ĆWICZENIE 19 

BADANIE JEDNOFAZOWEGO LICZNIKA INDUKCYJNEGO ENERGII 

CZYNNEJ 

19.1  Cel ćwiczenia 

Celem  ćwiczenia jest zapoznanie się z budową, działaniem oraz 

metodą sprawdzania jednofazowego licznika indukcyjnego energii 
czynnej. 

19.2 Wprowadzenie 

19.2.1 

Budowa i zasada działania jednofazowego licznika 

indukcyjnego 

Liczniki służą do pomiarów ilości energii. Pomiarów energii dokonuje 

się w celu: 
a) umożliwienia rozrachunku między dostawcami energii elektrycznej i 

jej odbiorcami, 

b) kontroli 

zużycia energii elektrycznej w sieciach 

elektroenergetycznych, zakładach przemysłowych, itp. 
Ze względu na to że na wskazaniach liczników oparte są świadczenia 

pieniężne, budowa i eksploatacja liczników podlega w Polsce przepisom 
Polskiego Komitetu Normalizacji (PKN).

 

Uproszczona budowa ustroju napędowego jednofazowego licznika 

indukcyjnego przedstawiona jest na rys.19.1. 

Tarcza aluminiowa (1) stanowiąca wirnik umieszczona jest w 

szczelinie między rdzeniem napięciowym (2) i rdzeniem prądowym (3). 
Rdzenie wykonane są z blach transformatorowych. Kształty rdzeni są u 
poszczególnych producentów różne. Istnieje jednak ogólna zasada, że 
cewka napięciowa (4) wykonana z cienkich przewodów o dużej liczbie 
zwojów wytwarza strumień magnetyczny (zwany napięciowym) 
przenikający tarczę równolegle do osi tarczy, zaś cewka prądowa (5) 
wykonana z grubych przewodów o małej liczbie zwojów wytwarza 
strumień magnetyczny (zwany prądowym) przenikający tarczę 
dwukrotnie  w przeciwnych kierunkach także równolegle do osi ale w 
innych miejscach niż strumień napięciowy. 

Laboratorium metrologii elektrycznej 

 

70 

1

2 3 4 5

N

S

6

1

12

11

4

2

7

8

5
3

9

10

L

N

~

odbiorca

 

Rys. 19.1. Uproszczona budowa ustroju jednofazowego licznika indukcyjnego; 

1-tarcza aluminiowa, 2-rdzeń napięciowy, 3-rdzeń prądowy, 4-cewka 

napięciowa, 5-cewka prądowa, 6-rnagnes hamujący, 7-bocznik magnetyczny, 

8-zwoje zwarte, 9- zwora do regulacji rezystancji zwojów zwartych, 10- 

chorągiewka hamująca, 11-przekładnia zębata, 12-liczydło 

W rzeczywistości tarczę przenikają nie całe wytworzone strumienie 

magnetyczne, a ich składowe zwane strumieniem napięciowym 
czynnym 

Φ

U

 i strumieniem prądowym czynnym 

Φ

I

. Pozostałe części 

strumieni zamykają przez bocznik magnetyczny. Oba rdzenie prądowy i 
napięciowy umieszczone są blisko brzegu tarczy aluminiowej. Tarcza 
jest osadzona na ułożyskowanej osi połączonej przekładnią zębatą (11) 
z liczydłem (12) o pięciu lub sześciu bębnach cyfrowych (obecnie 
produkowane liczniki wg [1] nie mogą mieć mniej niż sześć  bębnów 
cyfrowych).

 

Strumienie magnetyczne przenikając przez tarczę indukują w niej siły 

elektromotoryczne, które z kolei powodują powstanie w tarczy prądów 
wirowych. Współdziałanie indukowanych prądów wirowych ze 
strumieniami magnetycznymi przesuniętymi względem siebie w 
przestrzeni i w fazie powoduje powstanie momentu napędowego 
wprawiającego tarczę w ruch. Moment ten jest określony wzorem: 

 

 (19.1) 

 

β

sin

I

U

n

n

k

M

Φ

Φ

=

Ćwiczenie 19: Badanie jednofazowego licznika indukcyjnego energii czynnej 

71 

gdzie: k 

 - 

stała zależna od częstotliwości, konduktywności tarczy, 

wymiarów i budowy rdzeni oraz cewek, 

Φ

U

   - strumień napięciowy przenikający przez tarczę, 

Φ

I 

   - 

 

strumień prądowy przenikający przez tarczę, 

 β   - kąt fazowy między strumieniami 

Φ

U

 i 

Φ

I

. 

 

W przybliżeniu strumień napięciowy 

Φ

U

 jest proporcjonalny do 

napięcia U na cewce napięciowej, zaś strumień prądowy  

Φ

I

 do prądu I 

w cewce prądowej. Moment napędowy M

n

 wprawiający tarczę w ruch 

jest więc proporcjonalny do napięcia i prądu: 

 

 (19.2) 

 

β

sin

cUI

M

n

=

Po to, aby moment napędowy był proporcjonalny do mocy czynnej  

(P=UIcos

φ) przepływającej przez licznik musi być spełnione wymaganie 

 

 (19.3) 

φ

β cos

sin

=

czyli 

 

 (19.4) 

φ

β

−

°

= 90

Wymaganie to jest spełnione w idealnym liczniku indukcyjnym. W 

liczniku takim strumień prądowy 

Φ

I

 jest w fazie z wywołującym go 

prądem I, zaś strumień napięciowy 

Φ

U

 opóźnia 

 

się względem napięcia 

U o 90

0

. Wykres wektorowy idealnego licznika indukcyjnego 

przedstawiony jest na rys.19.2.

 

U

ϕ

Φ

U

Φ

Ι

I

β

 

Rys. 19.2. Wykres wektorowy idealnego licznika indukcyjnego 

Laboratorium metrologii elektrycznej 

 

72 

Wykres wektorowy przedstawiony na rys.19.2 nie uwzględnia wpływu 

rezystancji uzwojenia napięciowego, strumieni rozproszenia bocznika 
magnetycznego, strat mocy występujących w rdzeniach (na histerezę i 
prądy wirowe), strat w  tarczy licznika, strat w zwojach zwartych, itp. W 
rzeczywistym liczniku przesunięcie fazowe między strumieniem 
napięciowym 

Φ

U

 przenikającym tarczę a napięciem U jest większe niż 

90

0

, a strumień prądowy 

Φ

I

 przecinający tarczę jest opóźniony o pewien 

kąt względem prądu I. 

Uzyskanie warunku (19.4) możliwe jest dzięki odpowiedniej budowie 

ustroju licznika. Regulacja kąta przesunięcia  β między strumieniami 
czynnymi odbywa się przez przecinanie zwojów zwartych 
umieszczonych na rdzeniu prądowym (regulacja zgrubna) oraz przez 
przesuwanie zwory po szynie regulacyjnej (regulacja precyzyjna). 

Ustrój licznika pozbawiony jest momentu zwracającego (nie ma 

sprężyn), a kąt obrotu organu ruchomego nie jest ograniczony jak w 
miernikach elektrycznych. Dlatego też tarcza wskutek działania 
momentu napędowego obraca się w sposób ciągły. Moment napędowy 
M

n

 równoważony jest momentem hamującym M

h

. Moment hamujący 

uzyskiwany jest za pomocą magnesu trwałego. Magnes powoduje 
powstanie w obracającej się tarczy prądów wirowych, które 
współdziałając ze strumieniem magnetycznym działają hamująco. 
Hamowanie jest proporcjonalne do prędkości obrotowej tarczy 

 

 (19.5) 

ω

h

h

k

M

=

Przy stałym obciążeniu oba momenty M

n

 i M

h

 równoważą się. Tarcza 

obraca się ruchem jednostajnym z prędkością 

 

dt

dn

π

ω

2

=

 (19.6) 

gdzie:   n - liczba obrotów tarczy.  

 

Stąd 

 

∫

∫

=

=

2

1

2

1

2

1

t

t

t

t

n

h

Pdt

k

dt

M

k

n

π

 (19.7) 

Obroty tarczy przekazywane są na liczydło za pośrednictwem 

umieszczonego na osi ślimaka oraz kół  zębatych. Przekładnia kół jest 

Ćwiczenie 19: Badanie jednofazowego licznika indukcyjnego energii czynnej 

73 

dobrana w taki sposób, że licznik wskazuje energię bezpośrednio w 
kWh. Energia zmierzona przez licznik wynosi 

 

 (19.8) 

 

n

c

dn

c

dt

P

A

t

t

L

L

t

t

∫

∫

=

=

=

2

1

2

1

W powyższych rozważaniach nie uwzględniono występowania 

momentu tarcia w łożyskach i liczydle. Moment ten działa hamująco na 
obroty, powinien więc być jak najmniejszy. 

Liczniki mają kompensację momentu tarcia przez wprowadzenie 

dodatkowego momentu napędowego M

k

. Moment ten otrzymuje się 

przez naruszenie symetrii przepływu  strumienia napięciowego 
czynnego 

Φ

U

. W tym celu najczęściej wkręca się w rdzeń napięciowy 

wkręt mosiężny lub umieszcza się w szczelinie powietrznej blaszkę 
mosiężną lub miedzianą. Strumień przechodzący przez wkręt lub 
blaszkę opóźnia się względem pozostałej części strumienia 

Φ

U

. W 

efekcie powstaje dodatkowy moment napędowy. Moment ten jest 
proporcjonalny do kwadratu napięcia cewki napięciowej. 

Przy wzroście napięcia sieci moment M

k

 może przyjąć tak dużą 

wartość, że uruchomi tarczę licznika mimo, że przez cewkę prądową nie 
płynie prąd. To zjawisko nazywane biegiem jałowym licznika jest 
zjawiskiem niepożądanym. Aby temu zapobiec licznik wyposażony jest 
w chorągiewkę hamującą. Jest nią wygięty kawałek drutu stalowego 
umocowany prostopadle do osi organu ruchomego. Kiedy tarcza obraca 
się, wolny koniec drutu przesuwa się obok stalowej blaszki (języczka) 
przymocowanej do rdzenia i namagnesowanej przez strumień 
rozproszenia obwodu napięciowego. Blaszka przyciąga drut stalowy i 
hamuje tarczę. Moment hamujący zależy od napięcia tak samo jak 
moment dodatkowy M

k

. Zapewnia to skuteczne działanie chorągiewki 

hamującej. 

Przy obciążeniu licznika hamowanie chorągiewki nie zmienia średniej 

prędkości tarczy, gdyż przy zbliżaniu się chorągiewki do języczka 
następuje przyspieszenie ruchu obrotowego, a przy oddalaniu 
opóźnienie. Chorągiewka powinna być tak umocowana, aby przy 
zatrzymanej tarczy czerwony znak na tarczy był widoczny w okienku 
licznika. 

W liczniku poza momentem hamującym pochodzącym od magnesu 

trwałego występują dodatkowe momenty hamujące. Strumienie 

Φ

u

 i 

Φ

I

 

wytwarzają podobnie jak magnes trwały prądy wirowe, które 
współdziałając z własnymi strumieniami magnetycznymi dają dodatkowe 

Laboratorium metrologii elektrycznej 

 

74 

momenty hamujące. Momenty te zależą od kwadratu strumieni czynnych 
i prędkości obrotowej tarczy. 

Wpływ dodatkowego momentu hamującego pochodzącego od 

strumienia napięciowego jest stosunkowo łatwy do skompensowania. 
Moment ten zmienia się w normalnych warunkach pracy nieznacznie, 
gdyż napięcie U w sieci niewiele się zmienia. Kompensacja tego 
momentu odbywa się przez odpowiednie ustawienie magnesu trwałego. 

Wpływ dodatkowego momentu hamującego pochodzącego od 

strumienia prądowego jest znacznie trudniejszy do skompensowania. 
Prąd I w liczniku, a tym samym strumień 

Φ

I

  zmieniają się podczas pracy 

licznika w znacznych granicach. Licznik konstruowany jest tak, aby 
strumień prądowy był znacznie mniejszy niż pozostałe strumienie 
magnetyczne. Dalszą korekcję wpływu dodatkowego momentu 
hamującego pochodzącego od strumienia prądowego uzyskuje się 
przez konstruowanie bocznika magnetycznego tak, aby bocznik nasycał 
się już przy stosunkowo małych prądach I. Wtedy strumień bocznika 
wzrasta wolniej, zaś strumień czynny 

Φ

I

 a tym samym moment 

napędowy M

n

 wzrasta szybciej niż prąd I. 

Na rys.19.3 przedstawiono przykładową krzywą  błędów prawidłowo 

wyregulowanego jednofazowego licznika indukcyjnego.  

%I

n

δ [%]

2

1

−1

−2

100

200

300

400

500

 

Rys. 19.3. Krzywa błędów jednofazowego licznika indukcyjnego w zależności 

od zmian obciążenia 

 

Przy prądach mniejszych od 10 % I

n

  błąd 

δ jest dodatni, gdyż 

dodatkowy moment napędowy M

k

 mający na celu skompensowanie 

tarcia  jest większy od momentu tarciowego M

t

. W zakresie 30-60°% I

n

 

błąd jest ujemny z powodu małej wartości przenikalności magnetycznej 
w rdzeniu prądowym. Dla większych obciążeń licznika w zakresie 60-

Ćwiczenie 19: Badanie jednofazowego licznika indukcyjnego energii czynnej 

75 

200% I

n

 przenikalność wzrasta i błąd jest dodatni. Przy dalszym 

wzroście obciążenia (do około 350% I

n

) błąd zmienia znak na ujemny na 

skutek dominującego wpływu dodatkowego momentu hamującego 
pochodzącego od czynnego strumienia prądowego. Dla obciążenia 
około 400% I

n

  błąd jest znowu dodatni na skutek nasycenia bocznika 

magnetycznego rdzenia prądowego, co powoduje wzrost momentu  
napędowego. Dla obciążeń powyżej 500% I

n

 wszystkie środki 

kompensacji są wyczerpane, zaś  błąd ma wartość ujemną rosnącą ze 
wzrostem obciążenia. 

19.2.2 

Wybrane wymagania PKN i badania dotyczące 
jednofazowych: liczników energii czynnej 

19.2.2.1 Uwagi ogólne 

Obowiązująca norma [1] rozróżnia następujące rodzaje badań:  
a) badania  pełne umożliwiające wyczerpującą ocenę konstrukcji, 

właściwości i wykonania licznika; badania te wykonuje się w celu 
oceny nowych konstrukcji, okresowej kontroli (co najmniej raz na dwa 
lata) lub w przypadku wprowadzenia zmian konstrukcyjnych albo 
materiałowych, mogących mieć wpływ na jakość liczników. 

b) badania niepełne polegające na sprawdzeniu, czy w wykonaniu nowo 

wyprodukowanych liczników nie popełniono przypadkowych błędów: 
badania te wykonuje się przy odbiorze technicznym produkcji 
wewnątrz zakładu. 
Oprócz [1] obowiązuje norma [2], którą należy stosować przy 

odbiorze nowych liczników produkowanych seryjnie i uprzednio 
sprawdzonych już na zgodność z wymaganiami wg [1]. 

Użytkowane liczniki podlegają obowiązkowi okresowego sprawdzania 

tzw. legalizacji przez upoważnione przez Główny Urząd Miar instytucje. 
Sposób sprawdzenia podaje instrukcja Prezesa PKNMiJ [4]. Okresy 
ważności legalizacji liczników użytkowych [3] są następujące: 
a) 5 lat dla liczników transformatorowych (przekładnikowych) do 

pomiarów półpośrednich i pośrednich oraz dla liczników o mocy 
znamionowej ponad 30 kW, 

b) 20 lat dla liczników energii elektrycznej do pomiarów bezpośrednich 

prądu jednofazowego produkcji Zakładów "MERA-PAFAL" 
oznaczonych znakiem fabrycznym A52, 

c)  15 lat dla innych liczników nie wyszczególnionych w pkt a i b . 

Norma [1] dotyczy liczników indukcyjnych energii czynnej klasy 0,5; 1 

i 2. Uprzednio obowiązująca norma obejmowała również liczniki klasy 3. 
Liczniki tej klasy są w dalszym  ciągu użytkowane. Przepisy [3] w 
postanowieniach przejściowych ustalają że liczniki zalegalizowane przed 

Laboratorium metrologii elektrycznej 

 

76 

25 września 1982r. mogą być nadal legalizowane, jeżeli odpowiadają 
przepisom na podstawie których zostały zalegalizowane (instrukcja 
Prezesa PKNMiJ [4]

 

precyzuje,  że liczniki klasy dokładności 3 

dopuszcza się przejściowo do legalizacji o ile wyprodukowane zostały 
przed dniem 1 lipca 1975). 

19.2.2.2 Oględziny 

Podczas oględzin licznika należy sprawdzić: 

1) czy zgłoszony do sprawdzenia licznik jest zgodny ze świadectwem 

typu zatwierdzonego lub też jest sprowadzony z zagranicy na 
podstawie zezwolenia Prezesa PKN, 

2) czy  osłona licznika i skrzynki zaciskowej oraz mechanizm nie są 

uszkodzone, 

3)  czy obudowa i wnętrze licznika są czyste, 
4) czy połączenia elektryczne są zgodne ze schematem podanym na 

osłonie skrzynki zaciskowej, 

5) czy istnieje możliwość takiego plombowania, aby dostęp do wnętrza 

licznika możliwy był tylko po zerwaniu plomb, 

6) czy  połączenia osłony i skrzynki zaciskowej z podstawą licznika, 

uniemożliwiające manipulacje wewnątrz zaplombowanego licznika są 
szczelne. 

 

 

19.2.2.3 Wytrzymałość elektryczna izolacji 

Do sprawdzenia wytrzymałości elektrycznej izolacji używa się 

transformatora probierczego o mocy nie mniejszej niż 500 V-A. 

Wszystkie obwody licznika za wyjątkiem obwodów pomocniczych o 

napięciu znamionowym nie przekraczającym 40 V powinny wytrzymać 
względem metalowej obudowy licznika napięcie przemienne o wartości 
skutecznej 2 kV i częstotliwości 50 Hz.

 

Izolacja pomiędzy obwodem prądowym a obwodem napięciowym 

powinna wytrzymać napięcia przemienne o wartości skutecznej 600 V i 
częstotliwości 50 Hz lub równe podwójnemu napięciu znamionowemu, 
jeżeli jest ono wyższe niż 300 V. Zwora łącząca obwód napięciowy z 
obwodem prądowym w liczniku bezpośrednim powinna być rozwarta.  

19.2.2.4 Moc rozruchu 

Wirnik licznika powinien ruszać i kontynuować ruch obrotowy przy 

napięciu znamionowym, częstotliwości znamionowej, współczynniku 
mocy równym jedności i obciążeniu podanym w tabl.19.1. 

 
 
 

Ćwiczenie 19: Badanie jednofazowego licznika indukcyjnego energii czynnej 

77 

Tablica 19.1  

Obciążenie w procentach prądu 

znamionowego dla liczników klasy 

Rodzaj licznika 

0,5 1  2  3 

Liczniki jednotaryfowe bez 
urządzenia do blokady ruchu 
wstecznego 

 

0,3 

 

0,4 

 

 

0,5 

 

0,75 

Wszystkie inne liczniki 

0,4 

0,4 

0,5 

 

 

Sprawdzenie rozruchu polega na obciążeniu licznika prądem jak w 

tabl. 19.1 i obserwacji wirnika. Wirnik licznika powinien się obracać i 
wykonać co najmniej jeden pełny obrót. Podczas próby może się 
obracać tylko jeden bęben liczydła. 

19.2.2.5 Bieg jałowy  

Sprawdzenie biegu jałowego polega na obserwacji ruchu wirnika przy 

braku prądu w obwodzie prądowym licznika i zmianie napięcia w 
zakresie od 80% do 110% U

n

    (U

n

 – napięcie znamionowe licznika). 

Wirnik może wykonać najwyżej jeden obrót i powinien zatrzymać się tak, 
aby barwny znak na tarczy licznika znalazł się w oknie tabliczki. 
Podczas próby  dopuszczalne jest obracanie się tylko jednego bębna 
liczydła.

 

19.2.2.6 Błąd podstawowy 

Błąd podstawowy licznika wyznaczony w warunkach odniesienia nie 

powinien przekraczać wartości podanych w tabl. 19.2. 

 Tablica 19.2 

Dopuszczalny błąd w % dla licznika 

klasy 

Wartość prądu 

obc. licznika 

Współczynnik 

mocy cos 

φ 

0,5 1 2 3 

5% I

n

 1 

±1 

±1, 

5 

±2,5 

±3,5 

od 10% I

n 

do I

max

  1 

±0,5 ±1 ±2 ±3 

10% I

n 

 

0,5 

ind.  ±1,3 ±1,5 ±2,5 ±3,5 

od 20% I

n

 do I

max

 0,5 

ind. ±0,8 ±1 ±2 ±3 

10% I

n

 0,8 

poj. 

±1,3 

±1,5 

- 

- 

od 20% I

n

 do I

max

 0,8 

poj.  ±0,8 ±1  - 

- 

 
 
 
 

 

 

 

Laboratorium metrologii elektrycznej 

 

78 

Występujący w tablicy 19.2 symbole oznaczają odpowiednio:  
I

n

 - prąd znamionowy licznika (powinien być podany na tabliczce 

znamionowej licznika). Dla liczników bezpośrednich prąd ten 
powinien wynosić 5; 10; 15; 20; 25; 30; 40 lub 50 A, zaś dla 
liczników włączanych przez przekładniki prądowe 1; 2,5; 3 lub 5 A, 

I

max

- prąd maksymalny licznika. Wartość tego prądu powinna być równa 

125% I

n

 (gdy na tabliczce znamionowej nie ma podanej wartości 

prądu I

max

 to na1eży przyjąć  I

max

 =  I

n

, ) lub całkowitej krotności 

prądu znamionowego. 

Przy badaniach pełnych błąd podstawowy licznika wyznacza się dla 

następujących obciążeń (napięcie zasilania równe napięciu 
znamionowemu): 
a) cos

φ = 1,  I = 5%; 10%, 20%, 50%, 100%, 200% I

n

 do I

max

 

b) cos

φ = 0,5 ind., I = 10%, 20%, 50%, 100%, 200% I

n

 do I

max

 

Norma [1] zaleca wyznaczenie błędu podstawowego licznika metodą 

pomiaru mocy i czasu. Dopuszcza się inne metody pomiarowe 
gwarantujące określenie rzeczywistej wartości energii z błędem nie 
przekraczającym 1/5 wartości granicy błędu licznika ustalonego dla jego 
klasy dokładności. Przy określaniu błędów metodą pomiaru mocy i 
czasu, moc należy mierzyć watomierzem co najmniej klasy 0,5 
natomiast napięcie i prąd należy kontrolować przyrządami co najmniej 
kl. 0,5. Czas odpowiadający wykonaniu przez wirnik określonej liczby 
obrotów należy mierzyć z dokładnością do 0,05 s. 

Jeżeli przy badaniu pełnym niektóre wartości błędów wykraczają 

poza granice określone w tabi.19.2 dopuszcza się przesunięcia 
wszystkich punktów charakterystyki o jednakową wartość podana w 
tabl.19.3. Jeżeli przy takim przesunięciu charakterystyki określone w 
tabl.19.2 znajdą się w granicach dopuszczalnych to wynik badania 
uznaje się jako dodatni. 

Tablica 19.3 

Klasa licznika 

0,5 

1 

2 

3 

Dopuszczalne przesuniecie punktów 
charakterystyki  błędów w %   

 

±0,3 

 

±0,5 

 

±1,0 

 

±1,5 

Przy badaniach niepełnych norma [1] dopuszcza metody pomiaru 

błędów podstawowych umożliwiające szybką ocenę jakości licznika z 
błędem pomiaru nie przekraczającym 1/4 wartości granicy błędu licznika 
w jego klasie dokładności. Błędy podstawowe wyznacza się dla 
obciążeń (U = U

n

): 

a) cos

φ = 1, I = 10%, 100 I

n

, I

max

; 

b) cos

φ= 0,5 ind. I = 100% I

n

 

Ćwiczenie 19: Badanie jednofazowego licznika indukcyjnego energii czynnej 

79 

Przepisy wymagają, aby przy badaniach pełnych przed pomiarami 

licznik był włączony na napięcie znamionowe na: 
4 h - dla liczników klasy 0,5,  
2 h - dla liczników klasy 1, 
1 h - dla liczników klasy 2.

 

Obwód prądowy licznika należy włączyć przed każdym pomiarem na 

czas nie krótszy niż 2 min., przy czym  obwód ten powinien być 
podłączony przewodem miedzianym o takim przekroju, dla którego 
gęstość prądu przy obciążeniu maksymalnym nie przekracza 3 A/mm

2

. 

Przy badaniach niepełnych obwód napięciowy licznika powinien być 

zasilany napięciem znamionowym na co najmniej 1/2 h przed 
rozpoczęciem pomiarów.  

19.2.3 Metody sprawdzania liczników 

19.2.3.1 Metoda pomiaru mocy i czasu 

Metoda pomiaru mocy i czasu polega na pomiarze mocy obciążenia 

licznika za pomocą watomierza i jednoczesnym pomiarze czasomierzem 
(stoperem) czasu odpowiadającego obranej liczbie obrotów tarczy 
licznika. Ze względu na dokładność pomiaru energii a także 
wyeliminowanie błędu subiektywnego jaki powstaje przy ręcznym 
pomiarze czasu, zaleca się do pomiaru stosować elektroniczny 
czasomierz kwarcowy sterowany specjalnym urządzeniem z głowicą 
fotoelektryczną, które zapewnia programowanie pomiaru czasu 
określonej liczby obrotów tarczy. 

Sprawdzenia jednofazowego licznika energii czynnej dokonuje się w 

układzie przedstawionym na rys.19.4. 

Układ regulacji

toru prądowego

Układ regulacji

toru

napięciowego z

przesuwnikiem

fazowym

A

W

V

Licznik

Aparatura pomiarowa

L

o

o

L

R

zasilanie

 

Rys. 19.4. Układ do sprawdzenia jednofazowego licznika  energii czynnej 

Laboratorium metrologii elektrycznej 

 

80 

Układ charakteryzuje się rozdzieleniem obwodu napięciowego i 
prądowego. Pozwala to na łatwą regulację obciążenia. Układ ma 
przesuwnik fazowy umożliwiający przesunięcie fazowe prądu względem 
napięcia. Do pomiaru mocy służy watomierz, zaś woltomierz i 
amperomierz służą do kontrolowania napięcia i natężenia prądu. Obwód 
napięciowy i prądowy połączone są ze sobą w celu uniknięcia różnicy 
potencjałów między cewką prądową i cewką napięciową watomierza. 
Błąd względny licznika określa się ze wzoru: 

 

%

100

⋅

−

=

r

r

n

t

t

t

δ

 (19.9) 

gdzie:   t

r

   - czas mierzony czasomierzem w s dla N obrotów wirnika 

przy stałym obciążeniu P, 

 

t

n

   - czas znamionowy w s dla N obrotów wirnika obliczony wg 

wzoru: 

 

C

P

N

t

n

⋅

⋅

⋅

=

6

10

6

,

3

 (19.10) 

gdzie:   N   - obrana całkowita liczba obrotów wirnika,  

P   - moc w watach, 
C   - stała licznika w obr/kWh. 

 

Dokładność pomiaru metodą mocy i czasu zależy nie tylko od 

dokładności pomiaru mocy P, czasu t

r

 i doboru liczby obrotów N, ale 

również od stałości obciążenia w czasie trwania pomiaru.  

19.2.3.2 Metoda sprawdzenia za pomocą licznika kontrolnego 

 Metoda sprawdzania za pomocą licznika kontrolnego polega na 

porównaniu wskazań licznika sprawdzanego ze wskazaniami licznika 
kontrolnego. Zaletą metody jest możliwość dokładnego pomiaru nawet 
przy wahaniach obciążenia. Licznikiem kontrolnym jest licznik specjalnej 
konstrukcji pozwalający odczytać na podziałce i liczydle zużycie energii 
lub obroty tarczy z dużą dokładnością, np. 0,01 obrotu tarczy. Liczniki 
kontrolne wyposażone są w mechanizm uruchamiany przyciskiem 
(elektrycznie lub mechanicznie) pozwalającym na uruchomienie i 
zatrzymanie tarczy licznika.

 

Błędy licznika badanego wyznacza się w układzie jak w metodzie 

pomiaru mocy i czasu z tym, że licznik kontrolny zastępuje w tym 
przypadku watomierz i czasomierz. Pomiar polega na odliczeniu obranej 
liczby obrotów tarczy licznika sprawdzanego.  

Ćwiczenie 19: Badanie jednofazowego licznika indukcyjnego energii czynnej 

81 

19.2.3.3 Metoda synchroniczna  

Metoda synchroniczna sprawdzania licznika polega na porównaniu 

prędkości obrotowej tarcz licznika sprawdzanego i licznika przyjętego za 
wzorcowy. Za licznik wzorcowy przyjmuje się licznik o takich samych 
danych co licznik sprawdzany; powinien on być jednak dokładnie 
wyregulowany i sprawdzony z nałożoną osłoną.

 

Metoda synchroniczna jest dogodna przy jednoczesnym sprawdzaniu 

większej liczby liczników (15 do 20 szt.) tego samego typu i o tych 
samych danych znamionowych. Przy badaniu obwody prądowe 
wszystkich liczników łączy się szeregowo, a napięciowe równolegle. Po 
nastawieniu obciążenia, przy  którym liczniki mają być  sprawdzane, 
wyłącza się prąd i napięcie. Nastawia się barwne znaki na tarczach 
liczników tak, aby znajdowały się one w jednakowych położeniach 
(położenie początkowe). Następnie włącza się prąd i napięcie i obserwu-
je ruch tarcz wszystkich liczników, bacząc na to, czy tarcze obracają się 
zgodnie (synchronicznie) i czy któryś z liczników zbytnio nie przyspiesza 
lub opóźnia swego ruchu, co mogłoby spowodować różnicę o cały (lub 
prawie cały) obrót w stosunku do innych liczników. 

Po odliczeniu obranej liczby obrotów tarczy licznika wzorcowego 

wyłącza się prąd i napicie i porównuje położenie znaków tarcz liczników 
sprawdzanych (położenie końcowe) z położeniem znaku na tarczy 
licznika wzorcowego. Kąty przesunięcia barwnych znaków tarcz 
liczników sprawdzanych względem znaku tarczy licznika wzorcowego są 
miarą błędów.  

19.2.3.4  Metoda bezpośredniego odczytania wskazań 

Metoda bezpośredniego odczytywania wskazań polega na po-

równaniu wskazań odczytanych na liczydłach licznika sprawdzanego ze 
wskazaniem liczydła licznika przyjętego za wzorcowy. Licznik 
sprawdzany i wzorcowy mierzy tą samą ilość energii. 

Metodę tą stosuje się do sprawdzenia równoczesnego większej liczby 

liczników jednakowych, bądź różnych typów i różnych stałych licznika, 
lecz o jednakowych wartościach znamionowych prądów i napięć. 

Przepisy wymagają bardzo częstego sprawdzania licznika 

wzorcowego (1 raz na 2 tygodnie).  

19.2.3.5 Metoda impulsowa 

Zasada metody impulsowej sprawdzania liczników polega na 

określeniu odcinka czasu założonej liczby obrotów (1 lub 2 obroty) 
wirnika licznika sprawdzanego przez porównanie go z liczbą impulsów o 
określonym czasie trwania, pochodzących z nadajnika impulsów, w który 
wyposażony jest licznik przygotowany jako wzorcowy. 

 

Laboratorium metrologii elektrycznej 

 

82 

19.2.4 Liczniki energii elektrycznej z nadajnikiem impulsów  

Klasyczne liczniki indukcyjne wymagają bezpośredniego odczytu 

wskazań z liczydła w celu obliczenia należnych opłat za korzystanie z 
energii elektrycznej. Obecnie budowane są już liczniki indukcyjne 
wyposażone w nadajnik impulsów. Tarcza takiego licznika zawiera na 
obwodzie otwory przez które przechodzi światło z diody 
elektroluminescencyjnej do fototranzystora. Przy obracaniu tarczy 
powstają impulsy, które po odpowiednim uformowaniu pozwalają na 
przeprowadzenie zdalnych pomiarów i na bieżącą kontrolę poboru 
energii elektrycznej. 

19.3  Program ćwiczenia 

19.3.1 Wyznaczyć stałą licznika i sprawdzić ją ze stałą licznika podaną 

na tabliczce znamionowej. Stałą licznika wyznaczyć przez 
narysowanie schematu kinematycznego przekładni.  

19.3.2 Wyznaczyć błędy licznika dla następujących obciążeń:  

a) 

U = U

n

, cos

φ = 1, I = 5%, 10%, 20%, 50%, 100%, 200% I

n

,

 

b) 

U = U

n

, cos

φ = 0,5 ind. , I=10%, 20%, 50%, 100%, 200% I

n

. 

19.3.3 Sprawdzić, czy licznik spełnia wymagania PN odnośnie rozruchu. 

19.3.4 Sprawdzić, czy licznik spełnia wymagania PN odnośnie biegu 

jałowego. 

19.4  Wskazówki do wykonania ćwiczenia i sprawozdania  

Sprawdzenia licznika należy dokonać w układzie przedstawionym na 

rys. 19.5.  

V

W

A

L

1

L

2

L

3

L

4

PF

Tr1

R

r

Tr2

At

~ 220V

L

 

Rys. 19.5. Układ do sprawdzania liczników; PF -przesuwnik fazowy,  

Tr1-transformator 220V/600V, Tr2-transformator 220V/3V,  

At -autotransformator, R -rezystor do regulacji napięcia licznika. 

Ćwiczenie 19: Badanie jednofazowego licznika indukcyjnego energii czynnej 

83 

Układ charakteryzuje się rozdzieleniem obwodu napięciowego i 

prądowego. Pozwala to na łatwą regulację obciążenia, cos

φ oraz na 

niewielkie zużycie energii przy pomiarze. Obwód napięciowy zasilany 
jest z sieci przez przesuwnik fazowy pozwalający na regulację fazy bez 
zmieniania wartości napięcia. Rezystor R służy do dokładnego 
nastawienia napięcia. Obwód prądowy zasilany jest z sieci przez 
autotransformator regulacyjny oraz przez transformator obniżający 
napięcie sieci do kilku woltów. 
Błąd całkowity δ

c

 pomiaru energii wyraża się wzorem: 

 

 (19.11) 

n

r

t

p

c

δ

δ

δ

δ

δ

+

+

+

=

gdzie:  

δ

p

 – błąd pomiaru mocy watomierzem wyznaczony ze wzoru: 

 

α

α

δ

max

⋅

= klasa

p

 (19.12) 

δ

t

 – błąd pomiaru czasu wyznaczony wzorem: 

 

%

100

⋅

∆

=

t

t

t

δ

 (19.13) 

przy czym: ∆t – błąd bezwzględny użytego czsomierza, 

 

t – czas zliczania N obrotów tarczy. 

δ

r

 – błąd związany ze skończoną reakcją osoby zliczającej obroty 

tarczy i wyznaczony ze wzoru: 

 

%

100

⋅

∆

=

t

t

r

r

δ

 (19.14) 

δ

n

 – błąd związany z niestabilnością prądu i napięcia. 

 

Przy pomiarze czasu za pomocą urządzenia wyposażonego w 

głowicę fotoelektryczną można przyjąć błąd δ

r

 = 0. Przy pomiarze czasu 

stoperem można przyjąć ∆t

r

 = 0,1 s. 

Przy sprawdzaniu licznika należy stabilizować prąd i napięcie (a tym 

samym moc wskazywaną przez watomierz) w takim stopniu, aby błąd δ

n

 

był do pominięcia. Przy założeniu,  że błąd  δ

n

 jest do pominięcia, 

otrzymać można z powyższych równań warunek określający czas 
pomiaru: 

Laboratorium metrologii elektrycznej 

 

84 

 

(

)

α

α

δ

max

%

100

⋅

−

⋅

∆

+

∆

≥

klasa

t

t

t

r

 (19.15) 

Liczbę obrotów przy mocy P

0

 = I

0

 · U

0

 ustala się ze wzoru: 

 

6

0

10

6

,

3

⋅

⋅

⋅

=

t

C

P

n

 (19.16) 

Przy badaniu licznika nie należy zliczać obrotów w ciągu określonego 

czasu, lecz należy czasomierzem zmierzyć czas potrzebny na 
wykonanie N pełnych obrotów tarczy licznika. 

Wyjaśnienia wymaga sposób ustawienia na przesuwniku fazowym 

fazy odpowiadającej cos

φ=1 i cosφ=0,5 ind. Jako przesuwnik stosuje się 

zahamowany silnik indukcyjny pierścieniowy. Do uzwojenia stojana 
doprowadza się napięcie trójfazowe. Z uzwojenia zahamowanego 
wirnika otrzymuje się prąd, którego przesunięcie fazowe względem 
doprowadzonego do stojana napięcia zależy od przestrzennego 
położenia uzwojenia wirnika w stosunku do uzwojenia stojana. 

Podziałka kątowa umieszczona na wale wirnika przesuwnika 

fazowego określa kąt umowny. Kąt na podziałce równy zero nie 
odpowiada cos

φ=1. 

Ustalenia cos

φ=1 należy dokonać przy użyciu watomierza. Obracając 

pokrętłem przesuwnika należy ustalić takie położenie wirnika w 
przesuwniku fazowym, przy którym watomierz ma największe 
odchylenie wskazówki (przy stałej wartości prądu i napięcia). Ustalenie 
cos

φ=0,5 polega na takiej zmianie przesunięcia fazowego, przy którym 

watomierz wskazuje połowę wskazania występującego przy cos

φ=1. 

Przesunięcie ma charakter indukcyjny, jeżeli po nastawieniu za 

pomocą przesuwnika fazowego cos

φ=0 (wskazanie watomierza równe 

zero) zwieranie krótkim przewodem zacisków prądowych watomierza 
powoduje ujemne odchylenie jego wskazówki. Zjawisko to wyjaśnia 
wykres wskazowy przedstawiony na rys. 19.6b odnoszący się do układu 
przedstawionego na rys. 19.6a. 

Przy każdej zmianie watomierza, amperomierza, bądź zmianie 

zakresów przyrządów należy przesunięcie fazowe ustawiać ponownie z 
uwagi na włączenie do obwodu innych rezystancji i reaktancji. 

Ćwiczenie 19: Badanie jednofazowego licznika indukcyjnego energii czynnej 

85 

I

I

I

cp

I

z

U

∆U

cp

∆U

cp

U

I

I

cp

I

z

a)

b)

 

Rys. 19.6. a) schemat układu do wyznaczenia charakteru przesunięcia 

fazowego pomiędzy prądem a napięciem w cewkach watomierza: I

z

 –prąd w 

przewodzie zwierającym, I

CP

 –prąd w cewce prądowej watomierza, ∆U

CP

 –

napięcie na zaciskach prądowych watomierza: b) wykres wskazowy dla 

rysunku a) w przypadku indukcyjnego przesunięcia fazowego między I i U. 

 
W sprawozdaniu należy podać:  

a) spis aparatury, 
b) schemat kinematyczny przekładni licznika wraz z obliczeniem stałej 

licznika C, 

c) schemat układu pomiarowego,  
d)  tabele wyników i obliczeń, 
e) wykres błędów licznika w zależności od obciążenia, 
f) błąd całkowity pomiaru przy sprawdzaniu licznika, 
g) wnioski dotyczące spełnienia przez licznik wymagań PKN, 
h)  uwagi i wnioski do ćwiczenia. 

19.5  Zagadnienia do samodzielnego przygotowania  

19.5.1 Zasada działania mierników indukcyjnych.  

19.5.2 Szczegółowa budowa licznika indukcyjnego. 

19.5.3  Wykres wektorowy rzeczywistego licznika indukcyjnego. 

19.5.4  Budowa licznika indukcyjnego trójfazowego. 

19.5.5 Wpływ temperatury na licznik indukcyjny. 

19.5.6 Zasada działania licznika elektronicznego. 

Laboratorium metrologii elektrycznej 

 

86 

19.6 Literatura 

1. PN-87/E-06504 Liczniki energii elektrycznej. Liczniki indukcyjne 

energii czynnej klasy 0,5; 1 i 2. Wymagania i badania. 

2. PN-88/E-04222 Liczniki indukcyjne energii elektrycznej. Badania 

odbiorcze. 

3. Zarządzenie nr 42 Prezesa Polskiego Komitetu Normalizacji, Miar i 

Jakości z dnia 12 czerwca 1981r. w sprawie ustalenia przepisów o 
użytkowych licznikach energii elektrycznej prądu przemiennego 
(Dziennik Normalizacji i Miar nr 10 z 1981r.). 

4. Instrukcja nr 5 Prezesa Polskiego Komitetu Normalizacji Miar i 

Jakości z dnia 16 lipca 1981r. o sprawdzaniu narzędzi do pomiaru 
energii elektrycznej (Dziennik Normalizacji i Miar nr 25 z 1981 r.). 

5. Jellonek A. i inni: Podstawy metrologii elektrycznej i elektronicznej. 

PWN. Warszawa 1980. 

6. Metal A., Żuchowski A.: Mierniki elektryczne. Obliczanie i konstrukcja.  

PWN Warszawa - Poznań 1969. 

7.  Chwaleba A., Poniński M., Siedlecki A.: Metrologia elektryczna. WNT, 

Warszawa 1975. 

8. Barański A.: Sprawdzanie i legalizacja narzędzi do pomiarów 

wielkości elektrycznych. WNT, Warszawa 1975.