Изучение работы домашнего электросчетчика 8 класс доклад

Обновлено: 15.05.2024

В каждую электрическую сеть квартиры или частного дома подключается электросчетчик, учитывающий потребленную электроэнергию. Отличительной особенностью данного прибора является его последовательное подключение. Это позволяет определять в полном объеме количество тока, проходящего через его обмотки. Принцип работы электросчетчика зависит от того, к какому типу относится тот или иной прибор.

Какие виды электросчетчиков бывают

В быту используются три вида счетчиков:

Механические или индукционные, несмотря на простоту и дешевизну, они отличаются большими погрешностями, невозможностью тарификации и другими недостатками.
Электронные счетчики обладают явными преимуществами в виде высокой точности, удобного интерфейса и многих других полезных функций.
Третий вид приборов учета относится к гибридным устройствам, в которых имеется механическая и электронная часть. Они используются достаточно редко, поэтому более подробно следует рассмотреть два первых типа электросчетчиков.

Принцип работы индукционного счетчика

Еще совсем недавно индукционные счетчики были неотъемлемой частью электрических сетей в квартирах. Счетное устройство в этих приборах представлено вращающимся алюминиевым диском и цифровыми барабанами, отображающими показатели расхода электроэнергии в реальном времени.

Принцип действия подобных устройств достаточно простой. Электромагнитное поле, возникающее в катушках счетчика, взаимодействует с диском, выполняющим функцию подвижного токопроводящего элемента. В однофазном индукционном счетчике выполняется параллельное подключение одной из катушек к обмотке напряжения, которая служит сетью переменного тока. Другая катушка подключается последовательно на участке между обмоткой тока или нагрузкой и генератором электроэнергии.

Действие токов, протекающих по обмоткам, приводит к созданию переменных магнитных потоков, пересекающих вращающийся диск. Их величина составляет пропорцию между потребляемым током и входным напряжением. В соответствии с законом электромагнитной индукции в самом диске происходит возникновение вихревых токов, протекающих по направлению магнитных потоков.

Вихревые токи и магнитные потоки начинают взаимодействовать между собой в диске. В результате, появляется электромеханическая сила, которая и приводит к созданию вращающегося момента. Таким образом, возникает пропорция между полученным вращающимся моментом и произведением двух магнитных потоков, возникающих в обмотках тока и напряжения, умноженных на синус сдвига фазы между ними.

Нормальная работа индукционного электросчетчика возможна только при условии фазового сдвига, равного 90 градусам. Такой сдвиг можно получить, разложив магнитный поток обмотки напряжения на две части. Получается, что диск прибора вращается с частотой, пропорциональной активно потребляемой мощности. Поэтому непосредственный расход электроэнергии будет находиться в пропорции с количеством оборотов диска. Полученные данные о потреблении передаются на механическое счетное устройство, ось которого связана с осью подвижного диска с помощью зубчатой передачи. Такая конструкция обеспечивает синхронное вращение обоих элементов.

Принцип работы электронного счетчика электроэнергии

До недавних пор все измерения потребленной электроэнергии осуществлялись с помощью индукционных счетчиков. Постепенно, с развитием микроэлектроники, произошел существенный сдвиг в деле совершенствования приборов учета и контроля потребляемой электроэнергии. Были созданы современные цифровые электронные системы управления с применением новейших микроконтроллеров. Это позволило многократно повысить точность измерений, а отсутствие механики значительно повысило надежность счетчика.

Для электронных электросчетчиков разработана специальная элементная база и методы обработки поступающей информации. После обработки цифровых данных стал возможен одновременный подсчет не только активной, но и реактивной мощности. Данный фактор приобретает важное значение при организации учета в трехфазных сетях. В результате, были созданы многотарифные электросчетчики, учитывающие накопленную энергию в течение определенного времени суток. Данные приборы способны автоматически определять тот или иной тариф.

По типу подключения все счетчики разделяют на приборы прямого включения в силовую цепь и приборы трансформаторного включения, подключаемые к силовой цепи через специальные измерительные трансформаторы.

По измеряемым величинам электросчетчики разделяют на однофазные (измерение переменного тока 220 В, 50 Гц) и трехфазные (380 В, 50 Гц). Все современные электронные трехфазные счетчики поддерживают однофазный учёт.

Также существуют трехфазные счетчики для измерения тока напряжением в 100 В, которые применяются только с трансформаторами тока в высоковольтных (напряжением выше 660 В) цепях.

По конструкции: индукционным (электромеханическим электросчетчиком) называется электросчетчик, в котором магнитное поле неподвижных токопроводящих катушек влияет на подвижный элемент из проводящего материала. Подвижный элемент представляет собой диск, по которому протекают токи, индуцированные магнитным полем катушек. Количество оборотов диска в этом случае прямо пропорционально потребленной электроэнергии.

Электронным (статическим электросчетчиком) называется электросчетчик, в котором переменный ток и напряжение воздействуют на твердотельные (электронные) элементы для создания на выходе импульсов, число которых пропорционально измеряемой активной энергии. То есть измерения активной энергии такими электросчетчиками основаны на преобразовании аналоговых входных сигналов тока и напряжения в счетный импульс. Измерительный элемент электронного электросчетчика служит для создания на выходе импульсов, число которых пропорционально измеряемой активной энергии. Счетный механизм представляет собой электромеханическое (имеет преимущество в областях с холодным климатом, при условии установки прибора на улице) или электронное устройство, содержащее как запоминающее устройство, так и дисплей. Электронные счетчики хорошо подходят для квартир с высоким энергопотреблением и для предприятий.

Гибридные счётчики электроэнергии — редко используемый промежуточный вариант с цифровым интерфейсом, измерительной частью индукционного или электронного типа, механическим вычислительным устройством.

Практическая работа

Проанализируйте таблицу и посчитайте сколько кВт*ч расходует ваша семья за месяц

Рассмотрите образец заполнения квитанции на оплату за потребленную электрическую энергию. Посчитайте сумму к оплате за электроэнергию за один месяц, при условии, что до 150 кВт*ч стоимость одного кВт*ч равна 0, 80 руб., а свыше 150 кВт*ч -1 руб. 09 коп.

История создания счётчиков прекрасно иллюстрирует метод, характерный для изобретений XIX века. Самые разные исследователи независимо и беспрестанно изучали электромагнетизм, внося собственную лепту в создание и последующее развитие счётчиков электроэнергии. Вот лишь некоторые этапы продолжительного пути прогресса. Всплеск теоретических открытий в области явлений, устанавливающих единую связь между магнитными и электрическими свойствами вещества, уже в 1-й половине XIX века.

Когда XIX век перевалил за половину, к авторам теоретических трудов присоединились практики. За самый непродолжительный период выданы патенты на гидротурбину, счётчик, трансформатор тока, двигатель, динамо-машину, лампу. Как считали первооткрыватели, само время дарило просветление, позволяя почти в одно и то же время свершаться схожим открытиям в противоположных концах света. В этом был, к примеру, уверен создатель индукционного электрического счётчика Отто Титус Блати, венгр по происхождению, который также являлся соизобретателем трансформатора тока. Господа Аньош Йедлик и Вернер фон Сименс, каждый в своё время, придумали динамо-машину. Что, в свою очередь, позволило превратить электричество в коммерческий продукт массового спроса. Электроэнергия, применявшаяся для освещения, потребовала приемлемых основ измерения и стандартизации учёта.

Счётчики электроэнергии с АСКУЭ. Особенностью таких счётчиков является подключение дополнительного кабеля для передачи данных на частоте 30-70кГц и пронумерованые пломбы.

Для учёта активной и реактивной электроэнергии переменного тока служат индукционные одно- и трёхфазные приборы, для учёта расхода электроэнергии постоянного тока (электрический транспорт, электрифицированная железная дорога) — электродинамические счётчики. Количество электроэнергии, пропорциональное числу оборотов подвижной части прибора, регистрируется счётным механизмом.

В электрическом счётчике индукционной системы подвижная часть (алюминиевый диск) вращается во время потребления электроэнергии, расход которой определяется по показаниям счётного механизма. Диск вращается за счёт вихревых токов, наводимых в нём магнитным полем катушки счётчика, — магнитное поле вихревых токов взаимодействует с магнитным полем катушки счётчика.

В электрическом счетчике электронного типа, переменный ток и напряжение воздействуют на твердотельные (электронные) элементы для создания на выходе импульсов, число которых пропорционально измеряемой активной энергии.

Виды и типы

Счетчики электроэнергии можно классифицировать по типу измеряемых величин, типу подключения и по типу конструкции.

По типу подключения все счетчики разделяют на приборы прямого включения в силовую цепь и приборы трансформаторного включения, подключаемые к силовой цепи через специальные измерительные трансформаторы.

По измеряемым величинам электросчетчики разделяют на однофазные (измерение переменного тока 220В, 50Гц) и трехфазные (380В, 50Гц). Все современные электронные трехфазные счетчики поддерживают однофазный учет. Также существуют трехфазные счетчики для измерения тока напряжением в 100В, которые применяются только с трансформаторами тока в высоковольтных (напряжением выше 660В) цепях.

По конструкции: индукционным (электромеханическим электросчетчиком) называется электросчетчик, в котором магнитное поле неподвижных токопроводящих катушек влияет на подвижный элемент из проводящего материала. Подвижный элемент представляет собой диск, по которому протекают токи, индуцированные магнитным полем катушек. Количество потребленной электроэнергии, в этом случае, прямо пропорционально числу оборотов диска.

Индукционные (механические) счётчики электроэнергии постоянно вытесняются с рынка электронными счетчиками из-за отдельных недостатков: отсутствие дистанционного автоматического снятия показаний, однотарифность, погрешности учёта, плохая защита от краж электроэнергии, дороговизна, а также низкой функциональности, неудобства в установке и эксплуатации по сравнению с современными электронными приборами.

Основными достоинствами электронных электросчетчиков является возможность учета электроэнергии по дифференцированным тарифам (одно-, двух- и более тарифный), то есть возможность запоминать и показывать количество использованной электроэнергии в зависимости от запрограммированных периодов времени, многотарифный учет достигается за счет набора счетных механизмов, каждый из которых работает в установленные интервалы времени, соответствующие различным тарифам. Электронные электросчетчики значительно долговечнее, имеют больший межповерочный период (4-16 лет).

Многотарифный прибор учета электроэнергии помогает экономить денежные средства на оплату электроэнергии.

Установив многотарифный счетчи. Вы сами сможете выбирать в какое время пользоваться теми или иными электроприборами.

При использовании энергоемких электроприборов (стиральная и посудомоечная машины, подогрев полов и пр.) в ночное время суток, время действия минимальных ночных тарифов, уменьшается стоимость потреблённой электроэнергии. Реальная экономия электропотребления достигает до 45-50% . Многотарифный счетчик имеет встроенное вычислительное устройство, которое в автоматическом режиме фиксирует расход электроэнергии по каждой тарифной зоне.

Прежде всего, счетчики электроэнергии многотарифные отличаются своей способностью проводить учет расходованной электроэнергии максимально эффективно. В некоторых случаях оптимизировав учет, удается экономить от 30 до 60%, в отдельных случаях – до 70% средств, прежде расходованных на электроэнергию. Конечно, столь высокие экономические показатели могут быть достигнуты только в случае приобретения сертифицированного многотарифного счетчика, внесенного в соответствующий реестр измерительных приборов.

Многотарифные счетчики позволяют пофазово формировать график тока в электросети и нагрузку на нее в разные периоды суток. Кроме того, некоторые многофазные счетчики позволяют проводить пофазовый мониторинг других параметров сети с фиксацией минимальных и максимальных нагрузок.

Сама установка многотарифных счетчиков электроэнергии потребует некоторого времени, поскольку она должна быть согласована с вашим энергопоставщиком, который установит порядок проведения вами дифференцированных тарифных расчетов. Для этого вам следует обратиться в районные или в городские электросети (ЦОП) с заявлением по установленной форме на установку счетчика. Кроме того потребуются технические условия на установку счетчика, которые также выдает энергоснабжающая организация.

Что касается цены многотарифных счетчиков, то многотарифные счетчики электроэнергии, цена которых больше, соответственно, обладают большей функциональностью. Многотарифные счетчики электроенергии могут не только измерять и оптимизировать учет электроэнергии, но регистрировать потребляемую энергию посуточно или помесячно, как суммарно, так и по раздельным тарифам, с традиционным снятием и контролем показателей либо с передачей информации через специальное программное обеспечение в персональный компьютер. Счетчики с встроенным модемом могут передавать информацию об энергопотреблении непосредственно производителю, что упрощает его контрольную функцию, а впоследствии анализ и честное проведение взаиморасчетов с потребителем.

- Сделать вывод об экономном расходовании электроэнергии.

Оборудование :

мультимедиа проектор, компьютер, проецирующий экран,

карточки с заданием на соответствие,

карточки с практическими заданиями,

технические паспорта приборов,

амперметр, вольтметр, ключ, источник тока, электрическая лампочка, соединительные провода.

Основные понятия: электробытовые приборы, электросчетчик, системные и внесистемные единицы измерения электроэнергии.

Структура урока

I . Организационный момент.

II . Актуализация опорных знаний и умений учащихся.

III . Изучение нового материала.

Понятие об электросчетчике.

Расчет стоимости потребленной электроэнергии.

Использование энергосберегающих технологий в быту.

IV . Практическая работа (изучение нового материала) “Паспорт электрического прибора. Определение мощности электрического прибора и измерение работы электрического тока”

V . Закрепление новых знаний и умений учащихся.

VI . Итоги занятия.

VII . Домашнее задание.

Ход занятия

I . Организационный момент.

Учитель знакомит учащихся с целями урока, планом проведения занятия.

II . Актуализация опорных знаний и умений учащихся.

Задание для 1-ой группы с последующей проверкой .

Установить соответствие между величинами:

Физическая величина

Условное обозначение

5) Мощность тока

Задание для 2-ой группы .

Рассказать о физических приборах: амперметре и вольтметре по плану.

Алгоритм ответа о физическом приборе:

- Принцип действия, схема устройства или условное обозначение.

- Правила пользования прибором.

Задание для 3-ей группы. Рассказать о физических величинах: работа и мощность электрического тока по плану.

Алгоритм ответа о физической величине:

- Формула, связывающая данную величину с другими;

- Единицы измерения величины;

- Способы измерения величины.

III . Изучение нового материала.

(Рассказ учителя) Мы все являемся активными потребителями электроэнергии. В наших домах, школах, офисах появляется всё большее количество различных электрических приборов – работают телевизоры и компьютеры, закипают чайники, греются фены, электроплиты и обогреватели, светят лампы…

И мы порой даже не задумываемся – СКОЛЬКО СТОИТ НАШ КОМФОРТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ .

Для подсчета потребленной электроэнергии применяют электросчетчики, которые устанавливаются на щитке для каждой квартиры. Диск счетчика вращается только тогда, когда включен хотя бы один потребитель электроэнергии. Скорость вращения диска зависит от полной мощности включенных потребителей.

Приборы, необходимые для измерения работы тока в цепи. Это амперметр, вольтметр и часы.

(Рис.1 - проекция на экране) На практике работу тока измеряют специальными приборами — счетчиками. В его устройстве сочетаются три названных выше прибора.

Единицы работы, применяемой на практике:

(Учащиеся делают запись в тетрадях)

A = P t

1 Дж= 1 Вт*с

Эту единицу работы неудобно использовать на практике, так как в потребителях электроэнергии ток совершает работу в течение длительного времени. В бытовых приборах — несколько часов. И расчет израсходованной электроэнергии производится за месяц. Поэтому при вычислении работы тока во вех случаях приходится переводить эти отрезки времени в секунды, что усложняет расчеты. Поэтому на практике время удобнее выражать в часах, а работу в киловатт-часах.

(Учащиеся делают запись в тетрадях)

1 Вт*ч = 3600 Дж

1 кВт*ч = 1000 Вт*ч = 3 600 000 Дж

Историческая справка

I V . Практическая работа (изучение нового материала) .

Для групп № 1-2 карточки с указанием к работе.

Тема: Измерение работы и мощности электрического тока.

Цель - Научиться определять мощность и работу тока в лампе, используя амперметр, вольтметр и часы.

Приборы и материалы : амперметр, вольтметр, ключ, источник тока, электрическая лампочка, соединительныепровода.

Указания к работе :

Собрать электрическую цепь по схеме:

Измерить силу тока в цепи и напряжение на участке цепи.

Вычислить работу за 10 с и мощность тока по формулам.

Полученные данные занести в таблицу.

P = U I

Работа тока
A = Pt

Для групп № 3-4 карточки с указанием к работе.

Тема: Паспорт электрического прибора. Измерение работы и мощности электрического тока .

Цель — научиться пользоваться паспортом электрического прибора, определять мощность бытовых электроприборов; определять работу, совершаемую током этих бытовых электроприборов.

Приборы и материалы : технический паспорт прибора, часы.

Указания к работе :

Изучите паспортные данные предложенных вам электрических приборов, выпишите их мощность.

Определите работу, совершенную током в этих приборах за 10 часов.

Полученные данные занесите в таблицу.

Работа, совершенная током

A = P t

ФИЗКУЛЬТМИНУТКА

V . Закрепление новых знаний:

На рисунке 2 (проекция на экран) приведены показания счетчиков электрической энергии за 30 дней:

1 сентября1 октября

Рассчитайте работу электрического тока .

Стоимость 1 кВт*ч электроэнергии - 1,74 руб/(кВт*ч).

Вычислить стоимость электрической энергии за 30 дней.

Решение: (Учащиеся делают запись в тетрадях)

Рассчитаем работу электрического тока.

А= 3440 кВт*ч - 3302 кВт*ч = 138 кВт*ч

Расчитаем стоимость электрической энергии.

Стоимость = А * тариф

Стоимость = 138 кВт · ч * 1,74 руб/кВт*ч = 240,12 руб

VI . Итог урока :

Учитывая невероятное количество электроприборов, которые наводнили наши дома, расходы на электроэнергию возрастают стремительно. Так же растет количество советов о том, как экономить электроэнергию , но, естественно, без ущерба для собственного комфорта.

Всё просто. Немного организованности и счета за электроэнергию перестанут удивлять своей безграничностью.

Выводы: Познакомились с принципом работы электрического счетчика. Научились рассчитывать работу электрического тока и ее стоимость. Убедились в том, что необходимо экономно расходовать электроэнергию. Основные понятия на уроке: электробытовые приборы, электросчетчик, системные и внесистемные единицы измерения электроэнергии.

VII . Рефлексия

1.На уроке я работал(а)
2.Своей работой на уроке я
3.Урок для меня показался
4.За урок я
5.Мое настроение
6.Материал урока мне был

7.Домашнее задание мне кажется

активно / пассивно
доволен / не доволен
коротким / длинным
не устал / устал
стало лучше / стало хуже
понятен / не понятен
полезен / бесполезен
интересен / скучен
легким / трудным
интересно / не интересно

Проведите стрелочки к тем утверждениям, которые соответствуют вашему состоянию в конце урока .

VIII . Домашнее задание:

Упр. 26, № 2 , стр. 122 (Вместе с родителями п одсчитать расход электроэнергии за месяц и ее стоимость)

(Таблица - проекция на экран)

Счет за использованную электроэнергию

Улица (мкр ) ____________________________Дом _________ Квартира ________________

ФИО, плательщика ___________________________________________________________________

Читайте также: