Energijos skaitiklių tipai ir kaip jie veikia
Energijos skaitiklis arba vatvalandių skaitiklis yra elektros prietaisas, matuojantis vartotojų sunaudotą elektros energiją. Komunalinių paslaugų įmonės yra vienas iš energetikos sektorių, kurie montuoja šiuos skaitiklius įvairiose vietose, pavyzdžiui, namuose, pramonės įmonėse, organizacijose, komerciniuose pastatuose ir kt., kad atsiskaitytų už apkrovų, tokių kaip šviestuvai, ventiliatoriai, šaldytuvai ir kita buitinė technika, sunaudotą elektros energiją.
Pagrindinis galios vienetas yra vatas, matuojamas vatmetru. Vienas kilovatas lygus tūkstančiui vatų. Jei per valandą sunaudojamas vienas kilovatas, sunaudojamas vienas energijos vienetas. Todėl energijos skaitiklis matuoja greitąją įtampą ir srovę, apskaičiuoja jų sandaugą ir pateikia momentinę galią. Ši galia integruojama per tam tikrą laiko intervalą, kad būtų gauta per tą laikotarpį sunaudota energija.
Energijos skaitiklių tipai
Energijos skaitikliai skirstomi į dvi pagrindines kategorijas, tokias kaip:
Elektromechaninis indukcinis matuoklis
Elektroninis energijos skaitiklis
Atsižvelgiant į šiuos veiksnius, elektros energijos skaitikliai skirstomi į du tipus:
Ekrano tipas yra analoginis arba skaitmeninis matuoklis.
Matavimo taškų tipai: antrinis perdavimas, tinklas, vietinis ir pirminis paskirstymas.
Galutinis pritaikymas, pavyzdžiui, komercinis, pramoninis ir buitinis
Technologiniai aspektai, tokie kaip vienfazis, trifazis, didelio įtempimo (HT), mažo įtempimo (LT) ir tikslios kokybės medžiagos.
Maitinimo jungtis gali būti vienfazis arba trifazis, priklausomai nuo maitinimo šaltinio, naudojamo namuose ar komercinėse patalpose. Visų pirma, šiame straipsnyje mes išnagrinėsime vienfazio indukcinio energijos skaitiklio veikimo principą ir trifazio elektroninio energijos skaitiklio veikimo principą per šiuos dviejų pagrindinių energijos skaitiklių paaiškinimus.
Vienfazis indukcinis energijos matuoklis
Tai gerai žinomas ir labiausiai paplitęs senovinis elektros energijos skaitiklis. Jį sudaro besisukantis aliuminio diskas, esantis ant veleno tarp dviejų elektromagnetų. Disko sukimosi greitis yra tiesiogiai proporcingas galiai, kuri yra integruota per pavarų dėžę ir skaičiavimo mechanizmą. Jį sudaro du lygiagrečiai ir nuosekliai sujungti silicio plieno laminuoti elektromagnetai.
Serijinis magnetas turi ritę su keliais storos vielos posūkiais, nuosekliai sujungtą su grandine, o lygiagrečiame magnete yra ritė su keliais plonos vielos posūkiais, prijungta prie maitinimo šaltinio.
Stabdžių magnetas yra nuolatinis magnetas, kuris veikia jėgą, kuri prieštarauja normaliam disko sukimuisi, perkelia diską į pusiausvyros padėtį ir sustabdo diską, kai nutrūksta maitinimas.
Magnetai, sujungti nuosekliai, sukuria magnetinį srautą, proporcingą tekančiai srovei, o lygiagrečiai sujungti magnetinį srautą, proporcingą įtampai. Dėl indukcinių savybių šie du srautai atsilieka 90 laipsnių. Šių dviejų laukų susikirtimas sukuria sūkurines sroves diske, naudojant jėgą, proporcingą momentinės įtampos, srovės ir fazės kampo tarp jų sandaugai. Stabdžių magnetai yra vienoje stabdžių disko pusėje ir sukuria stabdžių disko stabdymo momentą, naudodami nuolatinį magnetinį lauką, kurį sukuria nuolatiniai magnetai. Kai stabdymo ir važiavimo momentai yra vienodi, stabdžių disko greitis tampa stabilus.
Aliuminio disko ašis arba vertikalus velenas yra susietas su pavaros mechanizmu, kuris registruoja skaičių, proporcingą disko apsisukimų skaičiui. Šis pavarų mechanizmas nustato skaičių seriją ciferblate ir rodo per tam tikrą laiką sunaudotos energijos kiekį.
Šio tipo elektros energijos skaitiklis yra paprastos konstrukcijos, tačiau jo tikslumas yra šiek tiek prastas dėl išorinių laukų, pvz., šliaužimo, įtakos. Pagrindinė tokio tipo energijos skaitiklių problema yra ta, kad jie gali būti pažeidžiami, todėl reikia energijos stebėjimo sistemos. Šie serijiniai ir padalinto matuokliai yra plačiai naudojami buityje ir pramonėje.
Palyginti su elektromechaniniais indukciniais energijos skaitikliais, elektroniniai energijos skaitikliai yra tikslūs, tikslūs ir patikimi matavimo prietaisai. Prijungus prie apkrovos, jie sunaudoja mažiau energijos ir iškart pradeda matuoti. Toliau aprašomas elektroninis trifazis energijos skaitiklis ir jo veikimo principas.
Trifazis elektroninis energijos skaitiklis
Skaitiklis gali atlikti srovės, įtampos ir galios matavimus trifazėse maitinimo sistemose. Naudojant šiuos trijų fazių matuoklius, naudojant atitinkamus jutiklius taip pat galima išmatuoti aukštą įtampą ir srovę. Žemiau (kaip pavyzdys) parodytas vienas iš trifazių energijos skaitiklių tipų, kuris užtikrina patikimą ir tikslų energijos matavimą lyginant su elektromechaniniais skaitikliais.
Įvesties įtampos ir srovės parametrams rinkti ir apdoroti naudojamas vienfazis galios matavimo IC AD7755. Jutikliai, tokie kaip įtampos ir srovės transformatoriai, naudojami elektros linijų įtampos ir srovės nominalioms vertėms sumažinti iki signalo lygių ir pateikti juos IC, kaip parodyta paveikslėlyje. Šie signalai atrenkami ir konvertuojami į skaitmeninius signalus, kurie dauginami vienas su kitu, kad būtų gauta momentinė galia. Tada šie skaitmeniniai išėjimai konvertuojami į dažnius, kad būtų galima valdyti elektromechaninius skaitiklius. Išėjimo impulsų dažnis yra proporcingas momentinei galiai ir (per tam tikrą intervalą) į apkrovą tiekia tam tikro impulsų skaičiaus energiją.
Mikrovaldiklis priima įvestis iš visų trijų galios matavimo IC trifaziam galios matavimui ir veikia kaip sistemos valdiklis, atlikdamas visas būtinas operacijas, tokias kaip duomenų saugojimas ir gavimas iš EEPROM, skaitiklio valdymas naudojant mygtukus energijos suvartojimui peržiūrėti. smegenys, kalibruoja fazę ir išvalo rodmenis; ir taip pat valdo ekraną naudodamas dekoderio IC.
Iki šiol sužinojome apie energijos skaitiklius ir jų veikimą. Norint giliau suprasti sąvoką, toliau pateiktame energijos skaitiklio aprašyme pateikiama išsami grandinės informacija ir jos prijungimas naudojant mikrovaldiklį.
Energijos skaitiklio grandinė naudojant mikrovaldiklį:
Žemiau esančiame paveikslėlyje parodyta elektros skaitiklio grandinė, įdiegta naudojant Atmel AVR mikrovaldiklį. Ši grandinė nuolat stebi ir gauna tinklo vienfazio maitinimo šaltinio įtampos ir srovės parametrus. Šias parametrų reikšmes mikrovaldiklis gauna iš signalo kondicionavimo grandinės, kurią varo operacinis stiprintuvas IC.
Šioje grandinėje yra du srovės transformatoriai, nuosekliai sujungti su kiekviena maitinimo linija: fazinė ir nulinė. Šių transformatorių srovės reikšmės siunčiamos į atitinkamą mikrovaldiklio ADC, o tada ADC konvertuoja šias reikšmes į skaitmenines reikšmes, todėl mikrovaldiklis atlieka reikiamus skaičiavimus, kad nustatytų energijos suvartojimą. Mikrovaldiklis programuojamas dauginant ir integruojant įtampos ir srovės reikšmes iš ADC per tam tikrą laikotarpį ir atitinkamai valdant skaitiklio mechanizmą, kad būtų rodomas per tam tikrą laikotarpį sunaudotų vienetų skaičius (KW).
Be energijos matavimo, sistema taip pat pateikia įžeminimo signalą, jei nulinėje arba įžeminimo laidininke gali atsirasti gedimas arba viršsrovė, ir tinkamai įjungia šviesos diodų indikatorių, kad būtų galima aptikti įžeminimo gedimą, taip pat pagal vieneto suvartojimą.
