая укажет на рабочие обороты. Но если нет наклонной кривой от тормозного магнита, то все равно обороты будут ограничены индуктивностью диска. Чем больше скорость диска, тем меньше времени у индуцированного тока для нарастания в диске из-за индуктивности(хотя она и маленькая), и это уменьшает вращающий момент пока он не сравняется с моментами трения.
Это понятно, но набирать скорость он будет долго + не удобно снимать показания! Так можно было бы поставить конденсатор который быстро бы потреблял до момента пока ролик раскручивается до 30% скорости и прекращал потребление до его остановки"так круглосуточно" - и это только первое "хобби" которое я сразу нашел для энтузиастов))
Теперь наконец понял, как именно возникала разгоняющая диск сила. Две катушки с током разной фазы создают вращающееся магнитное поле, а диск как "беличье колесо" пытается угнаться за этим полем (и удалось бы, если бы не тормоз).
Почему-то подумал, что сдвиги фаз тока произойдут на обеих катушках и на общую разность не повлияют.
ps: Интересно, был ли у вас выпуск про датчик Холла?
А если так? Если обратится к закону Ампера, то чтобы диск закрутился, нужно наличие, как индуцированного тока, так и наличие магнитного поля. В нашем случае есть два варианта:
1)индуцированные токи от катушек тока при взаимодействии с полем Фu от катушки напряжения вращательного момента не создают, так как результирующий момент равен нулю.
2)вращательный момент от взаимодействия индуцированного тока от катушки напряжения с полюсами катушек тока зависит от фазы между магнитными потоками катушек тока Фi и катушки напряжения Фu.
Если магнитные потоки будут колебаться в одной фазе, то индуцированный ток от катушки напряжения может быть полностью подавлен вихревыми токами от катушек тока, так как они встречно направлены друг к другу.
При фазовом угле 90 градусов между Фu и Фi, индуцированный ток от катушки напряжения будет часть периода времени усиливаться вихревыми токами от катушек тока, а в момент, когда индуцированный ток от катушки напряжения максимальный и Фi максимальный, то вихревые токи от катушек тока равны нулю. Это обеспечивает максимально возможный вращающий момент ( при определенном токе нагрузки).
Чем ближе от 90 гр.до нуля, то тем больше вихревые токи от катушек тока, будут подавлять вихревой ток от катушки напряжение. Также совпадение максимумов вихревого тока катушки напряжения и потока Фi уже не будет, а будут промежуточные значения, которые дадут меньший вращательный момент. То есть при одном и том же токе через катушки тока, но с разными фазами между Фu и Фi, будут разные моменты вращения, то есть разное количество оборотов диска счетчика. При 90гр. будет большее количество оборотов, чем при, например, 60гр.
Поэтому ответ такой: если коэффициент мощности не равен единице, то ток через катушки тока будет уменьшать фазу между потоками Фu и Фi, что приводит к уменьшению вращательного моменту. То есть даже если амплитуда тока нагрузки большая, но он опаздывает во времени относительно напряжения, то это приводит к уменьшению вращательного момента, то есть к уменьшению количества оборотов диска счетчика. Счетчик попросту не считает весь ток, который прошел через него, а только ту часть, которая дает положительную мощность, то есть учитывает коэффициент мощности.
Чтобы обеспечить "правило 90 градусов" для потоков от катушек тока и катушки напряжения нужен еще один полюс с к.з. витком или с обмоткой замкнутой на регулировочный резистор для корректировки угла сдвига магнитного потока дополнительного полюса.
Если нагрузка в потребителя чисто активная, то поток катушки тока в идеальном случае по фазе совпадает с фазой напряжения, а поток катушки напряжения опаздывает на 90 градусов и, теоретически, дополнительного полюса не надо, но из-за потерь на гистерезис и вихревые токи, поток от катушки тока будет опаздывать где-то на 10 градусов. Поток от катушки напряжения тоже не будет в реальности иметь опоздание в 90 градусов из-за активного сопротивления катушки, и в реальности будет около 70 градусов. Итого в реальности между потоками будет 60 градусов вместо 90 градусов. Если не скомпенсировать эти 30 градусов, то счетчик будет работать неправильно. А чтобы полностью учитывать только реактивную потребляемую мощность, то надо еще добавить 60 градусов, чтобы разница фаз была не 90 градусов, а нужно обеспечить "правило 180 градусов".
Не обязательно к.з. витки. Можно и перераспределением(с помощью шунтов) потока от катушки напряжения. То есть часть потока направлять через диск, увеличивая отставание от тока катушки напряжения, а часть замыкать в магнитопроводе, уменьшая отставания. А общий поток будет как векторная сума этих двух потоков. Таким образом регулировать фазу потока катушки напряжения.
Хотя тема непростая (мне не до конца все понятно) и по разному объясняемая....
Здравствуйте, данный счётчик является однофазным и не считает реактивную мощность только активную! Но реактивная энергия дополнительно нагружает электросеть, увеличивая потери активной составляющей!
Промышленные потребители пользуются трёхфазными счётчиками с компенсаторами реактивной мощности что бы не платить дважды, сначала по счётчику реактивной энергии и ещё раз косвенно, как потери активной составляющей, фиксируемые прибором учёта активной энергии.
Счётчик тот что на видео является старым (дисковым) и при помощью лёгких переключений можно сделать что бы он крутился в обратную сторону. Для этого нужно переставить провода на счётчике с вход фазы на выход фазы и входа 0 на выход 0. То есть подключить счётчик наоборот. Такое можно было сделать с дисковыми счётчиками, а с современными такое не пройдёт!
Очень хорошее видео, на тему счетчика можно задать шикарное практическое задание на расчет стоимости работы эл. приборов.
Хотел бы вставить это видео для учеников, но нашел другое, ибо заставка в самом начале видео портит все... Обрезать редактором не проблема, но не в этом проблема и увы, уважение к Вам и вашей работе запятнано кровавьім фондом.
Мама метролог и мое далёкое детство прошло в играх с волчками из дисков таких счётчиков )))
Так же где-то до сих пор лежат магниты и счётные механизмы )))
У меня тесть купил гараж, а там очень интересный счетчик стоял - во время потребления электроэнергии он работал как положено, но стоило только выключить все автоматы, как счетчик начинал медленно крутиться в обратную сторону)
Регенерировал 🤣🤣🤣
Он с рекуперации
🤣
Как в тесле
В индукционном не учитывается, а в электронном, только в трехфазных и измеряется в кВАр. Но энергоснабжающие компании просто подсчитывают в цене на электроэнергию с учетом коэфициента мощности на квартиру, равной 0.9, иногда, если докажешь 0.98. В осветительной группе уличных фонарей 0.87, а на заводах 0.7.
Также по закону все должны платить только за активную мощность, а реактивная, а точнее полная мощность нужна только для определения максимальной мощности подключения к трансформаторной подстанции или дизельному генератору
а проводка ? )
Реактивная мощность, эта та энергия, которая накапливается в виде магнитного поля в катушках (в индуктивных приёмниках) и(или) в виде зарядов в ёмкостных нагрузках (конденсаторы). При нулевых значениях синусоиды переменного напряжения, накопленная энергия возвращается к источнику. Счётчик её не учитывает (кроме счётчиков реактивной энергии обязательные для предприятий), но для создания реактивной энергии, требуется затратить активную. Поэтому, если реактивную мощность компенсировать у себя дома, счётчик будет меньше мотать, так как реактивная энергия будет циркулировать между потребителем и компенсатором.
Спасибо
Здравствуйте, у меня умный счетчик энергомера се208 с4. Сосед по даче просит временно подключиться к моему нулю, пока ему не восстановят. Вот интересно, будет ли это счётчик учитывать его потребление?
Нет не будет. Электросчетчику в принципе для подсчёта нужна только фаза. Считает только по фазе)!
Если это счётчик с двумя датчиками тока (для фазы и нуля), то будет. Хотя я не понимаю, он, что не может взять ноль с общей нулевой шины (до счётчика), ведь, как правило нули всегда в свободном доступе.
Мне кажется, если он подключится к вашему нулю, то должен сработать диф-автомат, если конечно он у кого-нибудь стоит.
Без схемы непонятно. Токи они считают от разности потенциалов на токовом шунте. Если шунт стоит на фазе, то не должен засчитать (нулевой провод игнорируется).
@@Вася-д2е4з Хм. Если в счётчике два датчика тока, то в нём можно было бы реализовать защиту от утечки через корпус/землю. Если счётчик считает среднюю по двум датчикам, а сосед подключился после счётчика, то наверно посчитает и соседа.
А какой счётчик экономнее дисковый или электронный?
а если вместо электромотора в сеть включить генератор счётчик будет крутиться в обратную сторону?
Или более сложный пример: в единую сеть включены генераторы и потребители. Потребители платят за энергию, а генераторы получают деньги. Как определить какой долю каждого генератора в общем потреблении?
Потребитель заплатит за разницу между сгенерированным и потребленным. Чтобы определить долю каждого генератора - на каждый генератор уже отдельно ставится счетчик
Этот ролик сделал мой день! Очень интересно и увлекательно, порадовало что более сложный уровень, ну и конечно любимая часть - вопрос, тоже не забыта))
К сожалению посмотрел поздно :(
Почему электросчетчик нуждается в периодической поверки?
В периодической поверке нуждается любой измерительный прибор. Это необходимо для того, чтобы быть уверенным в его показаниях. Причиной погрешностей может быть как механический износ трущихся деталей, так и электрическая перегрузка, которая прибор не "убила насмерть", но повлияла на электрические параметры. Например, в катушке напряжения могут замкнуться соседние витки из-за пробоя изоляции.
@@ГригорийКиселёв-б1е , ну износ тут слабый. и перенапряжений таких не бывает, иначе вся техника бы в домах сгорала бы ) тут скорее нужен контроль за мошенниками и ворами ))
Как и любые механические часы в профилактике, что-бы не отсавали
@@RobotN001 контроль за ворами нужен. Но он не имеет никакого отношения к метрологической поверке )))
@@ГригорийКиселёв-б1е + самое главное сверить показания! Ну и "народные" умельцы тоже есть)))
2:20 тут это не важно, но надо отличать производную от сдвига фазы на 90 градусов ) Кстати, почему в законе индукции Фарадея именно производная по времени? есть какая нибудь обобщающая КЭД концепция по этому поводу ?
Точно так же можно спросить почему во втором законе Ньютона вторая производная по времени. Наверно, так показал эксперимент.
@@Rayvenor , нет. второй закон Ньютона сводится к инерции, и закон обобщают например через ОТО например (PS ещё через симметрии забавно обобщают). А тут электродинамика! Область которая развита наиболее тщательно.
Учитывает как повышенное потребление у того бытового прибора который создаёт реактианую мощность на самом деле а не потребляет столько как насчитывается . По паспорту не учитывает... Соответственно их там-же макаром и отматывали ... :)
Что такое энергопотребление?
в современных эл счетчиках придумали маленькую хитрость! активная нагрузка + реактивная = оплата комуналки! о чудо чудесное!!! 😂
если справочник говорит что включение конденсатора в сеть ни чего не потребляет? то новый счетчик фиксирует это как потребитель! возрадуйтесь 😂
Учусь на первом курсе технического ВУЗ'а, а ваши видео не потеряли актуальнсть. Спасибо!
я учусь на програмисто но все же интересно как
2:39 отстают от напряжения, но не от тока в сети. ошибка ? тока в сети она вообще не чувствует. это ж катушка напряжения
@@schetnikov , ааа, если спускаться в частный случай то да )))
2:18 тут это не важно, но надо отличать инверсию от сдвига на 180 гр по фазе.
@@schetnikov , но тут инверсия обусловлена просто другим полюсом , а не динамикой.
БОЛЬШОЕ СПАСИБО, сейчас буду сдавать лабу
Не учитывает
Ку
Самое невнятное объяснение работы счетчика что когда либо видел. 🤦♂️
Идеальное объяснение для студентов, которые зазубрили эту скороговорку: "индукционные токи фуко притягиваются к одноимённым полюсам катушки и отталкиваются от противоположных", чтобы затем их топить на зачёте распрашивая - " а какие это токи? И какие на них дейсвуют силы и куда направлены эти токи и силы?"
Не хотел бы чтоб так объясняли тоэ. 🤦♂️
Кто это придумал? В как там у них, на западе ?
Я его счётчик очень мечтал
Сложно.(
Удочка на провод легче и понятней😅😅😅
Кстати странно что никто не заговорил про магнит для "экономии" электричества))))))
Или такая концовочка - а теперь вопрос:"что нужно сделать чтобы обойти счёт электроэнергии". 🤣
"Если что, это прикол и сарказм;) не люблю мошенников"
Батя электрик в начале девяностых как-то в обход пускал, когда платить было нечем.
Через трубу батарею, Карл!
Вот ты батю уже и здал!
1:13 странно что в формуле мощности упразднили фи. Или в 21 веке принято так грубо все упрощать?
Хотел ребенку дать смотреть. А тут хорошая подача антиурока.
Спасибо