Сравнение показаний электронных и индукционных счетчиков

Представляю на суд читателей очередную статью Конкурса статей. Автор статьи – Евгений Русинов.

Статья Евгения – это исследование на тему того, как отличаются показания старых индукционных счетчиков от новых электронных. Проведено сравнение, и не в пользу электронных. Но не будем забегать вперед, слово автору.

После установки многими знакомыми,  и мною в том числе, электронных двухтарифных и однотарифных  электросчетчиков взамен индукционных по требованию электроснабжающих организаций, к концу месяца ситуация менялась не в пользу потребителя. В квитанциях по уплате за электроэнергию указывались завышенные киловатт-часы, по сравнению с показаниями старого счетчика при аналогичном использовании бытовых электроприборов. Возникает вопрос, почему замена индукционного счетчика на электронный приводит к таким результатам?

В данной статье рассмотрим  случаи, при которых происходит расхождение в показаниях индукционного счетчика марки СОЭ-505 и электронного серии СОЭ-55 50Ш-Т-112, с классами точности 2 для первого и 1 для второго. Оба счетчика одного производителя – МЗЭП, Московский завод электроприборов. Фото старого индукционного счетчика – в начале статьи, новый электронный счетчик выглядит так:

Согласно паспортным данным, одному обороту алюминиевого диска соответствует 1,67 Вт потребленной электроэнергии, в то время как один импульс светодиодной лампы электронного счетчика сигнализирует об одном израсходованном ватте за единицу времени.

Рекомендую ознакомиться со статьями на СамЭлектрике по устройству и установке электронных счетчиков.

Экспериментальные данные по проверке погрешности индукционных и электронных электросчетчиков

Для начала к обоим типам счетчиков подключал активную нагрузку в виде инфракрасного обогревателя марки ИК-2,0  мощностью 2 кВт. По истечении одной минуты показания по приборам учета составили: электронный насчитал 34 импульса, диск индукционного совершил 20 оборотов.

С учетом  длины подключаемого кабеля и переходного сопротивления в местах его присоединения оба счетчика насчитали по 34 Вт. Согласно паспортным данным обогревателя потребляемая из сети мощность составляет 2 кВт в час. Из курса электротехники известно, что мощность активной нагрузки в цепях переменного тока равна произведению силы тока на напряжение. Поскольку ИК-2,0 за 60 минут теоретически  потребляет 2 кВт, то поделив  2000 Вт на 60 минут получим, что за одну минуту его потребление электричества составит 33,33 Вт.

В технических характеристиках обоих счетчиков указано, что они учитывают только активную нагрузку. Но в паспортных данных электросчетчика СОЭ-55 50Ш-Т-112 есть пункт, указывающий на то, что он ведет учет полной мощности потребляемых цепями напряжения и тока, 8 В*А и 0,04 В*А соответственно, то есть учитывают и внутреннюю реактивную мощность!

Затем для проверки использовал активно-индуктивную нагрузку в качестве светильника ЛБ-2*40, считая ее только в качестве активной. В итоге получилось следующее: индукционный счетчик за 1,15 мин. “насчитал” 1,67 Вт, а электронный 2 Вт за такое же время, где разница составила 0,33 Вт.

Связано это с тем, что электронный счетчик помимо активной мощности учитывает еще и реактивную мощность, которая создает дополнительную нагрузку на электрические сети, однако индуктивными счетчиками не учитывается.

Теория. Активная и реактивная мощность

Реактивная мощность потребляется электродвигателями, катушками индуктивности, трансформаторами, которые используются в бытовых электрических приборах,  не расходуется  на преобразование в механическую или тепловую энергию в их обмотках, а  тратится на вихревые токи и перемагничивание в сердечниках.

Если взять однофазный электродвигатель, то в его паспортных данных будут указаны: активная мощность, потребляемый ток, напряжение сети, коэффициент мощности или косинус фи (cosφ), коэффициент полезного действия и др., но ничего про реактивную мощность. Чтобы рассчитать потребление реактивной  мощности, необходимо знать коэффициент  мощности. Например, нам известна мощность однофазного электродвигателя величиной 980 Вт, номинальное напряжение 220 В и коэффициент мощности cosφ=0,85. Используя формулы из курса электротехники определим номинальный ток:

I=(P/U)*cosφ=(980/220)*0,85=5,24 А.

Вычисляем реактивную мощность:

Реактивный ток будет равен:

I_L=I*sinφ=5,24*0,526=2,76 А.

Тогда полная будет равна:

S=U*I=220*5,24=1152,8 В*А.

Кроме того, электронный электросчетчик не имеет в своем устройстве движущихся деталей, поэтому считать показания начинает при очень маленьком потребляемом токе нагрузки (при 0.25 мА), а также имеет меньшую погрешность измерений по сравнению с индукционным.

Исходя из этого,  рекомендуется отключать от электросети все электропотребители, находящиеся в режиме “ожидания”, т.к. это дополнительная переплата за электроэнергию.

Индукционный счетчик «не реагирует» на индуктивную нагрузку малой мощности, а также когда эта нагрузка работает в режиме холостого хода, то есть низкая сторона силового трансформатора не нагружена.

Кроме того, диск этого прибора учета начинает медленно вращаться в обратную сторону при подключении одного из концов катушки индуктивности. Такое возможно при использовании светильника  марки ЛБ-2*40 с дросселем, когда через выключатель прерывается не фазный провод, а нулевой.

Место установки влияет на погрешность счетчика!

Еще одним фактором, влияющим на измерение потребляемой мощности является место установки прибора учета. Электронные электросчетчики (однофазные или трехфазные, однотарифные или двухтарифные) выносят сейчас на фасады домов или непосредственно на опоры линий электропередач, то есть на границы балансовой принадлежности, по требованию электроснабжающей организации. Нам объясняют, что это нужно  для удобства списывания показаний контролерами и исключения воровства электричества.

Однако, замалчивается тот факт, что при низких или высоких температурах обладают положительной погрешностью, иначе говоря,  наматывают лишние киловатты. Индукционные счетчики предназначены для установки внутри помещений, но допускаются их устанавливать вне помещений с дополнительным подогревом.

Исследования, проведенные  к.т.н. Гурцевичем, ведущим научным сотрудником РУП «БелТЭИ» г. Минск, о погрешностях электронных электросчетчиков различных марок с классами точности 1 и 2 приведены в Таблице 1.

Сокращения в таблице:

1. НВ/ТВ соответственно непосредственное и трансформаторное включение счетчика;
2. СТК – средний температурный коэффициент, % / 1 °С;
3. при изменении U вне указанных пределов погрешность может увеличиться в 3 раза.
4. КМ- коэффициент мощности.

Ток нагрузки Iн в диапазоне от 0,1 Iб (Iб – базовый ток, т.е. значение тока, являющееся исходным для установления требований к счетчику с непосредственным включением) до Iмакс (Iмакс – наибольшее значение тока, при котором счетчик удовлетворяет установленным требованиям точности) или от 0,05 Iном (Iном – значение тока, являющееся исходным для установления требований к счетчику, работающему от трансформатора) до Iмакс – установленном диапазоне измерений – при коэффициенте мощности, равном 1 (в том числе в случае многофазных счетчиков – при симметричных нагрузках), при испытании счетчика в нормальных условиях (с учетом допускаемых отклонений от номинальных значений), установленных в стандартах, определяющих частные требования.

При проверке электронного электросчетчика на точность в нормальных условиях (таблица 2), допускаются погрешности, возникающие в счетчике под влиянием величин в первом столбце.

При изменении воздействующих величин (таблица 1), когда  ток протекает через электросчетчик в обозначенных пределах с указанным коэффициентом мощности, то в счетчике возникают дополнительные погрешности, которые, суммируясь, добавляются к основным, тем самым искажая показания прибора учета как в положительную, так и отрицательную сторону.