+7 495 120-13-73 | 8 800 500-97-74

(для регионов бесплатно)

Содержание

Счетчики с дистанционным снятием показаний

Купить счетчик с удаленным снятием данных

В наше время появилась возможность купить счетчик с удаленным снятием данных. Заказать его для контроля над расходом любого ресурса можно у нас.

Счётчики с радиомодулем могут устанавливаться практически везде. Удалённый съем показаний со счетчиков может производиться с городских квартир, домов в коттеджном посёлке, производственных или офисных зданий и т.д. Такие счётчики снабжены устройством против взлома. При вскрытии пломбы сигнал мгновенно передаётся на пульт соответствующего оператора.

Приобретайте приборы у нас, потому что:

  • Мы продаём счётчики с модемом для учёта таких ресурсов, как горячая и холодная вода, электричество, газ и тепло;
  • Можно заказать отдельно модем;
  • Предлагаем счетчики с дистанционным снятием показаний, имеющие высокую проникающую способность сигнала, что позволяет устанавливать их даже в подвальном помещении;
  • Есть возможность программирования прибора для передачи показаний еженедельно, помесячно или подекадно;
  • Наши счётчики полностью безопасны и надёжны.

Наличие встроенной памяти позволяет хранить показания длительный период времени. Практически все счётчики способны передавать данные на расстояние 10 км в городских условиях и 50 км в условиях открытой местности без сумматоров, концентраторов или ретрансляторов. Электросчетчик с автоматическим снятием показаний позволяет ограничить неплательщика в подаче электричества без выезда специальной бригады. Счётчики снабжены резервным питанием от батареи, которое включается в случае остановки внешнего питания. Наши счётчики работают по технологии LPWAN, что является более дешевым вариантом, чем использование традиционных технологий GMS или ZigBee.

Автоматический учет холодной воды

Умные водосчётчики  производят автоматический учет холодной воды и передачу показаний в интернет.  Имея высокий класс точности, они подходят для любых систем холодной воды. Такой счётчик не подвержен саморазряду, так как работает от встроенной батареи питания, которая имеет повышенную ёмкость и сама не разряжается. Срок её действия 10 лет.  Показания расхода передаются с периодичностью два раза в сутки. Он устанавливается так же, как и обычные счётчики воды, и работает без коммутатора. При воздействии сильного магнитного поля на квартирный счётчик, срабатывает датчик магнита и отправляет сигнал диспетчеру с указанием времени и квартиры.

Если вы решили купить счётчик с дистанционным снятием показаний, обращайтесь к нам. Выбирайте и заказывайте прибор на сайте ООО «ГЛОНАСС-СЕРВИС» или звоните по телефону: +7 (812) 407-27-19.

Устранение влияния магнитных полей в электросчетчиках с импульсными трансформаторами — Компоненты и технологии

Введение

Предыстория

Семейство микросхем счетчиков электроэнергии 71M6541/71M6542/71M6543 разработано для применения совместно с токовыми трансформаторами, традиционно используемыми в одно- и многофазных счетчиках, или с шунтирующими резисторами, подключаемыми к изолирующим интерфейсам удаленных сенсоров. Посредством малогабаритных недорогих импульсных трансформаторов 71M6541/71M6542/71M6543 и 71М6545 через интерфейс связи с удаленными сенсорами подключаются к 71M6601, 71M6103 или 71M6113.

Под воздействием очень сильных постоянных магнитных полей сердечники в токовых трансформаторах (обычно используемых в многофазных счетчиках электроэнергии) входят в насыщение, и выходные сигналы трансформаторов оказываются ниже уровня, пропорционального протекающему в сети току, что, соответственно, приводит к потерям при учете коммунальных услуг. Подобное насыщение происходит при высоких значениях тока, и его сложно обнаружить.

Подобно своим аналогам, токовым трансформаторам, импульсные трансформаторы также могут быть подвержены влиянию внешних магнитных полей. В худшем случае насыщение ведет к потере магнитной проницаемости и переходу в состояние низкоомной нагрузки для драйверов электроизмерительных устройств.

Это приводит к короткому замыканию дифференциальных драйверов и последующей перегрузке источника питания.

Соответственно, измерительные системы на основе микросхем счетчиков электроэнергии 71M6541/71M6542/71M6543 и изолированных АЦП 71M6601, 71M6103 или 71M6113, соединенных с шунтирующими резисторами, не имеют полного иммунитета к магнитным полям.

Следует отметить, что для защиты от магнитных полей не существует единого рецепта на все случаи жизни. Каждая конкретная ситуация уникальна в зависимости от того, действуют ли переменные или постоянные поля, погружен ли счетчик в магнитное поле или на него воздействует внешний магнит, обеспечивает ли конструктив пространство для перемещения трансформаторов от источников полей.

После краткого обзора требований в части воздействия магнитных полей к счетчикам электроэнергии в статье даны основные определения магнетизма. Также представлены методы снижения влияния: от простейших и наименее затратных способов до применения методик экранирования и трансформаторов на основе передовых магнитных материалов.

Требования по воздействиям магнитных полей на счетчики электроэнергии

Традиционно, как в стандарте ANSI, так и в EN/IEC, сказано, что счетчики электроэнергии функционируют при относительно небольших уровнях магнитных полей:

  • В ANSI C12.1 (подраздел 4.7.3.4) описываются испытания с катушкой Гельмгольца размерами 1,83×1,83 м, работающей при переменном токе 100 А. Этот стандарт допускает максимальное отклонение показаний счетчика в Вт/ч на ±1%.
  • В IEC 62053-11 (таблица 8) установлена плотность переменного магнитного потока в 0,5 мТл, которая создается кольцевой катушкой из 400 ампер-витков.
  • В IEC 62053-21 (раздел 8.2.4) установлено воздействие постоянного магнитного потока в 1000 ампер-витков (как отмечено в таблице 11, для счетчиков класса 1 допустима погрешность регистрации электроэнергии до 2%).
  • В EN 50470-1 оговаривается постоянное магнитное поле 1000 ампер-витков и описывается испытательная катушка (или, что чаще, постоянный магнит), которая при испытаниях прикладывается ко всем доступным поверхностям корпуса счетчика.
  • В EN 50470-1 есть ссылка на EN 61000-4-8 для переменных магнитных полей (настольное оборудование, переменное магнитное поле на промышленной частоте).

Эти требования не новы и являются результатом следующих соображений:

  • В счетчиках могут возникать погрешности при работе вблизи сильноточных цепей переменного тока.
  • Пользователи могут несанкционированно воздействовать на показания счетчика с помощью постоянных магнитов.

Условия испытаний варьируются от стандарта к стандарту, но могут быть разделены на две категории:

  • Метод погружения: при испытаниях счетчик целиком помещается в магнитное поле, создаваемое большой катушкой.
  • Метод приближения: при испытаниях источник магнитного поля прикладывается к поверхности корпуса счетчика.

В зависимости от метода испытаний можно сделать выводы относительно того, как следует защищать счетчик от магнитных полей. Когда используется метод приближения, геометрическое место расположения чувствительных компонентов имеет большое значение. Напротив, при методе погружения геометрическое место расположения чувствительных компонентов не имеет большого значения, так как поле при испытаниях будет воздействовать на все части счетчика.

Национальные стандарты разных стран могут содержать некоторые специфические требования помимо тех, что прописаны в стандартах IEC и EN.

Новые требования к постоянным магнитным полям

В связи с появлением очень мощных постоянных магнитов на основе редкоземельных материалов, которые могут быть использованы для искажения показаний счетчиков, на некоторых рынках были введены более строгие требования1. В немецком счетчике электроэнергии EHz очень строгие требования к магнитной устойчивости сочетаются с малыми физическими размерами конструктива и с даже увеличенной степенью защиты от воздействия магнита.

В таблице 1 представлены примеры воздействия, которые могут оказывать постоянные магниты на незащищенные счетчики электроэнергии.

Приведенные результаты были получены при работе счетчика с трансформатором тока при наличии и отсутствии постоянного магнитного поля (создававшегося тестовым магнитом в соответствии с требованиями РТВ, Германия)2. Таблица демонстрирует значительные погрешности при больших значениях тока как результат насыщения сердечника.

Таблица 1. Изменение величины тока при воздействии постоянного магнитного поля на токовый трансформатор
Ток, А Показания без воздействия
магнитного поля, А
Показания с воздействием
магнитного поля, А
Погрешность, %
200 199,7 80 –60
100 99,8 25 –75
50 49,9 49,8 –0,2
10 9,99 9,99 0

По этой причине токовые трансформаторы, разработанные для применения в сильных магнитных полях, часто имеют экран от магнитных полей (увеличивающий их цену) или заменяются на устойчивые к магнитному полю трансформаторы DC-tolerant CTs, что также увеличивает расходы и отрицательно влияет на точность измерения фазовых соотношений при изменяющихся значениях тока и температуры.

Некоторые основы магнетизма

В электротехнике мы используем термин — напряжения, которые вызывают протекание тока через резисторы в замкнутой цепи. Можно провести аналогию при изучении магнитных полей. Здесь магнит (или катушка с протекающим в ней электрическим током) выступает в качестве источника напряжения. Воздух или магнитные материалы играют роль дискретных резисторов, а магнитный поток является эквивалентом электрического тока. Линии магнитного поля, создаваемые на одном полюсе магнита, проникая через воздух или магнитный материал, возвращаются к противоположному полюсу магнита.

В таблице 2 приведены некоторые свойства магнитного поля и величины их измерения.

Таблица 2. Магнитные и электрические характеристики и единицы измерения
Характеристика Символ Размерность Описание
Постоянный магнит Источник постоянного магнитного поля
Напряженность поля Н А/м Величина поля, создаваемого магнитом или током
Относительная магнитная
проницаемость
μr   Проводимость для магнитного потока по отношению
к проницаемости вакуума (μ0)
Магнитный поток Ф Вб Эквивалент тока в электричестве
Остаточная намагниченность В Тл «Сила» постоянного магнита
Магнитная индукция,
плотность потока
В Тл В = Ф/А
(поток на единицу площади)

Для постоянных магнитов линии магнитного поля наиболее сконцентрированы вблизи магнитных полюсов, и напряженность поля уменьшается с увеличением расстояния от полюсов (r). По закону в относительной близости к магниту поле уменьшается в зависимости от расстояния примерно от 1/r2 и до 1/r3.

В вакууме или воздухе индукция (В) пропорциональна напряженности поля:

В = μ0 × Н.

Внутри магнитных материалов индукция зависит от их относительной магнитной проницаемости и напряженности поля:

В = μ0 × μr × Н.

В этом уравнении μr сильно нелинейна и зависит от напряженности поля Н, материала, температуры и других факторов. Для типичных материалов, применяемых для магнитного экранирования, значение μr может достигать 80 000 при сохранении линейности. При высоких значениях напряженности поля μr снижается, и дальнейшее увеличение напряженности не сопровождается ростом индукции В, что и называется явлением насыщения.

Постоянные магниты обычно характеризуются размерами, остаточной намагниченностью, коэрцитивной силой и проницаемостью возврата.

В таблице 3 приведены некоторые параметры типичного редкоземельного магнита небольшого размера.

Таблица 3. Параметры небольшого редкоземельного магнита
Параметр Значение Описание
Размеры, мм 40×18×12 Геометрические размеры
Остаточная намагниченность, Тл 1,35
Коэрцитивная сила, А/м 1×106
Проницаемость возврата 1,05 Сравнима с проницаемостью свободного пространства

Магнитные свойства типовых измерительных систем на основе 71M6541/71M6542/71M6543

Корпус счетчика

Счетчики электроэнергии обычно имеют пластмассовые корпуса, через которые легко проникают магнитные поля. Поэтому на практике при анализе магнитных явлений такие счетчики следует рассматривать как вообще бескорпусные.

В правильно сконструированном счетчике чувствительные импульсные трансформаторы должны располагаться как можно дальше от стенок корпуса.

Импульсные трансформаторы

Для стандартных задач, то есть в условиях слабых магнитных полей, компания Maxim рекомендует применять импульсные трансформаторы с ферритовыми сердечниками совместно с измерительными микросхемами для электросчетчиков 71M6541/71M6542/71M6543 и изолированными АЦП 71M6601/71M6103/71M6113. Характеристики этих трансформаторов приведены в таблице 4. Для уточнения данных о производителях и их номенклатуре следует обращаться к дистрибьюторам компании Maxim.

Можно выполнить некоторые основные расчеты для типичного импульсного трансформатора с ферритовым сердечником, описанным в таблице 4. Магнитная индукция такого трансформатора при насыщении равна 470 мТл. Ток через первичную обмотку будет создавать магнитную индукцию, которая должна быть намного меньше индукции насыщения, так чтобы некоторая дополнительная индукция, создаваемая внешним магнитным полем, не приводила к насыщению сердечника.

Таблица 4. Магнитные свойства типового импульсного трансформатора
Параметр Значение Комментарии
Тип сердечника Тороид
Размер сердечника (OD), мм 4,8 Внешний диаметр
Размер сердечника (ID), мм 2,3 Толщина тороида — 1,27 мм
Начальная проницаемость 2700 При нулевой магнитной индукции
и комнатной температуре
Максимальная проницаемость 4400 При магнитной индукции 200 мТл
и комнатной температуре
Магнитная индукция при
насыщении, мТл
470 При комнатной температуре

Для определения индукции, связанной с прохождением цифровых сигналов, сначала рассчитаем напряженность поля, которая для тороидального сердечника описывается формулой:

H = (I × N) / (2πr),

где N — число витков в первичной обмотке; I — ток, создаваемый драйверами 71M6541/ 71M6542/71M6543/71M6545; r — радиус тора.

Подставляя значения I = 12 мА, N = 13 и r = 0,0024 м, получим значение Н — 10,35 А/м.

Для определения величины магнитной индукции, создаваемой этой напряженностью поля, можно применить кривую намагничивания (для феррита данного типа), приведенную на рис. 1. Индукция, соответствующая напряженности 10,35 А/м, равна 170 мТл, что означает теоретический запас по индукции 470–170 = 300 мТл для полей, создаваемых внешними магнитами до наступления насыщения.

Рисунок 1. Кривая намагничивания сердечника

Другие магнитные компоненты

При разработке «магнитоустойчивых» счетчиков мы не должны упускать из виду тот факт, что в состав этих приборов могут входить некоторые другие компоненты, подверженные влиянию магнитных полей. Примерами таких компонентов являются:

  • Трансформаторы и дроссели в источниках питания.
  • Ферриты, применяемые в цепях подавления радиопомех.
  • Трансформаторы, используемые в схемах PLC.
  • Трансформаторы в изолирующих цепях.

Методы борьбы с несанкционированным искажением показаний с использованием магнитов

Для разработчиков счетчиков доступны различные способы борьбы с магнитными помехами. Перечисленные ниже методы приведены в порядке изменения их себестоимости и эффективности:

  • регистрация событий;
  • грамотное расположение компонентов, чувствительных к магнитным полям;
  • магнитные экраны;
  • использование трансформаторов с альтернативными материалами сердечников, имеющими высокую индукцию насыщения.
Регистрация событий

«Первая линия защиты» от насыщения трансформаторов внешними магнитными полями — простая регистрация событий3. Фиксация внешнего магнитного поля может сопровождаться различными мерами борьбы против правонарушителя — от правовых методов до отключения от сети (с использованием коммутирующего устройства) или штрафа по максимальным тарифам.

Для обнаружения внешних магнитов можно использовать разнообразные способы. При производстве приборов учета применяют следующие методы защиты:

  • Герконовые реле. Эти миниатюрные реле имеют ферромагнитные контакты, которые замыкаются под воздействием внешнего магнитного поля. Контакты обычно подключают к выводам I/O микросхемы счетчика.
  • Датчики на основе эффекта Холла. Эти аналоговые датчики формируют выходное напряжение, пропорциональное приложенному магнитному полю. Выход датчика Холла обычно подключают к входу АЦП или компаратора микросхемы счетчика.

Программное обеспечение демонстрационных плат 71M6543F-DB и 71M6541F-DB позволяет обнаруживать провалы напряжения питания, связанные с насыщением трансформаторов, и регистрировать попытки несанкционированного искажения показаний. Код помогает различать естественные потери мощности и потери, обусловленные воздействием искусственно созданного магнитного поля, по следующим критериям:

  1. Потеря мощности связана с получением соответствующего сигнала от вычислителя (CE).
  2. Потеря мощности, вызванная несанкционированным магнитным воздействием и не связанная с провалами сетевого напряжения. Выполнение кода кратковременно будет переведено в аварийный режим brownout, внешние подключения будут восстановлены после перехода в рабочий режим. Если воздействие магнитного поля все еще присутствует, будет установлен «бит 0» в регистре VSTAT[2:0], и микроконтроллер зарегистрирует это событие как попытку несанкционированного вмешательства.
Размещение компонентов, чувствительных к магнитным полям

При испытаниях методом приближения магнита, для случаев с наиболее жестким магнитным воздействием, следует учитывать расположение магниточувствительных компонентов, таких как трансформаторы и дроссели источников питания, а также импульсных трансформаторов, которые должны располагаться как можно дальше от доступных поверхностей корпуса счетчика.

Ранее мы отметили, что по закону в относительной близости от магнита его поле ослабляется от 1/r2 до 1/r3. Отсюда можно заключить, что на расстоянии 2 см от магнита поле будет по крайней мере в четыре раза слабее по сравнению с дистанцией в 1 см. Это играет особую роль при обеспечении защиты, когда простой метод регистрации событий сам по себе не является достаточной мерой.

Другим важным моментом является ориентация трансформаторов. Тороидальный трансформатор более подвержен воздействию магнитных полей, если к магниту обращена одна из плоских поверхностей его сердечника. На рис. 2 показаны две различные ориентации сердечника. Вариант расположения слева менее подвержен воздействию магнитного поля от магнита, изображенного вверху.

Рисунок 2. Ориентация ферритового сердечника трансформатора:
а) вертикальная; б) горизонтальная

Экранирование

Если требования к счетчикам не ограничены регистрацией событий, а возможности удаления импульсных трансформаторов подальше от стенок корпуса ограничены, то для уменьшения воздействия внешнего магнитного поля можно использовать экранирование. Для экономии экранирующего материала следует установить все трансформаторы в одном компактном месте на плате, которое затем и будет защищено экраном.

Идея магнитного экранирования состоит в том, что при заданной напряженности поля его индукция будет максимальна в материале с более высокой проницаемостью. Экранирующий материал будет «впитывать» магнитное поле (как губка впитывает воду), отводя его от чувствительных компонентов. Однако при достижении определенного уровня напряженности поля экран может насытиться и не сможет сохранить пропорциональность магнитной индукции напряженности поля. Важно знать проницаемость и другие магнитные свойства экранируемых компонентов. Так же как и материал, используемый для экранирования, эти компоненты будут концентрировать в себе силовые линии магнитного поля, потому что проницаемость их сердечников обычно намного выше, чем проницаемость воздуха.

Слабые магнитные поля могут быть эффективно экранированы мю-металлом, сплавом с высокой относительной проницаемостью (обычно от 70000 до 80000). Многие производители выпускают такие материалы в виде фольги или фольги с адгезивным слоем. Эти типы фольги легко режутся и изгибаются для получения требуемой формы экрана при лабораторных испытаниях. После того как будет экспериментально определена оптимальная конструкция экрана, можно использовать штампование для формовки экрана в виде короба или крышки.

При экспериментах с магнитными экранами полезно соблюдать некоторые указания, а именно:

  • Экраны лучше работают, когда их углы не острые, а плавно изогнутые.
  • При изготовлении экрана из нескольких частей фольги следует предусмотреть их перекрытие в местах стыков.
  • Двойной или тройной экран с зазором между слоями работает лучше, чем одиночный экран вдвое или втрое большей толщины. Для разделения экранирующих слоев между собой нужно использовать бумагу или пластик.

Эффективность экранирования ограничена, особенно при воздействии сильных магнитов. На практике экранирующие материалы с высокой проницаемостью имеют свойство насыщаться раньше и по этой причине терять свои экранирующие свойства. Для экранирования от сильных магнитных полей следует рассматривать малоуглеродистую (мягкую) сталь или другие материалы. Однако эффективное экранирование возможно только при использовании большого объема экранирующего материала, что делает счетчик тяжелым и дорогим.

Использование альтернативных материалов для сердечников

Ферритовые сердечники стандартных импульсных трансформаторов насыщаются при 450–500 мТл. Такие трансформаторы являются хорошим выбором при работе в слабых внешних магнитных полях, когда есть возможность использовать регистрацию событий или размещение счетчика и (или) его экранирование обеспечивает хороший результат.

Но не всем сценариям внешних магнитных воздействий способны противостоять подобные трансформаторы. Иногда против огромных и мощных магнитов единственно эффективным средством противодействия является трансформатор с сердечником с большой индукцией насыщения. Компания Maxim сотрудничает с производителями трансформаторов для поиска наиболее подходящих материалов для сердечников, обеспечивающих хорошее сочетание электрических и магнитных свойств, а также себестоимости.

В результате интенсивных исследований были отобраны два материала для сердечников — MPP и Hi-Flux.

Для уточнения данных о производителях и их номенклатуре следует обращаться к дистрибьюторам компании Maxim.

Некоторые результаты испытаний представлены в разделе «Испытания альтернативных материалов».

Моделирование экранов

Моделирование экранов выполнялось с помощью симулятора магнитных взаимодействий Vizimag 2-D. При этом использовались модели экранирующих пластин толщиной 1 мм с проницаемостью 80000.

Без экранирования

Без экранирования силовые линии магнитного поля пронизывали печатную плату, как воздух, и создавали магнитную индукцию 92 мТл в центре и 75 мТл на расстоянии 15 мм (рис. 3).

Рисунок 3. Магнитное поле без экранирования

Важно отметить, что приведенные результаты (92 или 75 мТл) не будут повторены при наличии в данном магнитном поле сердечника трансформатора. Ферритовый сердечник, обладая сравнительно высокой проницаемостью, будет «всасывать» в себя линии магнитного поля. Это приведет к созданию в нем намного большей индукции, чем значения, полученные при моделировании на воздухе.

Плоский экран

Плоский экран снижает индукцию незначительно. Введение экрана шириной 40 мм с проницаемостью 80000 и толщиной 1 мм уменьшает индукцию до 40 мТл в центре и до 57 мТл на расстоянии 15 мм от центра. Эффект экранирования можно оценить по расстоянию между силовыми линиями (рис. 4), которое примерно в два раза больше, чем у модели, представленной на рис. 3.

Рисунок 4. Магнитное поле с плоским экраном

Перемещение экрана вверх или вниз не изменяет существенно индукцию на поверхности печатной платы. Интересно, что толщина экрана оказывает минимальное влияние на индукцию.

Экран П-образной формы

Загибание краев экрана вниз для придания ему П-образной формы (рис. 5) уменьшает индукцию до 25 мТл в центре и до 29 мТл на расстоянии 15 мм от центра. Силовые линии стремятся двигаться по мю-металлу и проникают в печатную плату только в двух местах.

Рисунок 5. Магнитное поле с П-образным экраном

Дальнейшее усовершенствование возможно за счет удлинения стенок экрана. На рис. 6 показано распределение силовых линий магнитного поля при использовании П-образного экрана со стенками длиной 12 мм. Силовые линии стремятся избежать попадания в полость под экраном и покидают мю-металл на самых краях стенок экрана. Этот прием позволяет уменьшить индукцию до 15 мТл в центре и до 12 мТл в 15 мм от центра печатной платы. По сравнению с вариантом без экрана в данном случае достигнуто шестикратное уменьшение индукции.

Рисунок 6. Магнитное поле с экраном с удлиненными боковыми стенками

Отметим, что при указанном варианте экран вставляется в печатную плату, а значит, в нем нужно делать пазы.

После того как было достигнуто значительное уменьшение индукции в сердечниках за счет экранирования, результаты были проверены путем введения в модель тороидальных трансформаторных сердечников с физическими характеристиками, приведенными выше (рис. 7).

Рисунок 7. Магнитное поле с экраном с удлиненными боковыми стенками и трансформаторными сердечниками

Результаты моделирования демонстрируют, что максимальная индукция в сердечниках достигает 2 мТл, и это намного ниже порога насыщения. Для сравнения, индукция в сердечниках без экрана достигает 200 мТл, что близко к максимальному значению согласно установленному ранее допуску (рис. 8).

Рисунок 8. Магнитное поле без экрана с трансформаторными сердечниками

Замкнутый экран

Достигнуть лучших результатов можно при экранировании со всех сторон защищаемого узла. Из-за проблем конструирования и обеспечения электрической изоляции это может оказаться непрактичным, но в исключительных случаях может быть единственным методом. Двухмерное моделирование показывает величину индукции 1,6 мТл в сердечниках, размещенных внутри замкнутого экрана (рис. 9).

Рисунок 9. Магнитное поле с экраном с сердечниками, помещенными в замкнутый экрани

Ограничения при моделировании

Простые программы моделирования, примененные для получения представленных выше результатов, имеют ограничения, а именно:

  • Двумерность: нет данных относительно третьего измерения.
  • Характеристики тороидов невозможно представить точно по их ориентировке в пространстве. Как видно на иллюстрациях, оси тороидов перпендикулярны поверхности бумаги (ось Z). При обычном монтаже трансформаторов на печатную плату оси тороидов были бы направлены параллельно бумаге (ось Y).
  • Самое важное: экранирующий материал будет насыщаться вблизи сильных магнитов и по этой причине терять свои экранирующие свойства.

Эти обстоятельства не позволяют точно на основе моделирования предсказать поведение экранов в реальных условиях. В случае если необходима более высокая точность модели, необходимо применять программы трехмерного моделирования.

Кроме того, экранирование осложняется следующими обстоятельствами:

  • Магнитные материалы являются проводниками.
  • На трансформаторах часто присутствует высокое напряжение.
  • Для экранирования предпочтительней применять трехмерные конструкции.
  • Следует соблюдать требования по зазорам и протяженности путей утечки для высоковольтных цепей.

В реальных условиях разработчик будет стремиться размещать металлические конструкции подальше от импульсных трансформаторов. Это ограничивает применимость экранов теми областями, что находятся вдали от импульсных трансформаторов. Тот факт, что трансформаторы лучше работают, когда размещены внутри трехмерной экранирующей конструкции, также означает, что на физические конструкции наложены ограничения: они не могут пересекать печатные платы.

Испытания экранов

Испытания экрана счетчика EHz

Испытания были проведены с типом корпуса, весьма схожим с корпусом одной из моделей счетчика серии EHz (Германия).

Этот корпус имеет длину 135 мм, ширину 90 мм и высоту 80 мм. Подобные малые размеры усложняли задачу проектирования для разработчиков, так как магнитные компоненты нельзя было разместить далее чем в 45 мм от наружных стенок корпуса (рис. 10).

Рисунок 10. Размеры корпуса счетчика EHz с местом расположения трансформаторов

При испытаниях использовался стандартный магнит PTB, указанный в спецификации на счетчик EHz: согласно техническим условиям FNN Lastenheft EDL магнитная индукция на доступной поверхности корпуса счетчика, когда он установлен в рабочее положение, должна составлять 380 мТл. Рекомендуемый метод испытаний предусматривает использование магнита из материала Nd2Fe14B 280/167 согласно стандарту IEC 60404-8-1 с остаточной намагниченностью 1200 мТл (при размерах 75×50×25 мм), который прикладывается «широкой стороной», то есть площадкой 75×50 мм, непосредственно к корпусу счетчика.

На рис. 11 показан наихудший сценарий, при котором магнит приложен к корпусу счетчика сбоку.

Рисунок 11. Размеры корпуса счетчика EHz с местом расположения трансформаторов

После установки на четырех сторонах корпуса листов стали толщиной 0,75 мм (рис. 12а) трансформаторы можно было разместить в узкой зеленой области по продольной оси корпуса (если смотреть на корпус сверху). Трансформаторы при этом «спрятаны» на глубину более 48 мм от верхней стенки корпуса для исключения магнитного взаимодействия.

Рисунок 12. Корпус EHz:
а) с однослойной экранировкой; б) с двухслойной экранировкой

При использовании двухслойного экранирования с толщиной экранирующих слоев 0,75 мм, разделенных между собой пластиковой пленкой толщиной 0,2 мм изнутри корпуса (рис. 12б), трансформаторы можно было разместить на большой зеленой площадке (если смотреть на корпус сверху). И в этом случае трансформаторы «спрятаны» на глубину свыше 48 мм от верхней стенки корпуса. Двойное экранирование увеличивает вес счетчика, но цена используемых материалов остается умеренной. Однако возможности размещения трансформаторов ограничены, что не позволяет разработчику быть полностью свободным в выборе места для них.

Испытания альтернативных материалов

Были испытаны образцы трансформаторов с сердечниками на основе MPP, Hi-Flux и Sendust, предоставленные изготовителями магнитных материалов, которые сотрудничают с компанией Maxim. Предварительные испытания показали, что допустимое расстояние до магнита PTB может быть уменьшено на 50% по сравнению с расстоянием для стандартных ферритовых сердечников.

Трансформаторы с сердечниками из трех разных материалов были закреплены на демонстрационной плате 71M6543F-DB и подвергнуты воздействию магнита PTB. При испытаниях расстояние от трансформаторов, на котором был установлен магнит, изменяли (рис. 13). Магнит также перемещали по вертикали (от 0 до 10 мм). Испытания проводились при различных значениях тока нагрузки и дистанции.

Рисунок 13. Испытание счетчика с внешним магнитом PTB

Результаты оказались хорошими для сердечников из материалов Hi-Flux и MPP, даже когда испытательный магнит располагался на расстоянии всего 17 мм от трансформаторов (рис. 14). Для сравнения, обычный ферритовый трансформатор насыщался, когда магнит PTB находился на расстоянии 40 мм от него.

Рисунок 14. Зависимость погрешности измерений от расстояния до магнита PTB и тока нагрузки:
а) с сердечником MPP; б) с сердечником Hi-Flux

  1. Как пример, см. требования из спецификации на продаваемые в Германии счетчики Lastenheft EDL с описанием воздействия магнитом размерами 75×50×25 мм с остаточной намагниченностью 1200 мТл, который прикладывают к внешним поверхностям корпуса счетчика при испытаниях.
  2. Измерения выполнялись с помощью токового трансформатора на 200 А и испытательного магнита PTB размерами 75×50×25 мм с остаточной намагниченностью 1200 мТл, который располагался на расстоянии 30 мм от токового трансформатора.
  3. Спецификация Lastenheft EDL (Германия) оговаривает наличие в составе счетчиков электроэнергии магнитных датчиков для регистрации влияния внешнего магнитного поля с сигнализаций.

Как остановить электронный счетчик — ЭЛЕКТРИК ПРОФЕССИОНАЛ 098-901-31-07

В настоящее время потребление электроэнергии в наших квартирах и домах значительно возросло. Техники все больше, все хотим пользоваться благами современности, а вот платить за них никому не охота. И электрики предлагают массу вариантов остановки счетчика или же замедления его работы.

Как электрик-инженер, а точнее: радиоинженер робототехник, меня очень интересует сам принцип работы подобных устройств. Поскольку я достаточно хорошо знаю принцип работы электронного счетчика, это должен знать каждый электрик – электронный счетчик считает импульсы. Но разновидностей электронных счетчиков достаточно много. Некоторые из них останавливаются магнитом. А для более современных магнит …до одного места.

Оказывая услуги электрика  населению, часто сталкиваюсь с просьбами, помочь отмотать счетчик или остановить. Ну во-первых должен сказать, что я не нашел в интернете ни одного реально действенного способа. Все видики на Ютубе ни что иное, как замануха на свой канал. Ну а во-вторых меня, как человека и как электрика интересует вопрос: а почему одни должны платить честно, в том числе и за то, что украли вы.  А другие будут безнаказанно воровать.

Так что не морочьте голову себе и электрикам. Лучше пригласите электрика навести порядок в вашем электрохозяйстве. А то до сих пор многие пользуются  лампами накаливания, “козлами” обогревателями, вместо того, что бы использовать современные эконом варианты. Учили в школе что такое КПД ?  Это Коэффициент Полезного Действия. Один обогреватель потребляет 5 кВт электрической энергии, а выдает лишь 2 кВт тепловой. Его КПД составляет 40%. А остальные 60% “вылетают в трубу”. Но счетчик мотает конкретно. Нормальный же современный обогреватель потребляет 2,1 кВт электрической и выдает 2,0 кВт тепловой. Обогрев такой же, а потребление вдвое меньше. Аналогично же и холодильник и телевизор. А лампочки накаливания преобразуют в свет всего лишь 15% энергии. На остальные греют воздух. Поставьте нормальную ЛЭД. И при потреблении 7Вт, в 10 раз меньше, света будет от нее втрое больше, чем от лампы накаливания 75Вт.
Понимая все эти моменты я лично, у себя дома плачу за электричество 150 Квт в зимнее время, вместе с бойлером. Потому что на бойлере есть регулятор и я не нагреваю его до 60 градусов. В нем постоянная температура 38-40. Достаточная помыть руки, посуду, умыться. Но в тоже время установлен дистанционный регулятор, который позволяет нажатием одной кнопки на телефоне сменить его режим работы. И вечером вся семья принимает душ в нормальной горячей воде.
Поэтому у меня даже мыслей не возникает, мудрить и воровать электричество. мы за мобильную связь платим больше, чем за электричество. Какой смысл создавать проблемы, экономя копейки.

Воровство электроэнергии — Яндекс подключился: pavelprokh — LiveJournal

Ни для кого не секрет, что способы обмана счетчиков в сети описаны тысячами любителей и «профессионалов». Но сегодня я столкнулся с интересной вещью. В поисках дополнительного материала для статьи о современных умных счетчиках электроэнергии я обнаружил, что Яндекс.Директ стал мне предлагать купить специальные счетчики и оборудование для воровства электроэнергии. Я просто не поверил своим глазам и сохранил скриншот.

На этих баннерах счетчики с пультом, на других были магниты для остановки счетчиков. Может Яндексу пора рекламировать и устройства для угона автомобилей и для ограбления банков? Это конечно жесть, производители счетчиков и энергосбыт борются всеми силами с ворами, а тут такой гигант оказывается пособником темной стороны. Тем более мне грустно, ведь моя фирма кроме приборов для роллет и умного дома, разрабатывает счетчики электроэнергии и я сам участвую в борьбе с мошенниками.

История вопроса воровства электроэнергии и защиты от него очень стара. Все начиналось с индукционных счетчиков, которые останавливались обычным магнитом.

Магнит влиял на измерительные катушки и металлические детали счетного механизма, от чего диск переставал вращаться.

Позже появились счетчики с электроникой, у них выше точность измерения и меньшая чувствительность или полный иммунитет к обычным магнитам. Но не так давно на рынке появились очень большие и мощные магниты — неодимовые. Они имеют такую силу, что могут даже разрушить счетчик изнутри, если в нем имеется достаточно металлических деталей.

Причем если искать поисковиком такие магниты, то 90 % найденных сайтов будут рекомендовать их именно для взлома счетчиков. И все так красиво и со слоганом 🙂

Не смотря на то, что счетчики стали электронные, самые дешевые модели имеют механический индикатор с колесиками. Этот индикатор останавливается от того, что вращение счетных колесиков производится электромагнитом, якорь которого просто блокируется в мощном магнитном поле.

Более дорогие модели имеют ЖК индикатор. Но магнита некоторые из них все равно боятся. А причина в том, что они используют для измерения тока или для питания трансформаторы. Мощный магнит насыщает сердечники трансформаторов и в лучшем случае счетчик начинает занижать показания в разы или останавливается, когда насыщается измерительный трансформатор, а в худшем выключается полностью, если воздействие магнита направлено на трансформатор питания.

Для того, чтобы хотя бы обнаружить, что счетчик подвергался взлому, энергоснабженцы стали клеить на них антимагнитные пломбы. Эти пломбы от поднесения магнита необратимо меняют цвет или форму магнитного индикатора, а при попытке переклеить, разрываются или оставляют надпись «взломано» на стикере.


Иллюстрация с сайта ООО «Энерго Эксперт»

Но и тут мошенники нашли выход. Они научились делать полноценные копии, на которых индикатор выглядит как настоящий, но является муляжом и ни на что не реагирует. Заводской стикер отрывается, а на его место клеится такой муляж, неотличимый от оригинала.

На следующем витке войны, производители счетчиков сделали электронику без применения трансформаторов. В качестве измерителя тока стали применять шунт, т.е. простой мощный резистор, а для питания конденсатор. Оба эти компонента никак не реагируют на магнитное поле и обеспечивают работу счетчика под воздействием самого мощного магнита.

И снова воришки нашли лазейку. Электронные счетчики имеют очень чувствительную электронику — микросхему измерителя и/или микропроцессор. Эти компоненты, если их не защитить должным образом схемотехнически и конструктивно, могут сбоить или выходить из строя под воздействием мощного радиоизлучения или импульсных помех. Этот воровской инвентарь точно так же как и магниты, продается в красивых интернет-магазинах.

Самые современные счетчики делаются с учетом всех предыдущих ошибок. Микросхемы там заэкранированы металлом, а все воздействия — магнитным полем, радио-полем, импульсными помехами — фиксируются специальными датчиками и детекторами, заносятся в память счетчика, а потом отображаются на индикаторе и передаются по каналам связи энергоснабженцам, если счетчик подключен в сеть автоматического сбора показаний.

Но это снова была временная победа. Самый новый высокотехнологичный способ воровства — специальные счетчики. Мошенники покупают обычные серийные счетчики любого производителя и с любой защитой, аккуратно их вскрывают, вставляют платку с радиоприемником, которая с пульта позволяет замедлить или отключить счет, а потом продают. Монтажники от энергосбыта даже не подозревают, устанавливая такой счетчик предоставленный клиентом, что в нем «жучок».

Некоторые воришки делают вид, что они «честные» мошенники.

Но это все чистой воды мошенничество. Мне не понятно, как так выходит, что это все свободно продается, никто им не мешает, не штрафует, не сажает, не прикрывает сайты. Наверное не до того государству, кругом враги, пиндосы, оппозиционеры, не до воришек электроэнергии.  Но поведение Яндекса мне еще более не понятно, неужели у них нет премодерации баннеров? Или они не видят ничего в этом плохого? Клики не пахнут, так?

UPD. Основное возражение и оправдание в каментах – государство ворует у нас, мы у них. Допустим, это так, государство ворует. Но дело в том, что сейчас в большинстве домов ставят общедомовые счетчики, а потом разницу в балансе включают в квартплату, как обслуживание подъездов. Т.е. те, кто оправдывает воровство у государства, на самом деле воруют не у государства, а у своих соседей. Тем более в дачных кооперативах, там просто всегда стоит общий счетчик и кооператив платит за всю энергию, а потом небаланс снова списывают у всех.

Не стыдно потом в глаза соседу смотреть, с которым за чаркой чая обсуждали воровское государство, а потом заставили его (соседа) платить за вашу потребленную энергию?

Экономия электроэнергии с магнитами

В настоящее время все больше людей отмечают, что тарифы за электроэнергию являются непосильной ношей для их семейного бюджета. Стремясь сэкономить на оплате за электроэнергию, люди в настоящее время используют новые технологии. Таким новомодным способом экономии электроэнергии являются неодимовые магниты, предназначенные для остановки счетчика электроэнергии на определенное время.

Использовать такие средства достаточно просто. Все дело в том, что достаточно всего лишь повесить магнит в специальное место на корпусе прибора и произойдет его остановка или замедление движения. Таким образом, можно с легкостью экономить до 14-25% средств на оплату, не вызывая каких-либо подозрений, ведь достаточно снимать магниты в дневное время, когда потребление электроэнергии не столь велико, чтобы быть уверенными, что пришедшие не вовремя контролеры не обнаружат ничего необычного.

Неодимовые магниты для остановки счетчика электроэнергии, конечно же, являются панацеей от серьезных трат за свет далеко не для всех людей. Все дело в том, что такие магниты позволяют решить проблему, только если счетчик, установленный в квартире, является индукционным.

Электронные счетчики имеют достаточно серьезную защиту от магнитного поля. Использование неодимовых магнитов на электронных счетчиках в подавляющем большинстве случаев приводят к поломке, что может стать причиной санкций со стороны энергокомпании. Помимо всего прочего, не стоит приобретать магниты людям, которые имеют счетчик, установленный в спецкоробке, оснащенной специальными антимагнитными пломбами.

Все дело в том, что в этом случае магниты также не окажут должно эффекта. Несмотря на то что изобретатели новых моделей средств учета показаний электроэнергии постоянно создают все новые способы защитить изготовленные приборы от народных способов экономии, все же в большинстве случаев неодимовые магниты оказываются очень эффективным, поэтому их использование в последнее время приобрело значительную популярность. Несмотря на сравнительно высокую стоимость, такие магниты окупаются в первую неделю использования.

 

Водомеры с импульсным выходом: плюсы, минусы

Законодательство об энергосбережении ставит перед системой ЖКХ задачу наладить достоверный учет потребляемых энергоресурсов: электричества, тепла, газа и воды. Актуальность приобретают системы точного дистанционного учета водопотребления с возможностью автоматического мониторинга, что исключает влияние человеческого фактора на достоверность показаний.

Они управляются через устройства с выходом в телекоммуникационные сети, к которым можно отнести импульсный выход бытового водомера. Он позволяет подключить счетчик к внешнему ретранслятору данных, передающих информацию в управляющую или ресурсоснабжающую организацию через выбранный канал кабельной или беспроводной связи.

Содержание

  1. Что такое импульсный счетчик воды и зачем он нужен
  2. Принцип работы импульсных счетчиков воды
    1. Алгоритм снятия и передачи показаний с импульсных счетчиков
  3. Где применимы импульсные водомеры
  4. Чем отличается импульсный счетчик воды от обычного
    1. Плюсы импульсных счетчиков
    2. Минусы импульсных счетчиков
  5. Использование счетчиков воды с импульсным выходом для АСКУВ
  6. Прогрессивная разработка для автоматизированного учета

Что такое импульсный счетчик воды и зачем он нужен

Импульсный водомер – распространенное решение для централизованных пунктов учета в жилом секторе. Он служит для точной фиксации объема потребленного ресурса в режиме реального времени.

Типичный импульсный счетчик воды.

Крыльчатые счетчики с импульсным выходом разработаны для установки в водомерных узлах многоквартирных и индивидуальных жилых домов, дачных и садоводческих массивов. В сельском хозяйстве и промышленности чаще используются турбинные счетчики с импульсным выходом.

Управляющие компании и РСО видят в импульсных водосчетчиках эффективное решение для обеспечения точности снятия показаний с возможностью их передачи в базу данных автоматизированной системы контроля и учета воды (АСКУВ). Рассмотрим, как работают счетчики горячей и холодной воды с импульсным выходом.

Принцип работы импульсных счетчиков воды

Конструктивно схема счетчика с импульсным выходом не отличается от устройства привычных фланцевых или крыльчатых квартирных водомеров. Механическая часть конструкции осталась прежней. В ее основе лежит стрелочный индикатор расхода воды, где полный оборот равен определенному объему потребления.

Расходомер приводится в действие крыльчаткой, вращающейся под напором воды.

Далее к работе подключается магнитная муфта, которая обрабатывает и передает данные на индикатор. Совершая полный оборот, магнит входит в контакт с датчиком, и результат отображается на циферблате.

Это довольно простая схема со сравнительно низкой ценой. Самая уязвимая часть механизма — герметичный контакт — который быстро ломается.

Алгоритм снятия и передачи показаний с импульсных счетчиков

Главное конструктивное отличие импульсного водомера от обычного мокроходного счетчика состоит в его оснащении маломощным магнитом и герметическим контактом (герконом), который замыкается при воздействии на него магнитным полем. В момент совершения полного оборота счетного механизма геркон подает электрический импульс, который, считывается внешним устройством и подается на сигнальный пульт.

Электронная система импульсного водосчетчика отвечает за подсчет длительности импульса, интервал подачи которого зависит от скорости потока воды. Примечательно, что импульсный водяной счетчик не требует дополнительного источника питания: геркон сам генерирует электромагнитный импульс и вызывает замыкание слаботочной электроники.

Где применимы импульсные водомеры

Анализ данных о том, кто подключает импульсный счетчик, показал, что эти электронные приборы учета пользуются спросом там, где от своевременности и точности переданных показаний зависит не только экономический эффект работы, но затрагиваются имущественные интересы граждан. Своевременные и точные показания импульсных счетчиков выгодны управляющим компаниям (УК) для расчетов с ресурсоснабжающими организациями (РСО). И самим ресурсникам в случае прямых расчетов с жильцами.

 

Интеллектуальные приборы учета дают возможность экономить, считать потребленные ресурсы и платить только за них
Андрей Чибис, заместитель министра строительства и ЖКХ РФ.

 

Предприимчивые сотрудники УК, устав от сбора показаний в режиме «посмотрел – записал – передал», находят альтернативные способы проверить показания и наладить автоматизацию учета. Например, в ТСЖ “Радуга” (г. Лермонтов Ставропольского края) показания водомеров фотографируют при помощи веб-камер, затем распознают компьютерной программой и отсылают в РСО. На форумах работников ЖКХ публикуют и другие креативные идеи. Например, предлагают устанавливать на счетчики оптические считыватели скорости вращения гребенки, которые делает из старых компьютерных мышей с оптоприводом – это та самая красная лампочка, которая по факту является видеокамерой с минимальным разрешением.

Чем отличается импульсный счетчик воды от обычного

Принципиально счетчик воды с импульсным входом и обычный водомер ничем не отличаются друг от друга. В основе их работы лежит классическая схема, где счетный механизм приводится в действие крыльчаткой под напором потока воды. Однако импульсный счетчик не только фиксирует объем потока, но и передает показания на внешний накопитель данных.

Нужно автоматизировать расчеты потребления энергоресурсов. Сегодня нет возможности своевременно собрать данные и определить платежи. Выход видится нам в монтаже приборов учета с дистанционной передачей данных. Современные технологии это позволяют.

Михаил Мень, министр строительства и ЖКХ РФ

Плюсы импульсных счетчиков

  • Передают информацию о потреблении воды автоматически и дистанционно.
  • Подходят для подключения к более сложной системе обработки информации, например, АСКУВ.
Для того, чтобы наладить автоматическую диспетчеризацию данных с импульсного водомера, достаточно подключить к нему коммутационный кабель или модем-транслятор, передающий сигнал по каналам GSM или LPWAN.

Минусы импульсных водосчетчиков

  • Геркон со временем выходит из строя, и водомер перестает считать расход воды с требуемой точностью и достоверностью.
  • Информация, полученная с водосчетчика может полноценно обрабатываться и передаваться только при дополнительном запуске радио- или цифрового сигнала.
  • Требуется антимагнитная защита, так как устройство легко блокируется неодимовым магнитом, и только АСКУВ способна достоверно отследить факт воздействия на прибор внешним магнитным полем для остановки счетного механизма.
  • Самостоятельно счетчики с импульсным выходом не имеют обратной связи с потребителем воды, и ему приходится контролировать собственный расход «на глаз».

Использование счетчиков воды с импульсным выходом для АСКУВ

Большинство счетчиков с импульсным выходом, сертифицированных в России, позиционируются как антимагнитные. Производители утверждают, что они полностью защищены от остановки с помощью неодимовых магнитов. Однако на практике оказалось, что воздействие магнитом возможно, и оно приводит к быстрой поломке геркона на импульсных счетчиках горячей и холодной воды.

Таким образом, импульсные счетчики, при всех достоинствах, оказались не самым надежным решением для организации достоверного учета потребления воды.

Прогрессивная разработка для автоматизированного учета

На смену импульсным счетчикам воды приходят комбинированные устройства: счетчик + транслятор. Компания «СТРИЖ» приняла вызов тех, кто предлагает купить «импульсники», продолжать воровать воду у соседей, обманывать управляющую компанию или ТСЖ.

Мы оснащаем узлы учета инновационным счетчиком «СТРИЖ АКВА-1» со встроенным модемом. Этот универсальный прибор учета работает автономно, дистанционно контролирует актуальное состояние водопотребления в реальном времени и, в случае несанкционированного вмешательства в свою работу, шлет сигнал тревоги посредством СМС, сообщением в Telegram и в личный кабинет. Прибор не требует интеграции в АСКУВ, так как является ее аналогом, причем, менее затратным.


Как снизить ОДН и собирать показания счетчиков воды онлайн

 

УЗНАТЬ ПОДРОБНЕЕ

 


В продолжение статьи:

ОДН в 2017 году: формулы расчета, нормативы и тарифы начисления оплаты

Большой ОДН на воду: причины и методы снижения

 Точку в истории высокого ОДН поставят счетчики воды с удаленной передачей показаний

Счетчики электроэнергии. Однотарифные и многотарифные — Электросам.Ру

Счетчики электроэнергии – приборы учета, применяемые для измерения расхода электроэнергии в сетях переменного и постоянного тока.

Счетчики электроэнергии для сетей переменного тока

Для ведения контроля и учета за потреблением электроэнергии в сетях переменного тока применяются электрические счетчики 3-х видов:

  1. Индукционные.
  2. Электронные.
  3. Гибридные.

Это разные приборы, отличающиеся между собой по физическим принципам ведения учета электрической энергии. Все они используются, хотя электронные постепенно вытесняют индукционные и гибридные.

Индукционные

Данный вид измерительных приборов работает на принципе индукции. Он определяет количество пропущенной через себя электроэнергии, ориентируясь по уровню взаимодействия между магнитными полями токов протекающих по обмоткам его катушек  с магнитным полем токов, которые индексируются в специальном алюминиевом диске, закрепленном между обмотками.

Алюминиевый диск имеет связь со сложной системой шестеренок. Те в свою очередь при прохождении токов вращаются, приводя в движение колесики цифровых индикаторов. Это позволяет вести подсчет употребленной цепью энергии подключенной к счетчику. Совершаемое количество оборотов равняется употребленной энергии в фиксированной единице измерения. У бытовых электросчетчиков это кВт/час. Чем выше потребление электричества, тем быстрее вращается диск, и наоборот.

Индукционные счетчики в зависимости от параметров сети, для которых применяются, разделяются на 2 вида:
  1. Однофазные.
  2. Трехфазные.

Приборы являются невзаимозаменяемыми. Однофазные применяются в бытовых сетях 220В, 50 Гц. Трехфазные счетчики работают в сетях 380В, 50 Гц. Однофазные, ввиду подвода в большинство квартир, домов и прочих помещений сетей 220В являются самыми востребованными. Для их подключения в корпус счетчика к контактам согласно схеме подводятся 2 провода питания фаза и ноль.  Далее на электрическую цепь, питаемую от счетчика учета, отводится фаза и ноль через 2 дополнительных контакта. Связь между входными и выходными контактами осуществляется через катушки. Это позволяет вести учет всей потребленной энергии.

Трехфазные счетчики индукционного типа совершенно идентичны однофазным по принципу действия. Однако для их подключения осуществляется подвод 4-х проводов. Из них 3 являются фазами, а четвертый нолем. Они подсоединяются к вводным контактам согласно схеме. Отвод на электрическую цепь потребления выполняется через 4 дополнительные контакта.

Трехфазные счетчики учета электрической энергии устанавливаются в основном на промышленных объектах. Это обусловлено тем, что почти все промышленное оборудование рассчитано на потребление 3-х фаз.

Электронные

Приборы учета электрической энергии электронного типа являются более современными. При замене или первой установки счетчика абоненту преимущественно монтируются именно они. Данные устройства работают на принципе постоянного анализа активной реактивной составляющей. Все эти величины фиксируются памятью прибора. Такой способ определения потребления сопровождается меньшей погрешностью. Прибор более точно отображает реальное количество потребляемой энергии, чем устройства индукционного типа, которые могут завышать или занижать фактический объем пропущенного через себя электричества.

Электронные счетчики электроэнергии в зависимости от конструктивных особенностей разделяются на 2 вида:
  1. Со встроенным измерительным трансформатором.
  2. С датчиками тока.

В первом случае обработка сигналов выполняется микроконтроллером. Тот снимет их  с трансформатора через преобразователь. У вторых используются чувствительные датчики. У электронных устройств данные о потреблении выводится на ЖК экран. Такие приборы лишены колесиков работающих как счеты, запоминание данных у них выполняется на встроенную независимую память. В случае обесточивания счетчика все данные о потреблении сохраняются.

Отличительной особенностью электронных приборов является более высокая степень защиты от несанкционированного доступа. Многие устройства способны фиксировать в своей памяти попытки подключения к ним сторонним оборудованием. Как и индукционные, электронные счетчики являются чувствительными к сильному магнитному полю. Воздействие им позволяет нарушить работу прибора, снизив тем самым чувствительность к пропускаемому току. Для защиты от воздействия магнитом электронные счетчики электроэнергии при установке оклеиваются специальными чувствительными лентами с уникальным индикационным кодом. Те в свою очередь при воздействии магнитом теряют целостность чувствительной колбы, что делает невозможным такое воздействия без визуальных последствий.

Гибридные

Гибридный счетчик учета электроэнергии является переходным устройством. сочетающим в себе элементы индукционных и цифровых приборов. Они в зависимости от конфигурации могут вести учет за счет индукционной катушки  и записывать данные в память, или же работать за счет чувствительных датчиков, но отображать счет потребления с помощью механического блока индикации как и у индукционных.

Гибридные счетчики, так же как и индукционные, уже не устанавливаются большинством поставщиков электроэнергии. Однако они по-прежнему остаются у многих потребителей, так как имеют большой межповерочный интервал и срок эксплуатации.

Счетчики постоянного тока

Данные устройства применяются для проведения учета потребления энергии в сетях постоянного тока. Они используются для подсчета потребляемой энергии необходимой для питания городского коммунального и железнодорожного электротранспорта. Принцип работы таких устройств основан на взаимодействии между силами магнитного потока двух катушек. Одна из них закрепляется неподвижно, а вторая вращается за счет создаваемого электромагнитного потока. За счет постоянности тока даже столь примитивная система дает очень высокую точность.

Тарифы счетчиков
Счетчики электроэнергии бытового назначения в частности электронные разделяют на 2 вида:
  1. Однотарифные.
  2. Многотарифные.

За счет сложной системы многотарифные могут вести отдельный  учет потребляемой электроэнергии в определенные часы, дни или сезон. Многие поставщики электроэнергии предлагают потребителям сниженные льготные тарифы на электричество в определенное время. В льготные часы подсчет потребления осуществляется отдельно. Это позволяет определить за какую энергию нужно заплатить по обычному тарифу, а за какую по сниженному.

Многотарифные электрические счетчики в зависимости от настроек связанных с ценовой политикой поставщика электроэнергии могут считать по отдельному тарифу энергию потребленную ночью, в выходные дни или, к примеру, зимой.

Для установки многотарифного счетчика необходимо заключение соответствующего договора с поставщиком. При его отсутствии учет энергии выполняется обычным однотарифным счетчиком, то есть все потребляемая энергия считается по одной цене.

Виды счетчиков по способу установки

В связи с тем, что счетчики электроэнергии могут устанавливаться в разных условиях и разным способом, они производятся в нескольких форм-факторах. Преимущественно монтаж всех приборов учета выполняется в специальные пластиковые или стальные ящики щиты. Щиты в свою очередь могут быть рассчитанными только на установку счетчика, в таком случае они маркируются как ЩКУ, что расшифровывается как щит контроля и учета. Также их можно устанавливать в щите учетно-распределительные, где помимо счетчиков располагаются дифференциальные автоматы и прочие защитные устройства.

В связи с этим осуществляется производство счетчиков с корпуса для установки на DIN-рейку или с креплением обычными болтовыми соединениями. Устройства для монтажа на DIN-рейку отличаются более компактными размерами. Для их крепления к щиту применяются специальные защелки, фиксирующиеся на DIN-рейку одним нажатием. Фактическое крепление такого устройства выполняется за считанные секунды.

Счетчики электроэнергии, предназначенные для установки болтовым соединением, монтируются сложнее. Они оснащаются тремя проушинами. Верхняя центральная применяется для подвешивания на шляпку самореза, а 2 боковые нижние необходимы для крепления винтами.

При покупке счетчика этот момент необходимо учитывать, поскольку в щитах рассчитанных под монтаж на DIN-рейку нет достаточного места для размещения более громоздких приборов учета.

Защита счетчиков от несанкционированного воздействия

Счетчики электроэнергии являются неприкасаемыми приборами учета, вмешательство в работу которых со стороны абонентов запрещено законом. Для предотвращения воздействия на их внутренние механизмы используются пломбы. Согласно стандартному договору с поставщиком электроэнергии абонент отвечает за целостности пломб. В зависимости от технического устройства счетчика на нем может предусматриваться 2-3 пломбы. Одна или две из них устанавливаются производителем. Они исключают возможность доступа к механизму учета. Последняя пломба устанавливается поставщиком электроэнергии после подключения счетчика. Она позволяет заблокировать доступ к его клеммам, к которым проложена подводка проводов.

У электронных счетчиков помимо пломб также устанавливаются чувствительные ленты, реагирующие на воздействие сильного магнитного поля. В случае повреждения пломбы абонент обязан сразу же сообщить об этом поставщику. Несообщение об этом согласно стандартному договору и требованиями законодательства сопровождается наложением штрафа.

Похожие темы:

Влияют ли магниты на счетчики электроэнергии? — Магнит FAQ

Прежде всего, рассмотрим принцип работы вставного счетчика.

Счетчик карты Plug-in — это смарт-счетчик с предоплаченной картой IC. Он использует IC-карту в качестве средства передачи энергии. Фактически, функциональный модуль управления нагрузкой добавляется к исходному счетчику для сбора и расчета электроэнергии.

Ядром интеллектуального счетчика предоплаты IC-карты является IC-карта.Счетчик IC имеет множество функций для предотвращения кражи электроэнергии, и его точность очень высока. Он имеет встроенные импортные чипы с сильной защитой от помех. Катушки внутри также являются мерами защиты от заклинивания.

Следовательно, смарт-счетчики с предоплатой смарт-карты IC, обычные магниты не будут мешать этому, не говоря уже о том, что коробка счетчика имеет свинцовую пломбу, а только небольшое окошко, поэтому вы не можете проводить дальнейшие операции внутри; Что касается использования сильного магнетизма, я также советую вам не пытаться, иначе счетчик будет поврежден, и это незаконно.

Давайте посмотрим на наиболее часто используемые телетайпы:

Функция и принцип работы измерителя дистанционной передачи аналогичны измерителю IC-карты, но способ зарядки и отключения питания отличается.

Измерители дальнего радиуса действия производятся с использованием самых передовых технологий IC-карт и технологии SMT, а также специальных микросхем измерения мощности и микрокомпьютеров в качестве основных компонентов.Интеллектуальные счетчики используют самые передовые технологии радиочастот и базовых станций в мире, полностью герметичные, бесконтактные, пыленепроницаемые, водонепроницаемые, влагозащищенные, защищающие от нападения, кражи, антимагнетизма и помех.

Таким образом, удаленный интеллектуальный счетчик не боится обычных магнитов, то есть вы берете обычный магнит, он не оказывает никакого влияния на счетчик; но если вы действительно хотите использовать сильные магниты для проверки, это может привести к повреждению счетчика, это незаконно, не получите юридических санкций за небольшое количество электричества.

Из приведенного выше анализа двух наиболее часто используемых ваттметров мы видим, что обычные магниты мало влияют на текущие ваттметры, но не используют сильные магниты для проверки, можно напрямую повредить ватт-счетчики. счетчик часов.

Эта статья относится к колонке часто задаваемых вопросов о магните, подробнее: http://www.couragemagnet.com/faq/

Мощный промышленный электросчетчик-магнит

Alibaba.com имеет массив различных. Электромагнитный счетчик , мощный и эффективный для различных целей. Эти. Электромагнитный счетчик прочны по своей природе и являются одними из лучших неодимовых изделий, которые могут использоваться в различных промышленных и коммерческих целях. Эти продукты идеально подходят для использования в электрическом оборудовании. Файл. Электромагнитный счетчик очень универсален, предлагая качественные характеристики. Покупайте эти товары у ведущих поставщиков и оптовиков на сайте по привлекательным ценам и предложениям.

Эти добротные и качественные. Магнит для электросчетчика изготавливается из неодима, железа, бора и т. Д. Для обеспечения прочной конструкции. Эти продукты также являются экологически безопасными и могут эффективно служить вашим целям благодаря своим постоянным магнитным свойствам. Эти. Электромагнитный счетчик доступны с полностью настраиваемыми опциями и сертифицированы, протестированы и проверены для использования в коммерческих целях и в мастерских. Жизнь этих. Электромагнитный счетчик в неограниченном количестве и требует минимального обслуживания.

Alibaba.com предлагает широкий выбор. Электромагнитный счетчик различных форм, размеров, функций и применений в зависимости от ваших требований и выбранных моделей. Эти. Электромагнитный счетчик идеально подходит для встраивания в металл, пластик, резину и другие прочные материалы. Эти. Электромагнитный счетчик Магнит имеют черное эпоксидное покрытие и имеют более высокий уровень допуска, а также плотность. Вы также можете использовать эти осевые магниты для отдельной упаковки, подарочных коробок, деталей динамиков.

Изучите различные. Электромагнитный счетчик доступны на Alibaba.com для покупки этих продуктов в рамках вашего предпочтительного бюджета. Эти изделия имеют сертификаты ISO

Магниты — Самые современные методы остановки электросчетчиков и борьбы с хищениями

МАГНИТНЫЕ УДАРЫ


Магниты для ударов

Существует четыре метода борьбы с магнитным воздействием на счетчики электроэнергии:

  1. Расстояние

Поле магнита быстро ослабевает, а расстояние между ними увеличивается.Поле неодимового магнита показано на картинке.


Магнитное поле неодимового магнита (показано половинкой)

На рисунке видно, что индукция силой 100 мТл, что является нормальным условием для проверки электросчетчиков, ограничена площадью, которая примерно равна двум высотам магнита от его поверхности. Итак, самый простой способ защиты от магнитов — герметичный бокс. Чем больше расстояние от электросчетчика до стенок бокса, тем более защищен счетчик.Маленькая коробка не может защитить счетчик электроэнергии от воздействия большого магнита.

  1. Магнитные поля. Экранирование.

Второй способ защиты электросчетчиков — экранирование счетчика или его узлов. Как видно на картинке, силовые линии магнитного поля замыкаются железом экрана и лишь незначительная часть проходит через него.


Активный ферромагнитный экран

Можно посмотреть видео.Два мощных неодимовых магнита не остановят счетчик электроэнергии, если он был защищен железным экраном. На этом видео показано, насколько надежным может быть экранирование.

В настоящее время внешнее магнитное экранирование используется редко, поскольку необходимо использовать наружный экран больших размеров с толщиной стенок до 5 мм. Небольшой экран со значительно более тонкими стенками можно установить в счетчик электроэнергии для достижения того же результата. Необходимо защищать лишь некоторые слабые места счетчика электроэнергии.Этот метод используют разработчики счетчиков, и при правильной конструкции счетчики хорошо защищены от сильных постоянных магнитов.

  1. Магнитные индикаторы удара.

Третий распространенный метод защиты от краж — магнитные указатели уровня. Можно много говорить о разных показателях. У них есть достоинства и недостатки. К сожалению, даже идеальный индикатор контролирует магнитное поле только там, где он находится. Поэтому в счетчике электроэнергии установлено несколько индикаторов, которые защищают его с разных сторон.


Индикаторы магнитных ударов, установленные на счетчике

В счетчики воды и электроэнергии встроены магнитные указатели уровня, которые, вероятно, указывают на недостатки счетчиков — поэтому, очевидно, конструкторы не выбрали способ разработки нечувствительного к магнитному полю прибора, вместо этого они выбрали легкий способ установки индикаторов магнитного удара.

Внешние индикаторы, наклейки на счетчике — малоэффективный способ, к которому пришлось прибегнуть для защиты счетчиков старого типа. Это только уменьшает количество краж временно за счет дополнительных инвестиций.

  1. Конструкция счетчиков электроэнергии

Использование защищенных счетчиков — самое надежное решение проблемы магнитных воздействий. Счетчик электроэнергии не должен содержать элементов, если работоспособность таких элементов зависит от мощного магнитного поля. Есть много типов счетчиков электроэнергии, которые работают и не подвержены влиянию даже очень сильных магнитных полей.

ДОМ

Обнаружение и защита от несанкционированного доступа

Во второй части этой серии Мекре Месганав исследует некоторые элементы магнитного вскрытия.

Для достижения максимальной эффективности поставщики электроэнергии должны минимизировать потери энергии между производством электроэнергии и распределением потребителям. Часть этих потерь включает нетехнические потери, такие как потери от кражи энергии. Некоторые из наиболее распространенных методов кражи энергии включают подделку электросчетчика (электронного счетчика), поскольку счетчики относительно доступны.

Есть несколько способов взломать счетчик. В дополнение к методам несанкционированного доступа к электронному счетчику также можно незаметно вмешаться, не открывая корпус счетчика.

Одной из наиболее распространенных форм ненавязчивого вмешательства является магнитное вмешательство, когда человек помещает сильный магнит рядом с измерителем. Сильный магнит может вызвать насыщение близлежащих трансформаторов, тем самым парализовав их. В частности, сильный магнит может парализовать трансформатор в источнике питания или датчик тока трансформатора тока, что может привести к тому, что потребители коммунальных услуг будут платить за электричество меньше, чем они должны заряжаться на самом деле.

Чтобы справиться с магнитным вмешательством, меры противодействия включают попытку обнаружения наличия магнитного поля с помощью датчика Холла, а также защиту измерителя от атак магнитного вмешательства. Чтобы обнаружить магнитное вмешательство, три датчика Холла могут обнаруживать присутствие сильного магнита во всех трех измерениях. Важно, чтобы среднее потребление тока датчиками Холла было низким, когда система работает от резервного источника питания. Можно добиться низкого среднего потребления тока датчиками Холла, задав их внешний рабочий цикл или выбрав датчики на эффекте Холла со встроенным рабочим циклом.

Для защиты трансформатора в источнике питания от воздействия магнитных полей можно использовать экранирование трансформатора; однако это эффективно только до определенной степени.Второй вариант — выбрать трансформатор, который является либо полностью устойчивым к магнитным полям, либо достаточно устойчивым к магнитным полям для ожидаемой атаки с использованием магнитного несанкционированного доступа. Для систем, которые не потребляют слишком большой ток, третий вариант — использовать источник питания емкостного типа, не имеющий каких-либо магнитных компонентов.

Подобно трансформаторам в источниках питания, для защиты трансформатора тока от воздействия магнитных полей можно использовать экранирование трансформатора тока. Однако, опять же, это эффективно только до определенной степени.Наилучший способ получения магнитозащищенных датчиков тока — это использовать шунтирующие датчики тока вместо трансформаторов тока. Использовать шунт для однофазного счетчика относительно просто: достаточно указать систему относительно шунта. Для многофазных измерителей сложнее использовать шунты в качестве датчиков. Поскольку шунты не имеют внутренней изоляции, необходима внешняя изоляция для предотвращения больших разрушающих дифференциальных напряжений на устройстве, подключенном к шунтам.

На рисунке 1 показаны функциональные компоненты трехфазной системы с изолированными шунтирующими датчиками.В этой архитектуре одно отдельное устройство на фазу измеряет напряжение на шунтирующих датчиках. Эти устройства могут быть изолированными дельта-сигма модуляторами или метрологическими аналоговыми интерфейсными микроконтроллерами (MCU). Поскольку шунтирующие чувствительные устройства изолированы, у вас должен быть индивидуальный источник питания для каждого устройства.

Функциональные компоненты многофазной системы с изолированными шунтирующими датчиками

Выберите внутреннее устройство (показанное на Рисунке 1) на основе его способности взаимодействовать с шунтирующим датчиком.Например, если вы используете изолированный модулятор в качестве устройства измерения шунта, выберите внутреннее устройство с цифровыми фильтрами. Эти цифровые фильтры могут быть частью автономного устройства или интегрированы в метрологический микроконтроллер. В качестве альтернативы, если вы используете метрологический AFE в качестве устройства измерения шунта, выберите внутреннее устройство с последовательным периферийным интерфейсом или универсальный асинхронный интерфейс приемника-передатчика.

Для расчета активной энергии необходимо помимо тока нагрузки потребителя измерить сетевое напряжение.Резисторный делитель обычно преобразует сетевое напряжение в диапазон, воспринимаемый аналого-цифровым преобразователем. В многофазной системе с изолированными шунтирующими датчиками вы можете реализовать измерение напряжения сети на том же устройстве, которое измеряет напряжение на шунте, или на внутреннем устройстве, если измерение напряжения этого устройства синхронизировано с измерением шунта. Если внутреннее устройство измеряет напряжение, изоляция не требуется, поскольку все еще можно измерить напряжение на нескольких фазах без большого, опасного напряжения на внутреннем устройстве.

Чтобы предотвратить появление опасных напряжений на внутренних устройствах (поскольку шунты изначально не имеют изоляции), необходимо изолировать связь от устройства измерения шунта к внутреннему устройству. Эта изоляция может быть интегрирована в шунтирующее чувствительное устройство или может быть отдельным цифровым изолирующим устройством.

Существует два подхода к реализации изолированного измерения тока шунта. Первый подход, показанный на рисунке 2, предполагает использование метрологического AFE. При таком подходе метрологический AFE вычисляет первичные метрологические параметры (напряжение, ток, мощность и т. Д.) Вместо того, чтобы эти вычисления выполняло внутреннее устройство.Вычисление этих параметров на шунтирующем чувствительном устройстве сокращает объем обработки, необходимой внутреннему устройству, и обеспечивает хорошее разделение метрологических функций и функций хоста.

Изолированные шунтирующие датчики с использованием метрологического датчика AFE

Второй подход к изолированному шунтирующему измерению состоит в том, чтобы шунтирующее устройство считывало только ток, а метрологический микроконтроллер выполнял метрологические расчеты. На рисунке 3 показан пример такого подхода. Преимущество этой архитектуры состоит в том, что она позволяет более легко вычислять параметры между фазами, например, измерять угол между разными фазами.

Изолированные шунтирующие датчики с изолированными модуляторами

Заключение

Можно сконструировать электромагнитный е-метр, используя шунтирующие датчики тока и источники емкостного падения.

Следуя этим методам защиты от несанкционированного доступа, можно предотвратить или, по крайней мере, снизить уровень несанкционированного доступа к счетчику, тем самым снижая неэффективность при поставке электроэнергии потребителям коммунальных услуг. SEI

Знаете ли вы, что магниты останавливают счетчики воды? | Manyet

Магниты обладают сильной силой притяжения и могут повредить чувствительные устройства, такие как счетчики электроэнергии и воды.Мы рекомендуем вам работать вдали от любого измерителя или любого устройства, на которое может негативно повлиять магнитное поле, особенно если вам нужно использовать неодимовые магниты.

Когда дело доходит до магнитов, многие люди думают о ферритовых магнитах, изображение которых похоже на железо. Однако с точки зрения промышленности, с точки зрения использования, наиболее предпочтительным магнитом является неодимовый магнит. Магниты используются не только в промышленности. Немного поискав в Интернете, вы легко найдете небольшую бытовую технику или вспомогательное оборудование, которое можно использовать с магнитами.Так что вы можете работать с магнитами дома.

Творите чудеса с помощью неодимовых магнитов в своем доме

Самый сильный магнит из известных на сегодняшний день — это неодимовый магнит. И даже для простых вещей, которые можно изготовить в домашних условиях, использование этого магнита предпочтительнее. Особенно, когда вам нужно работать с магнитами в своем доме, вам нужно обратить внимание на устройства вокруг вас.

Используя магниты у себя дома, вы нашли материал, который можете сделать сами. Итак, где взять материалы, необходимые для изготовления этого материала? Интернет — самый удобный канал поставки материалов.На сайтах вы легко и по доступным ценам найдете нужные вам материалы. Вам не нужна поддержка производителей магнитов, так как вам не понадобятся специальные нарезанные магниты больших размеров для использования в домашних условиях.

Используя магниты, вы также можете получить информацию, прочитав в нашем блоге проекты, сделанные своими руками, о небольших предметах, которые вы можете изготовить самостоятельно и облегчить себе жизнь. Например; Вы можете приготовить приправы, которые можно наклеить на холодильник, с помощью жестяного материала, карандаша и магнита.Следите за нашим блогом, чтобы узнать об этом продукте и многом другом.

Магниты в основном влияют на сухие счетчики, теперь принцип работы большинства счетчиков, используемых в домах, отличается от сухих счетчиков. Итак, как и раньше, вам не нужно беспокоиться о том, чтобы что-то сделать с магнитом у себя дома. Тем не менее, по-прежнему необходимо проявлять осторожность и контролировать устройства в непосредственной близости, и если есть устройство, на которое может воздействовать магнит и магнитное поле, полезно удалить его из окружающей среды.

Еще один момент, на который мы советуем вам обращать внимание при работе дома, — это класс магнита, который вы купите.Для изготовления небольших инструментов в домашних условиях вам не понадобится магнит с очень большой мощностью. Неодимовый магнит класса N35 позволяет легко увидеть вашу работу. Если вы решите работать с магнитом более высокого класса, вероятность аварии будет выше из-за его сильного магнитного поля и большой силы притяжения.

Технология вертикального холла

обеспечивает эффективное обнаружение несанкционированного доступа

Скачать PDF, версия

Джозеф Холлинс и Райан Метивье,
Allegro MicroSystems, LLC

Различные механические и электронные системы являются потенциальными целями. для магнитного вскрытия.Недобросовестные люди могут атаковать развернутую электронику, такую ​​как умные счетчики, банкоматы, азартные игры / игровые автоматы, билетные автоматы или электронные замки, чтобы назвать несколько, в надежде изменить или отключить их или украсть продукт или услуга. Эта статья посвящена умному электричеству метров, но обсуждаемые принципы применяются непосредственно к другим системы тоже.

По всему миру внедряются интеллектуальные счетчики, чтобы отчетность и мониторинг энергопотребления более эффективны и точный. Множество счетчиков воды, газа и электричества. счетчики содержат интеллектуальную электронику, которая позволяет автоматизировать электронный сбор и передача использования.В соответствии к Navigant Research 1 , будет 131 миллион умных к 2018 году счетчики электроэнергии отгружаются по всему миру ежегодно. Кража электроэнергии — серьезная проблема для сетевых операторов. и государственные регулирующие органы. Умные счетчики подвергаются атаке с магнитами в попытке обмануть счетчики в считывании нулевое или существенно сокращенное потребление энергии 2 . По оценкам что ежегодно крадется около 90 миллиардов долларов энергии из-за вскрытие интеллектуального счетчика 2 .

Рисунок 1: Типовой интеллектуальный счетчик электроэнергии

Один из методов взлома электронных счетчиков использует сильные магниты, чтобы нарушить способность глюкометра определить энергопотребление 3 .Магниты обычно очень сильный и может быть относительно большим и тяжелым. Магниты такие так как его можно купить в Интернете или просто извлечь из выброшенная электроника и компьютеры (электронные отходы). Как эти магниты поднесены к счетчику, они начать магнитное насыщение используемых трансформаторов тока для обнаружения протекания тока через счетчик. Насыщенность ядра по существу «ослепляет» счетчик до того, насколько через него течет ток.

Хотя производителям счетчиков может быть сложно предотвратить такое поведение в момент использования, это вполне можно обнаружить попытки взлома, чтобы можно предпринять действия, например, отправить обслуживающий персонал или удаленно отключить счетчик.По всему миру есть несколько организаций, которые работают над определением технические характеристики интеллектуального счетчика, которые включают требование метров для обнаружения попытки взлома. См. «Таблица 2: Умный Стандарты метрологической промышленности »(ниже) для получения более подробной информации.

Чтобы быть эффективным, магнитный датчик, используемый для обнаружения взлома. должен иметь следующие характеристики:

  • Высокая чувствительность: даже если магнит приложен к вне системы может быть сильным магнитное поле сила магнита экспоненциально спадает при его перемещении дальше.Напряженность поля во внутреннем расположении датчика может быть намного меньше, чем поле на поверхность магнита. Некоторые компоненты, используемые в измеритель может исказить приложенное магнитное поле, что приведет к «Тени» или «дыры» в зоне обнаружения датчика, если чувствительность недостаточно высока.
  • Расширенный динамический диапазон: некоторые технологии магнитного зондирования имеют верхние границы магнитных полей. Эффект Холла технология не имеет верхнего предела приложенных магнитных полей.Всеполярная чувствительность: маловероятно, что преступники попытки взлома будут уделять большое внимание тому, полюс магнита прикладывается к корпусу системы или они можно просто попробовать их все, чтобы найти наиболее эффективный. В датчик должен обнаруживать магнитное поле независимо от ориентация магнита.
  • Всенаправленная чувствительность: многие старые магнитные датчики чувствительны только к полям в одном направлении или самолет. Поскольку внешний магнит можно применять в любая ориентация на любую открытую точку на поверхности счетчика (лицевая сторона, верх, низ или боковые стороны), датчик должен быть одинаковым чувствительны во всех трех направлениях (X, Y и Z).

В общих чертах, напряженность поля магнита экспоненциально спадает. по мере удаления от магнита. Как Например, большой (50 мм × 50 мм × 50 мм) редкоземельный магнит с поверхностной магнитной силой 6000 G (600 мТл) будет иметь магнитное поле примерно 600 Гс (60 мТл) при измерении На расстоянии 50 мм (в один раз больше толщины). Рисунок 2 иллюстрирует это. явление. Магнит меньшего размера будет иметь меньшую «досягаемость», чем больший магнит. Как показывает опыт, примерно 1/10 часть магнитное поле на поверхности будет присутствовать на расстоянии, эквивалентном к толщине магнита.

Рисунок 2: Магнитное поле в зависимости от расстояния до магнитного полюса (мм) 50 мм × 50 мм × 50 мм Магнит N45

Когда датчик установлен внутри электросчетчика, расстояние с боков и с поверхности счетчика должны быть приняты учитывать при определении того, насколько чувствителен датчик к магнит, размещенный вне счетчика в любом месте его поверхности.

Самым популярным унаследованным решением для магнитных датчиков было IC датчика Холла. Эти ИС обнаруживают магнитные поля с помощью эффект Холла, названный в честь Эдвина Холла, открывшего в 1879 г. что на токонесущей проводящая пластина, когда магнитное поле проходит через пластину в направлении, перпендикулярном плоскости пластины 4 .Как показано на рисунке 3 ток подается на проводящую пластину. Магнитный поле, перпендикулярное пластине (протекание тока), вызовет на пластине должно развиваться дифференциальное напряжение. Датчик измеряет это напряжение как показатель приложенного поля. Примечание что традиционный плоский датчик на эффекте Холла может измерять только магнитные поля, перпендикулярные чувствительной пластине или поверхности. В в случае ИС поверхностного монтажа пластина обычно параллельна плоскость печатной платы, на которой установлен датчик.Только поля в размер Z эффективно воспринимается независимо от ориентации / вращение датчика.

Для эффективного определения полей X и Y потребуются дополнительные датчики установлены на отдельных печатных платах под прямым углом друг к другу и к материнской плате или установленным свинцовым датчикам и, возможно, свинцовые так, чтобы пластины Холла были ориентированы правильно. Оба подходов к увеличению количества компонентов и стоимости, системы сложность и стоимость сборки. Возможно, удастся установить большое количество традиционных планарных датчиков Холла и полагаются на «Периферийные» поля, чтобы активировать их, но, опять же, это приводит в движение систему стоимость и сложность.

Различные магниторезистивные технологии были использованы для создания ИС магнитных датчиков. Эти датчики обычно имеют плоскую ответ, то есть они могут обнаруживать поля в плоскости X-Y, но имеют ограниченный ответ на Z-поля. Кроме того, очень высокие поля могут фактически приводит к насыщению датчика и неисправности (ограничено динамический диапазон). Поскольку ожидается, что вмешательство будет попытка использовать большое поле, это существенное ограничение.

Рисунок 3: Планарный датчик на эффекте Холла

Недавний прорыв в области измерения эффекта Холла позволил создание микросхем всенаправленных магнитных датчиков, соответствующих всем требования к обнаружению тампера.Достижения в дизайне ИС и изготовление теперь поддерживает конструкцию вертикальных датчиков Холла (см. рисунок 4). Вертикальный и планарный датчики основаны на те же физические явления, но разные методы строительства:

Planar: размещается по ширине и длине микросхемы; будут воспринимать только размер Z независимо от ориентации

Вертикальный: строится сверху вниз по глубине чип; может быть ориентирован по осям X, Y или в других направлениях

В то время как плоский элемент Холла чувствителен к перпендикулярному полю к лицевой стороне корпуса ИС вертикальное устройство на эффекте Холла чувствителен по оси, параллельной матрице, такой как X или Y измерение.На рисунке 4 показаны детали конструкции вертикального Прихожая плита. Два вертикальных датчика Холла, совмещенные с планарным Датчик Холла в единой ИС образует магнитный датчик, который может определять поля независимо от направления (X, Y и Z), и это невосприимчиво к поля высокой напряженности. В прошлом это решение требовало три дискретных ИС, занимающих до 56 мм площади печатной платы 2 мм. В недавно представленный A1266 от Allegro MicroSystems, LLC пример такого устройства (см. рисунок 5) в небольшом корпусе для поверхностного монтажа. Корпус SOT-23W, требующий всего 9 мм 2 печатной платы.В A1266 также имеет очень высокую чувствительность (рабочая точка, B OP ), поэтому что он может обнаруживать попытки взлома на большой площади или в объеме 5 . Сравнение доступных технологий показано в Таблице 1.

Рисунок 4: Вертикальный датчик Холла

Рисунок 5: A1266 имеет трехмерный многополярный отклик, идеально подходящий для обнаружения несанкционированного доступа

Таблица 1: Сравнение доступных технологий для ИС магнитных датчиков

Технологии Полярность Направленность
(максимальная чувствительность)
Банкноты
Планарный зал многополюсный только Z Самый популярный устаревший подход
Вертикальный зал многополюсный X, Y или другие направления в плоскости Передовые технологии для магнитных датчиков
Магнитосопротивление (MR) многополюсный Плоскость X-Y Может инвертировать в сильном поле

Отображение отклика различных датчиков ясно показывает превосходство высокочувствительного, всенаправленного, многополярного датчик.На следующих картах предполагается большой прямоугольный метр. с размерами лицевой стороны до 290 мм × 165 мм и 50 мм × Магнит N45 50 мм × 50 мм (см. Рисунок 6 и Рисунок 7).

Тестируемый датчик расположен посередине электрической сети. метр на 35 мм ниже лицевой грани. Магнит перемещается поперек длина и ширина лицевой стороны счетчика на 10 мм выше поверхность с помощью роботизированной картографической станции. На рисунке 8 показано отображение станция настроена для отображения реакции датчика.

Рисунок 6: Гипотетические размеры измерителя и воздушный зазор датчика

Рисунок 7: Ориентация магнита (S-полюс к лицевой стороне измерителя)

Рисунок 8: Роботизированная картографическая станция

На рисунке 9 показаны результаты сопоставления этого гипотетического счетчика. при обнаружении магнитного поля с помощью обычного планарного Датчик Холла с максимальной чувствительностью по оси Z.В область синего цвета — это область расположения магнитов, в которой датчик тестируемый способен обнаружить наличие магнита. В Магнит легко обнаруживается, когда он находится прямо над датчиком. Как магнит движется в плоскости X-Y, воздушный зазор увеличивается и направление поля больше не может быть вдоль оси максимальной чувствительности (Z). Тем не менее, датчик способен обнаруживать магнит. в пределах области приблизительно 148 мм × 148 мм.

На рисунке 10 показаны результаты сопоставления тех же гипотетических измеритель при обнаружении магнитного поля с помощью всенаправленного (3D) Датчик Холла, состоящий из двух вертикальных холлов и одного плоского холла. чувствительные элементы в одном корпусе ИС.Область синего цвета — это область расположения магнитов, в которой тестируемый датчик может обнаружить присутствие магнита. Магнит легко обнаруживается когда он находится прямо над датчиком. Поскольку магнит движется в В плоскости X-Y воздушный зазор увеличивается, но эффект меньше из-за магнит вне оси. В этом случае датчик может обнаружить магнит на гораздо большей площади, почти всю поверхность гипотетического метр (примерно 280 мм × 165 мм покрытия).

В любом случае можно использовать несколько датчиков для покрытия больших площадей. или томов.Однако меньше экземпляров 3D-датчика будет необходимо для покрытия большой площади / объема. В показанном примере магнит был в идеальной ориентации для обнаружения обычным планарный датчик Холла (1D). Производительность, обозначенная Рисунок 9 может ухудшиться в тех случаях, когда магнит применяется в в другой ориентации или по сторонам от измерителя.

Это подчеркивает еще одно преимущество 3D-датчика, а именно: способность обнаруживать магнитные поля, которые случайным образом прикладываются к за пределами метра.В случае меньшего счетчика, такого как типичный однофазный жилой электросчетчик, ИС с одним 3D датчиком может хватить для покрытия всего метра. Комбинируя оба плоских и вертикальные элементы Холла, такие устройства, как A1266 от ООО «Аллегро МикроСистемы» способны обнаруживать магнитное вмешательство. на большой площади / объеме и практически без учета ориентация магнита. Это значительно упрощает проектирование системы. и обеспечивает наиболее чувствительное обнаружение несанкционированного доступа, используя наименьшее количество количество датчиков.

Рисунок 9: Покрытие несанкционированного доступа (43%) с помощью одномерного планарного датчика Холла (синий цвет обозначает область обнаружения)

Рисунок 10: Захват несанкционированного доступа (92%) с помощью 3D-датчика Холла (синий цвет обозначает область обнаружения)

Стандарты интеллектуальных счетчиков

По всему миру работает множество организаций. к определению и стандартизации спецификаций интеллектуальных счетчиков. Эти стандарты все чаще включают требование, чтобы счетчики обнаружить вмешательство.Некоторые из этих организаций являются правительственными предприятия, в то время как некоторые из них являются специальными отраслевыми группами. Индивидуальная сетка операторы также могут устанавливать свои собственные стандарты для счетчиков, которые они закупают и развертывают. Когда дело доходит до магнитного вскрытия, уровень детализации в отношении точных спецификаций и испытаний методы сильно различаются от стандарта к стандарту. Таблица 2 представляет собой список некоторых организаций, работающих над определением стандартов для систем умных сетей.

Таблица 2: Промышленные стандарты для интеллектуальных счетчиков

Список литературы

1 Глобальные поставки интеллектуальных измерительных приборов достигнут пика в 131 миллион в год в 2018 г., 11 июля 2013 г., Ричард Мартин, Navigant Research (https: // www.navigantresearch.com/newsroom/global-smart-meter-unit-shipments-will-peak-at-131-million-annually-in-2018)

2 World теряет 89,3 миллиарда долларов из-за краж электроэнергии ежегодно, 58,7 миллиарда долларов на развивающихся рынках, 9 декабря 2014 г., PRNewswire (www.prnewswire.com/news-releases/world-loses-893-billion-to-electricity-theft- ежегодно-587-миллиард на развивающихся рынках-300006515.html), Источник: Northeast Group, LLC (www.northeast-group.com)

3 ФБР: Взломы Smart Meter, вероятно, будут распространяться, 9 апреля 2012 г., Krebs on Security (http: // krebsonsecurity.com / 2012/04 / fbi-smart-meter-hacks-вероятно-to-spread /)

4 ИС датчиков Холла Allegro, Шон Милано, Allegro MicroSystems, LLC (https://www.allegromicro.com/en/insights-and-innovations/technical-documents/hall-effect-sensor-ic-publications / аллегро-эффект-сенсор-икс)

5 A1266 Micropower Ultrasensitive 3D Hall-Effect Switch datasheet, Allegro MicroSystems, LLC (https://www.allegromicro.com/en/products/sense/switches-and-latches/micropower-switches-latches/a1266)


Первоначально опубликовано в EDN China, январь 2016 г.Печатается с разрешения.

Индикаторы магнитного поля

охраняют счетчики коммунальных услуг

Что вы узнаете:

  • Попытка Lotus к 2030 году предоставить LeMans электромобиль с возможностью горячей замены для электромобилей.
  • Успех батареи автопроизводителя NIO модель как услуга (BaaS).
  • Усилия Китая по стандартизации в отношении замены батарей.

Lotus представила исследование дизайна электрического гонщика на выносливость — цель состоит в том, чтобы он участвовал в гонках в Ле-Мане и других трассах в сезоне 2030 года.Среди планируемых нововведений Lotus E-R9 — электродвигатель для каждого колеса и панели кузова, похожие на самолет, которые могут изменять свою форму по мере необходимости, чтобы обеспечить минимальное сопротивление на прямых и максимальную прижимную силу в поворотах.

Из всех предложенных функций наиболее любопытным было то, что инженеры Lotus решили использовать батарею с возможностью горячей замены, которая могла быть заменена бригадой ямы с небольшой механической помощью, аналогично тому, как пополняется топливо.

Концептуальный гоночный автомобиль Lotus ER-9 Le Mans имеет подвижные аэродинамические поверхности и полностью заменяемый аккумулятор.

Во время гонки Ле-Ман автомобиль будет останавливаться для заправки примерно каждые 45 минут, всего около 30 раз. Это означает, что автомобиль должен проехать около 100 миль до дозаправки, чтобы быть конкурентоспособным. Однако технология аккумуляторов продвинулась только до такой степени, что она имеет смысл для более коротких (около 45 минут) гонок, как в текущей серии Formula E. К 2030 году в Lotus считают, что проблема будет решена.

«Плотность энергии аккумуляторов и удельная мощность значительно увеличиваются из года в год.До 2030 года у нас будут смешанные химические батареи, сочетающие в себе лучшее из обоих миров, а также возможность «горячей замены» батарей во время пит-стопов », — сказал Луис Керр, член команды разработчиков E-R9 и директор. разработчик платформы для Lotus Evija, электрического спортивного автомобиля ограниченного производства и первого электромобиля, который будет представлен и произведен компанией.

Представление о том, что автомобиль может быть спроектирован на основе идеи горячей замены аккумуляторов, чтобы обеспечить гораздо более быструю работу ». заправка »не новость.Действительно, в 2013 году Илон Маск продемонстрировал технологию замены аккумуляторов Tesla на своей модели S. Однако, когда Tesla открыла станцию ​​замены аккумуляторов в Калифорнии, они были готовы заменить энергетические элементы автомобиля на полностью заряженные, а не полагаться на быструю зарядку. станций, владельцы отказались от концепции замены батарей. Лишь небольшое количество автомобилей было ввезено для замены аккумуляторов.

Успешный обмен в Китае

Тем не менее, идея, похоже, работает в Китае, крупнейшем рынке электромобилей в мире с 3.1 миллион электромобилей в активном использовании. NIO, публичный автопроизводитель, основанный в 2014 году и базирующийся в Шанхае, успешно внедряет бизнес-модель с заменой батарей. Клиенты китайского бренда могут купить только автомобиль, выбрать BaaS (Battery as a Service) и выбрать лучший аккумулятор для своих нужд: например, 70 кВтч или более новый 100-кВтч.

Замена батареи также повышает вероятность того, что, поскольку потребители не будут владеть батареей — она ​​будет сдаваться в аренду до замены — автопроизводители смогут снизить общую стоимость электромобиля. Аккумуляторы — одна из самых дорогих частей электромобиля. Например, модель подписки NIO BaaS отделяет стоимость батареи от покупной цены своих транспортных средств. Используя модель BaaS, клиенты могут покупать автомобили NIO ES8, ES6 или EC6 без аккумулятора, арендовать аккумуляторы разной емкости и ежемесячно вносить плату за аккумулятор в соответствии с их фактическими потребностями.

Показана аккумуляторная батарея NIO на станции замены аккумуляторов компании.

Программа NIO без аккумуляторов для своей батареи емкостью 70 кВтч может сэкономить покупателям 10 000 долларов на стоимости автомобиля.В настоящее время пакет на 70 кВт · ч стоит около 145 долларов в месяц.

При питании от батареи емкостью 100 кВтч диапазон моделей NIO теперь может достигать 615 км (382 миль). Покупка автомобиля NIO со 100-киловаттной батареей с использованием BaaS приводит к вычету из цены автомобиля 128 000 юаней (19 732 доллара США) с абонентской платой за аккумулятор в размере 1480 юаней (228 долларов США) в месяц.

NIO добилась такого успеха, которого не достиг ни один другой автопроизводитель в мире. Его сервис по замене аккумуляторов электромобилей в Китае, получивший название NIO Power, превзошел 1.1 миллион обменов. NIO также увеличила размер своей сети с заменой батарей до 158 и планирует построить еще 300 в 2021 году, поскольку автопроизводитель подписал несколько соглашений, призванных еще больше увеличить это число.

Например, NIO имеет соглашение с State Grid EV Service, подразделением китайского государственного распределителя электроэнергии, о строительстве 100 станций по всему Китаю и соглашение о стратегическом сотрудничестве с ведущим китайским розничным продавцом мебели Red Star Macalline для совместного строительства Станции зарядки и замены аккумуляторов электромобилей.В соответствии с последним соглашением стороны в этом году совместно построят 60 таких станций.

NIO построила свою первую станцию ​​с заменой батарей в мае 2018 года. Каждая станция имеет пять мест для сменных батарей. Замена разряженных батарей полностью заряженными на станции NIO Power Swap занимает в среднем от трех до пяти минут. Это примерно столько же времени, сколько нужно для заправки бензина на СТО.

Последние новости от NIO

Во время празднования Дня NIO в начале января компания представила свой аккумуляторный блок емкостью 150 кВтч и станцию ​​замены аккумуляторов второго поколения.

В новом аккумуляторном блоке плотность энергии повышена до 360 Втч / кг благодаря гибридному электролиту, композитному аноду из неорганического Si / C и катоду с высоким содержанием никеля с нанопокрытием. Эта батарея увеличит запас хода нового ES8 до 850 км, ES6 до 900 км, EC6 до 910 км и ET7 до 1000 и более км.

Станция замены батарей второго поколения NIO вмещает 13 батарей, что позволяет производить до 312 услуг по замене в день. NIO заявила, что ожидает, что к концу 2021 года количество ее станций по замене батарей в Китае достигнет 500.В настоящее время BaaS охватывает 64 города в Китае, и NIO каждую неделю строит в Китае новую станцию ​​по замене аккумуляторов.

Помимо NIO, BAIC BJEV, подразделение по производству электромобилей Beijing Automotive Group (BAIC) и State Grid EV, китайская государственная электроэнергетическая компания, сотрудничают в бизнесе по замене аккумуляторов с целью совместного создания 100 станции замены аккумуляторов и обслуживающие не менее 10 000 автомобилей с заменяемыми батареями до июня 2021 года.

Роль правительства

Одним из препятствий на полномасштабной попытке широко распространить замену аккумуляторов в Китае является то, что Министерство финансов Китая в этом году сократить субсидии на электромобили на 20%; Стандартная сумма, возмещаемая покупателям в прошлом году, составляла примерно 18 000 юаней (2 800 долларов США).Эта скидка теперь будет снижена примерно до 2220 долларов. Срок прекращения субсидии Пекина — 2022 год.

Чтобы обеспечить безопасный процесс замены батарей, китайское правительство работает над стандартизацией услуг по замене батарей, стремясь установить общие отраслевые стандарты для этой процедуры. Это важно, поскольку китайские производители электромобилей, предоставляющие услуги по замене аккумуляторов, в том числе BJEV и NIO, имеют разные модели аккумуляторов, а это означает, что владельцы электромобилей могут менять свои аккумуляторы только на станциях своего собственного бренда.

Техническое соответствие, необходимое для обслуживания нескольких типов транспортных средств с аккумуляторным питанием, затруднено. Однако ее можно преодолеть, работая с чем-то вроде парка такси, в котором все такси одинаковы.

В результате отраслевые обозреватели ожидают, что увидят, что замена батарей закрепится за роботами-такси и парками с долевым владением.

Разное

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *