Z reguły liczniki prądu przemiennego i trójfazowego są dostarczane, instalowane i obsługiwane przez zakład energetyczny. Istnieją jednak sytuacje - zwłaszcza w środowisku przemysłowym - w których sens ma posiadanie dodatkowego, własnego licznika (na przykład w celu kontroli zużycia energii elektrycznej przez poszczególne maszyny lub systemy).
Z naszego przewodnika dowiedzą się Państwo, jakie typy i konstrukcje liczników są dostępne i czym się różnią.
Czym są liczniki prądu przemiennego i liczniki trójfazowe?
Są to urządzenia pomiarowe służące do rejestracji energii elektrycznej pobieranej z sieci zasilającej. Urządzenia te są zwykle wyskalowane w jednostkach rozliczeniowych, z których najbardziej rozpowszechnioną jest kilowatogodzina (w skrócie kWh).
Podczas gdy liczniki prądu zmiennego mierzą prąd jednofazowy o napięciu 230 V, liczniki trójfazowe mierzą prąd trójfazowy o napięciu 400 V.
Oba są zwykle oparte na częstotliwości sieciowej 50 Hertz, która jest powszechna w Europie. Liczniki analogowe są zwykle instalowane w szafie sterowniczej lub skrzynce bezpiecznikowej, w większości przypadków bezpośrednio przez przedsiębiorstwo energetyczne. W przypadku sieci subdystrybucyjnych mogą być jednak zainstalowane dodatkowe liczniki energii elektrycznej.
Istnieją liczniki elektromechaniczne - tzw. liczniki Ferrarisa - oraz elektroniczne. Przy zasilaniu zarówno jednofazowym, jak i trójfazowym, elektromechaniczny licznik Ferraris działa na zasadzie indukcji, zliczając obroty niemagnetycznej, ale przewodzącej prąd tarczy metalowej. Prędkość obrotowa tarczy jest proporcjonalna do mocy czynnej przepływającej przez licznik, a więc proporcjonalna do zużycia energii.
Stosowane od dziesięcioleci i nadal dominujące analogowe liczniki prądu przemiennego i liczniki trójfazowe mają kilka wad. Na przykład są one prawie niedostępne jako nowe urządzenia, a często występują tylko systemy odnowione. Tłem tego jest całkowita konwersja liczników energii elektrycznej na modele cyfrowe.
Kolejną wadą jest technologia analogowa, którą można jeszcze kalibrować, ale która podlega zużyciu ze względu na system. Największą przeszkodą jest dyrektywa o przyrządach pomiarowych, w skrócie MID. Jest to dyrektywa 2004/22/WE Parlamentu Europejskiego i Rady w sprawie przyrządów pomiarowych. Między innymi dotyczy ona liczników energii elektrycznej. MID jest niezależna od weryfikacji w ramach prawa o wzorcowaniu, na przykład w przypadku liczników Ferraris. Tak więc przyrządy pomiarowe są uznawane za wzorcowane tylko wtedy, gdy ich zgodność została stwierdzona w określonej procedurze oceny zgodności i są one odpowiednio oznaczone jako zgodne z MID.
Mimo pewnych wad, analogowe liczniki energii elektrycznej wciąż znajdują wielu klientów. Wynika to z jednej strony z korzystnych cen, a z drugiej z możliwości kalibracji typów analogowych zgodnie z MID. Dostępne są również nowoczesne mechaniczne liczniki prądu zmiennego i trójfazowego z licznikami rolkowymi bez technologii Ferraris. Są one również zgodne z MID i nadają się na przykład do środowisk przemysłowych lub - w wykonaniu wtykowym - na place budowy.
Przyszłość liczników energii elektrycznej leży oczywiście w cyfryzacji. Nie tylko z powodu dyrektyw UE i ich realizacji przez Federalną Agencję Sieci. Już w 2020 roku odbiorcy do 6000 kilowatogodzin rocznie muszą mieć zainstalowany nowoczesny licznik energii elektrycznej. Te tzw. inteligentne liczniki nie są jednak dostępne online. Możliwość komunikowania się licznika przez Internet jest obowiązkowa dopiero przy rocznym zużyciu od 6000 do 10 000 kilowatogodzin.
Jak działają cyfrowe liczniki prądu zmiennego i liczniki trójfazowe?
Konwencjonalne mechaniczne liczniki energii elektrycznej oparte są na indukcji magnetycznej. Posiadają one obracające się koło aluminiowe oraz liczne koła zębate. Ponieważ w grę wchodzi odpowiednio duża liczba części mechanicznych, po pewnym czasie mogą wystąpić usterki techniczne i awarie. Ponadto istnieje ryzyko manipulacji i kradzieży energii elektrycznej.
Z kolei elektroniczne liczniki energii elektrycznej działają całkowicie bez ruchomych części. Zużyta energia jest wyświetlana na wyświetlaczu LED lub LCD zamiast na liczniku rolkowym. Typy zdolne do komunikacji mogą również przesyłać zmierzone wartości do zdalnych lokalizacji. Oprócz wejść napięciowych i prądowych, cyfrowe liczniki energii posiadają referencję napięcia, próbnik i kwantyzator, a następnie sekcję konwersji analogowo-cyfrowej w celu uzyskania cyfrowych odpowiedników wszystkich wejść. Wejścia te są następnie przetwarzane przez cyfrowy procesor sygnału. Zazwyczaj obecny jest również interfejs S0 i wyjście impulsowe S0.
Oprócz pomiaru zużytej energii, niektóre elektroniczne liczniki energii elektrycznej rejestrują również parametry zastosowanego obciążenia i zasilania, w tym na przykład chwilową i maksymalną wartość zużycia, napięcie, współczynnik mocy oraz wykorzystaną moc czynną i bierną. Często obsługują one również rozliczenia według czasu, np. rejestrując ilość energii zużywanej w godzinach szczytu i poza szczytem.
Jak można zamontować cyfrowe mierniki prądu zmiennego?
Nowoczesne mierniki AC mają zazwyczaj wnękę na plecach. Pasuje ono dokładnie na standardowe szyny DIN, ponieważ często można je znaleźć w szafach rozdzielczych lub skrzynkach bezpiecznikowych. Cyfrowe mierniki trójfazowe również mogą być montowane w ten sam sposób. Ważna uwaga: Ze względów bezpieczeństwa montaż powinien być przeprowadzony wyłącznie przez ekspertów, na przykład wykwalifikowanego elektryka.
Do jakich zakresów prądu obciążenia dostępne są mierniki prądu trójfazowego i zmiennego?
Większość mierników jest zaprojektowana dla prądu obciążenia do 65 amperów, a następnie urządzenia dla 63, 40 i 32 amperów. Istnieją jednak również typy, które dopuszczają maksymalnie 5 amperów, a kilka nawet 5000 amperów.
Czy istnieją również przenośne liczniki energii elektrycznej?
Tak, istnieją. Większość modeli mieści się w małej obudowie i zazwyczaj mierzy prąd zmienny w zakresie 16-amperowym powszechnym w gospodarstwach domowych. Ponieważ są one zgodne z MID lub kalibrowane przez MID, mierzą kilowatogodziny zgodnie z normami prawnymi.
Co oznacza klasa dokładności 1?
Klasy dokładności służą do podawania maksymalnego dopuszczalnego błędu w procentach wartości mierzonej dla mierników prądu lub napięcia, przy uwzględnieniu odpowiedniego obciążenia. Na przykład urządzenie pomiarowe klasy dokładności 1 oferuje dodatnie lub ujemne odchylenie pomiarowe wynoszące maksymalnie 1 procent całego zakresu pomiarowego.