Методические указания для выполнения практических работ предмету «Информационно-измерительная техника»

Техническое и профессиональное образование 
УСТЬ-КАМЕНОГОРСКИЙ ВЫСШИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ 
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ 
для выполнения практических работ предмету 
«Информационно-измерительная техника» 
Лабораторная работа №10 
Тема: Счетчик электрической энергии 
Специальность: 7130700 – «Техническая эксплуатация, обслуживание и 
ремонт электрического и электромеханического оборудования (по видам и 
отраслям)» 
г. Усть-Каменогорск
2022 г. 

Лабораторная работа № 10 
Тема «Счетчик электрической энергии» 
Цель работы: 
Изучение принципиальных схем и поверка электронных счетчиков электрической 
энергии методом образцового счетчика, с использованием поверочной установки 
У1134М. 
Используемые аппаратные средства: 
 Установка поверочная У1134М 
 Образцовый трехфазный счетчик У441 класса 0.2 (номинальное напряжение 
220/100 В, номинальный ток 5 А, максимальный ток 7.5 А) 
 Поверяемый счетчик СОЭБ-2ПДР класса 1.0 (номинальное напряжение 220 В, 
номинальный ток 5 А, максимальный ток 50 А) 
 Частотомер Ч3-34 
 Источник постоянного напряжения 12 В для питания телеметрии 
 Вольтметр В7-16 
Краткое описание поверочного стенда: 
Рис.1. Поверочный стенд 

На Рис.1 обозначены: 
1 – поверочная установка У1134М 
2 – поверяемый счетчик электрической энергии СТЭБ-1 
3 – образцовый счетчик электрической энергии У441 (ЦЭ6806) 
4 – частотомер Ч3-34 
5 – источник 12 В для питания телеметрических цепей счетчиков 
19 – вольтметр B7-16 
В состав установки 1 входят: 
6 – фазовращатель 
7 – ваттметры (по одному на каждую фазу) 
8 – вольтметры (по одному на каждую фазу) 
9 – амперметры (по одному на каждую фазу) 
10 – переключатели диапазонов выходного тока (по одному на каждую фазу) 
11 – выключатель источника напряжения установки 
12 – выключатель источника тока установки 
13 – общий выключатель установки 
14 – контрольная лампа работы установки 
15 – регуляторы выходного напряжения (по одному на каждую фазу) 
16 – регуляторы выходного тока (по одному на каждую фазу) 
17 – клеммы для подключения цепей тока поверяемого счетчика 
18 – клеммы для подключения цепей напряжения поверяемого и образцового 
счетчика

Рис.2. Схема соединений силовых цепей стенда 
Рис.3. Подключение телеметрических цепей счетчиков к частотомеру 

Стенд имеет две отдельные токовые цепи, одна из которых включена через токовый 
трансформатор. Образцовый счетчик постоянно работает в диапазоне 5 А, 
независимо от положения переключателя 10. А диапазоны тока, протекающего через 
поверяемый счетчик, можно менять переключателем 10 (Рис.1), например, 0.5, 5, 50 
А. Это сделано специально, чтобы уменьшить погрешность образцового счетчика, 
т.к. он постоянно работает в одной точке, в режиме номинальной мощности. Однако 
за счет этого при изменении диапазонов тока показания частотометра меняются на 
два порядка. При вычислении погрешности показания частотомера надо приводить к 
общему виду. Например, если были получены значения 667 (при 0.5 А, время 
измерения 10 периодов), 668 (5 А, время измерения 1 период) и 6657 (50 А, время 
измерения 1 период), их следует записать как 6670, 6680 и 6657. О выборе времени 
измерения – см. ниже. 
Теория: 
Погрешность поверяемого счетчика определяется в каждой точке по формуле: 
%
100



Nи
Nи
Nр

, 
где Nи – отношение частот для образцового и поверяемого счетчиков при т.н 
идеальных условиях (номинальное значение напряжения, ток 100% от номинального 
значения, коэффициент мощности равен 1.0); 
Nр – отношение частот для образцового и поверяемого счетчика при прочих 
условиях. 
При измерении отношения частот на выходах образцового и поверяемого счетчиков 
возникает погрешность дискретности. Пусть Fо – частота импульсов на выходе 
образцового счетчика, Fп – частота на выходе поверяемого счетчика, и Fо >> Fп. 
Период одного импульса будет: 
Tо = 1 / Fo,
Tп = 1 / Fп
(Tп >> To) 
Если использовать импульсы с выхода образцового счетчика, как метки времени, то 
на одном периоде Tп уложится целое число N импульсов (меток) длительностью Tо.
Однако Tп обычно не кратно Tо. Поэтому, значение N может отличаться от 
соотношения Tо / Tп максимум на единицу. Таким образом, погрешность 
дискретности, выраженная в %, равна: 
%
100
1 

N
ДИСКР

Погрешность дискретности должна быть по крайней мере, на порядок меньше класса 
точности счетчика. Если поверяется счетчик класса 1.5, δ
ДИСКР
должна быть не более 
0.15%. Для этого соотношение частот Fо / Fп, примерно равное числу N, 
отображаемому на частотомере, должно быть, как минимум, 100 / 0.15 ≈ 667. 

Если соотношение частот Fо / Fп меньше, чем необходимо для обеспечения 
приемлемого уровня погрешности дискретности, нужно считать метки времени Tо в 
течение нескольких периодов Tп. На частотомере число периодов Tп (1, 10, 10
2
, 10
3
, 
10
4
) выбирается переключателем «Время измерения». При числе периодов, отличном 
от 1, N увеличивается в 10, 100, 1000 и 10000 раз соответственно, а погрешность 
дискретности – уменьшается в соответствующее число раз. Однако нужно учитывать, 
что с ростом N увеличивается и время измерения. 
Задание: 
1. Изучить принцип действия и режимы работы поверочного стенда (поз. 1 на 
Рис.1). Ознакомиться с органами управления стендом. Изучить схему 
соединений на Рис. 2 (силовые цепи) и Рис.3 (телеметрические цепи). 
2. Изучить принцип действия и режимы работы частотомера Ч3-34 по его 
техническому описанию и инструкции по эксплуатации. Обратить внимание на 
нормирование погрешности при измерении временных параметров сигнала. 
Определить допустимый уровень погрешности дискретности, возникающей 
при измерении соотношения частот сигналов 
3. Убедившись, что ручки регулировки напряжения и тока (поз. 15 и 16 на Рис.1) 
установлены в крайнее левое положение, включить питание стенда 
(выключатель 13 там же), затем включить источники напряжения и тока 
(выключатели 11 и 12) 
4. На крайнем левом переключателе диапазонов тока (10 на Рис.1) установить 
штекер в гнездо, соответствующее 0.5 А. Средней ручкой 15 установить в фазе 
«B» напряжение 220 В, ориентируясь по вольтметру 19. Средней ручкой 16 
установить в фазе «B» ток 0.5 А (ток через образцовый счетчик при этом равен 
5 А, что отображается на среднем амперметре 9). 
5. Установить ручку фазовращателя (6 на Рис.1) в положение, соответствующее 
коэффициенту мощности (cos 
), равному 1 – угол между напряжением и током 
будет равен нулю. При этом показания среднего (включенного в фазу «B») 
ваттметра 7 будут максимальными. Проверить точность установки тока по 
ваттметру: его стрелка должна располагаться на отметке «110». 
6. Включить частотомер (4 на Рис.1) в режим измерения отношения частот 
сигналов А и Б (переключатель «Род работы»). Метки времени брать с входа А. 
Время измерения установить таким, чтобы погрешность дискретности 
измерения была меньше погрешности образцового счетчика. Запустить 
частотомер (кнопкой «Пуск» в ручном режиме, либо включить автоматический 
режим). В блоке интервалов времени, при необходимости, установить нужный 
уровень срабатывания. При запуске частотомера включится индикатор 
«Селектор». Следует ждать, пока он погаснет, а затем – записать полученный 
результат в таблицу (образец таблицы см. ниже). 
7. Ручкой 16 (Рис. 1) убрать ток. Установить переключатель 10 в положение «5 
А». Ручкой 16 установить ток, равный 5 А (по амперметру 9, затем проверить 
точность установки по ваттметру 7, также как в пункте 5 – стрелка ваттметра 
должна располагаться на отметке «110»). Повторить измерение отношения 
частот сигналов с выхода счетчиков (пункт 6). Убрать ток. 

8. Установить переключатель 10 в положение «50 А». Установить ток, равный 50 
А (5 А по амперметру 9, «110» по ваттметру 7). Измерить отношение частот 
сигналов с выхода счетчиков (пункт 6). 
9. Запомнить показания ваттметра 7. Сохраняя ток 50 А, с помощью 
фазовращателя 6 установить коэффициент мощности, равный 0.5 
(соответствующий индуктивной нагрузке). При этом показания ваттметра 7 
уменьшатся в два раза («55»), по сравнению с предыдущим значением. 
Повторить измерение отношения частот сигналов (пункт 6). Убрать ток 
10. Установить переключатель 10 в положение «5 А», установить ток, равный 5 А 
(«55» на ваттметре 7) и измерить отношение частот сигналов (пункт 6). 
11. С помощью фазовращателя 6, вращая ручку в обратную сторону, установить 
коэффициент мощности, равный 0.5 (соответствующий емкостной нагрузке), 
аналогично пункту 9. Измерить отношение частот сигналов (пункт 6). Убрать 
ток. 
12. Установить ток, равный 50 А, и измерить отношение частот сигналов. Убрать 
ток и напряжение ручками 15, 16. Обесточить установку (выключателями 11, 
12 и 13). 
13. Вычислить значение погрешности поверяемого счетчика в полученных точках 
(10, 100, 1000% номинальной мощности) при разных углах фазового сдвига: –
60
, 0, +60 (cos  = 0.5, 1, 0.5) – см. теоретическую часть. Построить графики 
изменения погрешности поверяемого счетчика (три кривые). 
14. Сделать вывод о соответствии поверяемого счетчика ГОСТ Р 52322-2005. 
Составить отчет по лабораторной работе, включающий в себя таблицы 
произведенных измерений и графики погрешностей. Защитить работу. 
Таблица 1. Образец таблицы для записи результатов эксперимента 
δ, %
Ток, А (мощность, % от P
ном
.) 
0.5 (10) 
5 (100) 
50 (1000) 
К
оэ
ф
ф
иц
ие
нт
м
ощ
но
ст
и 
(c
os

) 
0.5 индукт. 
1 
0.5 емкост. 

Рис. 4. Пример графиков, показывающих погрешность счетчика 
На графике обозначены: 
Ксч – класс точности поверяемого счетчика в [%] 
Pтек – текущее значение мощности, измеряемое поверяемым счетчиком 
Pном – номинальное значение мощности для поверяемого счетчика 
cosφ – коэффициент мощности (1.0, 0.5 для индуктивной нагрузки, 0.5 для емкостной 
нагрузки) 
Литература: 
1. ГОСТ 52322-2005. Статические счетчики активной энергии классов точности 1 
и 2. 
2. Ч3-34. Частотомер электронносчетный. Техническое описание и инструкция по 
эксплуатации. Альбом №1. Часть 1 
3. ЦЭ6806. Образцовый трехфазный счетчик. Техническое описание и 
инструкция по эксплуатации. 
4. Счетчики электрической энергии однофазные электронные многотарифные 
СОЭБ-2П. Руководство по эксплуатации. 
5. В7-16. Вольтметр универсальный. Техническое описание и инструкция по 
эксплуатации. Альбом №1.