Опис і принцип роботи індукційного (механічного) однофазного "старого" електролічильника.

В зазорі між обмотки напруги 7 магнітопроводом 8 струмового обмотки 13 і магнітопроводом 10 розташований рухомий алюмінієвий диск 17, на осі , на пружинящем підп'ятнику і опорі . Через провідний черв'як , укріплений на осі, зубчасті колеса, обертання диска передається до рахункового механізму.
Для кріплення рахункового механізму до корпусу є отвір. Струмова обмотка 13, включається послідовно в досліджувану ланцюг, що складається з невеликого числа витків, намотаних товстим дротом.
Обмотка напруги 7, включена в ланцюг паралельно, складається з більшого числа витків, намотаних тонким дротом.
Коли до цієї обмотки прикладена змінна напруга, а по струмовій обмотці протікає струм, в магнітопроводах 8 і 10 з'являються змінні магнітні потоки, що замикаються через диск. Змінні магнітні потоки, що пронизують диск, наводять у ній вихрові струми.
Ці струми, взаємодіють з відповідними потоками, генерують обертаючий момент, що діє на рухомий диск.
За допомогою постійного магніту 4, створюється гальмівний (протидіючий) момент.
Усталена швидкість диска настає при рівності обертального і гальмівного моментів.
Число обертів диска буде пропорційно витраченої енергії або встановилася рівномірна швидкість обертання буде пропорційна потужності.
Тертя в механізмі індукційного лічильника призводить до появи помилок у показаннях. Особливо великий вплив сил тертя при малих струмах навантаженнях лічильника, (похибка досягає 12 - 15%).
Для зменшення впливу сил тертя застосовують спеціальний пристрій, компенсатором тертя. На малюнку це платівка, переміщення якої регулюють величину компенсаційного моменту. Цей момент пропорційний напрузі. При підвищенні напруги, це момент може виявитися більше моменту тертя і з'являється самохід тому, для усунення якого передбачено пристрій у вигляді сталевих гачка і пластинки (собачки).
Важливим параметром електролічильників електричної енергії змінного струму є чутливість. Поріг, під яким розуміють мінімальну потужність, у відсотках від номінальної, при якій диск починає безупинно обертатися. По ГОСТу, це значення для лічильників всіх класів точності повинно бути не менше 0,5 - 1,5%. Однофазні індукційні лічильники переважно використовуються в квартирної електропроводки.

Пристрій і принцип роботи індукційного (механічного) трифазного лічильника електроенергії.

Індукційний трьох фазний електролічильник працює з того ж принципу що і однофазний.
У індукційної системи рухома частина (диск) обертається під час споживання електроенергії. Диск обертається за рахунок вихрових струмів, що наводяться в ньому магнітним полем котушок лічильника, магнітне поле вихрових струмів взаємодіє з магнітними полями котушок лічильника.
Один з трьох елементів лічильника містить два електромагніту; обмотка одного включена в мережу послідовно (струмова обмотка), іншого – паралельно (обмотка напруги). Між цими електромагнітами розташований обертовий алюмінієвий диск, його вісь якого з'єднана з рахунковим механізмом лічильника, а також з другим диском, на якому встановлено ще два (дві фази) елемента. Третій диск відсутній, заради економії. Протікають по обмотках електромагнітів струми створюють магнітні потоки. Під дією яких у диска з'являється обертаючий момент. Чим більше витрачається електроенергії, тим більший струм в контрольованому колі і в струмового обмотці лічильника і тим більше момент і швидкість обертання диска. Трифазні електролічильники на напругу 380 В застосовуються в основному для обліку електроенергії на підстанціях, підприємствах і т. п.

Опис і принцип роботи гібридного електромеханічного електролічильника.
Гібридний лічильники електроенергії необхідно розділяти на кілька різних вузлів: схема лічильника, блок живлення, коригувальні ланцюга і т. д. Блок живлення перетворює змінну вхідна напруга низька постійне і забезпечує харчування електронних ланцюгів лічильника. Схема лічильника вимірює струм, який споживається навантаженням, з допомогою трансформатора струму (датчика), через який протікає вимірюваний струм. Інші блоки лічильника електроенергії виконують ряд різних функцій: висновок показань і управління через Ethernet, WiMax, Wi-Fi, ZeegBee мережі, керування дисплеєм, термокомпенсация лічильника, корекція точності, і т. п.
Лічильник складається з мікросхеми обробки, трьох трансформаторів струму, ланцюги живлення, електромеханічного рахункового пристрою і додаткових ланцюгів.
В якості регістру електроенергії використовується просте електромеханічне відліковий пристрій, в якому застосовано двофазний кроковий двигун. Електроживлення лічильника забезпечує джерело, побудований на токовом трансформаторі і двухполупериодном випрямлячі.
 

Пристрій і принципи роботи електронного (цифрового) лічильника електроенергії.

До недавнього часу питання вимірювання електроенергії, зводився до застосування електромеханічних лічильників, принцип роботи заснований на підрахунку оборотів металевого диска, що обертається в змінному магнітному полі, яке створюється двома електромагнітами. Магнітний потік повинен бути пропорційний струму, поточного через навантаження, а другого — напрузі. При цьому швидкість обертання диска пропорційна потужності, а кількість обертів — споживаної енергії.

Розвиток мікроелектроніки намітило переворот в області створення промислових та побутових систем обліку, який, в першу чергу, пов'язаний з використанням систем управління на базі мікроконтролерів.

В цифрових системах обліку досяжний практично будь-який клас точності, при виборі відповідної елементної бази та алгоритмів обробки інформації. Відсутність механічних частин, що значно підвищує надійність.

Обробка інформації в цифровому вигляді дозволяє одночасно підраховувати як активну, так і реактивну складові потужності, це є важливим, наприклад, при обліку енергії в трифазних мережах.

З'являється можливість створення багатотарифних електролічильників. При роботі такого системі обліку значення накопиченої енергії записується в буфер поточного тарифу. Вибір тарифу здійснюється автоматично. Наприклад, "пільговий" тариф може бути встановлений на певний час, "піковий" тариф — "штрафний" тариф, по друге, а в інший час буде діяти "основний" тариф.

У найпростішому випадку цифрової системи обліку, коли потрібно лише вимірювання імпульсів, виведення інформації на дисплей і захист при аварійних збоях (як, фактично, цифрового аналога механічних лічильників), система може бути побудована на базі найпростішого мікроконтролера.

Блок-схема такого лічильника електроенергії представлена на малюнку. Сигнали, що надходять через відповідні трансформаторні датчики на входи мікросхеми-перетворювача. З виходу знімається частотний сигнал, що надходить на вхід мікроконтролера. Мікроконтролер складає прийшли кількість імпульсів, перетворюючи його для отримання кількості енергії у Вт·ч. По мірі накопичення кожної одиниці, значення накопиченої енергії виводиться на монітор і записується в FLASH-пам'ять. Якщо відбувається збій, зникнення напруги мережі, інформація про накопиченої енергії зберігається в пам'яті. Після відновлення напруги ця інформація зчитується мікроконтролером і виводиться на індикатор, рахунок продовжується з цієї величини. Цей алгоритм вимагає менше 1 Кбайт пам'яті мікроконтроллера. В якості дисплея може використовуватися найпростіший 6-...8-розрядний 7-сегментний РК, керований контролером.

У разі реалізації багатотарифного лічильника, пристрій повинен забезпечувати обмін інформацією з зовнішнім світом по послідовному інтерфейсу. Інтерфейс може використовуватися для завдання тарифів, включення і установки таймера часу, отримання інформації про накопичених значеннях електроенергії і так далі. . Блок-схема такого пристрою, реалізованого на мікроконтролері фірми Motorola представлена на малюнку.

Розглянемо алгоритм роботи електролічильника. Пам'ять енергонезалежного ОЗП розбита на 13 банків, в кожному зберігається інформація про накопиченої електроенергії за чотирма тарифами: загалом, пільговому, піковому, штрафному. У першому банку облік виробляються з моменту початку експлуатації електролічильника, наступні 12 банків відповідають накопичень за 11 попередніх та поточному місяці. Облік за поточний місяць записуються у відповідний банк, таким чином, є можливість дізнатися, скільки було накопичено енергії за 11 останніх місяців. Перед початком роботи лічильника на заводі-виробнику обнуляють вміст банків пам'яті, і накопичення починається з нульових значень.

Зміна тарифів здійснюється за тимчасовими умовами: для кожного дня тижня своє тарифне розклад, тобто часи початку основного та пільгового тарифів — для пікового тарифу. 16 довільних днів у році можуть бути визначені як святкові, у ці дні працює тарифне розклад як для неділі.

В электросчётчике может быть установлен режим ограничения по количеству израсходованной за месяц энергии и по  мощности. В тех режимах счётчик фиксирует количество электроэнергии, израсходованной выше лимита. При превышении установленного лимита электроэнергии производится или переход на накопление по штрафному тарифу, или отключение пользователя от энергосети. Штрафной тариф может быть установлен принудительно (по интерфейсу связи) в случае, например, задолженности.

При включенні лічильника в мережу (наприклад, після чергового зникнення напруги в мережі) фіксуються час і дата моменту для можливості контролю. Також передбачена запис дати несанкціонованого зняття кришки лічильника.

Через особливий роз'єм до лічильника можна підключити рідер для зчитування інформації з індивідуальної електронної картки про обсяг енергії, сплаченої споживачем. При вичерпанні ліміту лічильник може відключити споживача від електромережі.