Das Gerät und das Funktionsprinzip von Stromzählern

Die ersten Stromzähler erschienen im 19. Jahrhundert. Dies lässt sich durch die massiven Studien zum Elektromagnetismus erklären, die von Wissenschaftlern durchgeführt wurden. Heute werden Stromzähler in verschiedene Typen unterteilt und in allen Räumlichkeiten installiert, in denen Menschen Strom verbrauchen. Seine Hauptaufgabe besteht darin, die Stromrechnungen zu stabilisieren und bei richtiger Anwendung zu minimieren.

Klassifizierung von Stromzählern

Alle Stromzähler werden je nach Anschlussart, Konstruktionsmerkmalen und Messwerten nach Typen klassifiziert. Geräte werden unterteilt in Geräte, die direkt an das Stromnetz angeschlossen sind und Geräte, die über Messwandler an den Stromkreis angeschlossen sind.

Abhängig von den Konstruktionsmerkmalen werden Stromzähler in folgende Typen unterteilt:

• Elektromechanisch oder Induktion. Das Funktionsprinzip des Stromzählers ist wie folgt: Ein bewegliches Teil aus einem leitfähigen Material wird direkt von einem Magnetfeld beeinflusst, das von stationären leitfähigen Spulen gebildet wird. Der bewegliche Teil ist eine Scheibe, und die Spulen erzeugen Ströme, die diese Scheibe antreiben. Die verbrauchte Ressourcenmenge ist direkt proportional zur Anzahl der Umdrehungen dieser Scheibe.

  

• Statisches oder elektronisches Messgerät. Das Funktionsprinzip eines elektronischen Stromzählers ist wie folgt: elektronisch, sie sind fest, die Teile sind anfällig für die Auswirkungen von Spannung und Wechselstrom, was am Ausgang Impulse erzeugt, deren Anzahl dem Volumen entspricht der gemessenen Energieressource. Eine derartige Stromzählervorrichtung ermöglicht die Messung von Wirkenergie durch Umwandlung von Spannungs- und analogen Stromsignalen in Zählimpulse.
• Hybride Arten von Messgeräten sind relativ selten. Die Besonderheit des Stromzählers liegt in der Ähnlichkeit des Designs von mechanischen und elektronischen Geräten.

Stromzähler werden nach den gemessenen Werten und der Anzahl der Tarife in verschiedene Typen eingeteilt. Im ersten Fall sind Messgeräte einphasig und dreiphasig, im zweiten - ein- und zweitarifig.

Das Gerät und das Funktionsprinzip des Stromzählers

Um die Wirkleistungsaufnahme von Wechselstrom in Echtzeit und kontinuierlich zu erfassen, ist es erforderlich, ein- oder dreiphasige Induktionsmessgeräte zu installieren. Wenn die Messung von Gleichstrom wichtig ist, die auf der Schiene und allen Arten des elektrischen Verkehrs weit verbreitet ist, werden elektrodynamische Messgeräte installiert.

Induktionsstromzähler sind mit einer Scheibe aus Aluminium ausgestattet. Wenn die Ressource verbraucht wird, dreht sich dieses bewegliche Element aufgrund der von den Induktionsspulen erzeugten Wirbelströmungen. Dabei treten zwei unterschiedliche Kräfte auf – das Magnetfeld der Induktionsspulen und das Magnetfeld der Wirbelströme. Die resultierenden Ströme fließen im parallelen Lastkreis. Jede Spule ist mit einem Kern ausgestattet, der durch Wechselstrom magnetisiert wird. Die Einwirkung von kontinuierlichem Wechselstrom führt dazu, dass sich die Pole der Elektromagneten ständig ändern. Dies führt zum Durchgang eines Magnetfelds zwischen ihnen. Dadurch wird die Aluminiumscheibe mitgezogen und eine Rotation gebildet.

Die Rotationsgeschwindigkeit der Scheibe ist direkt proportional zur Größe der Ströme in beiden Spulen. Bei der Herstellung von Stromzählern werden einfache Verbindungstechniken aus der Mechanik verwendet, wodurch die rotierende Scheibe mit den digitalen Anzeigen auf dem Panel verbunden wird.

Die Verbrauchsabrechnung basiert auf Durchlassspannung und -strom. Alle Daten werden dem Anzeiger zugeführt, bei fortgeschrittenen Modellen werden die Daten im Gerätespeicher abgelegt.

In den letzten Jahren werden immer häufiger elektronische Zweitarife bevorzugt. Die stetig steigende Nachfrage lässt sich durch die folgende Liste von Vorteilen erklären:

• Die Geräte lesen Informationen genauer, was dazu beiträgt, Stromrechnungen zu reduzieren.
• Im Vergleich zu mechanischen Stromzählern sind sie kompakter und optisch ansprechender.
• Sie schalten automatisch auf Tag- und Nachttarife um, es ist keine menschliche Beteiligung erforderlich. Bereits in der Produktionsphase ist das Gerät auf zwei Zeitintervalle programmiert - von 07:00 bis 23:00 Uhr und von 23:00 bis 07:00 Uhr.
• Verbesserte Modelle müssen alle 5-16 Jahre überprüft werden. Eine solche Prüfung ist für die Ordnungsmäßigkeit der Buchführung und der Mittelabgrenzung erforderlich. Die Überprüfung sollte durch das Energieversorgungsunternehmen erfolgen.

Die erste Prüfung der Funktionsfähigkeit des Gerätes erfolgt im Werk, das Datum muss in der Begleitdokumentation angegeben werden.

Zu den Nachteilen von Zweitarif-Messgeräten gehören die hohen Kosten und ihre Unzuverlässigkeit im Vergleich zu mechanischen Gegenstücken. Wie die Praxis zeigt, versagen elektronische Modelle häufiger.

Schematische Darstellung eines Stromzählers

Das Funktionsschema aller Arten von elektrischen Geräten weist keine grundlegenden Unterschiede auf, sie sind alle ähnlich.

Zur Leistungsmessung werden mehrere einfache Sensoren verwendet:

• Spannungssensoren, deren Funktionsweise auf einer bekannten Teilerschaltung basiert.
• Stromsensoren basierend auf einem gewöhnlichen Shunt, durch den die Phase des elektrischen Netzes verläuft.

Das von diesen Sensoren aufgenommene Signal ist klein und muss daher mit elektronischen Verstärkern verstärkt werden. Anschließend erfolgt eine analog-digitale Verarbeitung, um die Signale zu transformieren und zu multiplizieren.

Die nächsten Schritte sind das Filtern des digitalisierten Signals und die Anzeige der Daten auf dem Instrumentendisplay:

• Integration;
• Indikation;
• Übertragung von Berechnungen;
• Transformation.

In diesem Schema sind die verwendeten Eingangssensoren nicht in der Lage, Messungen einer hohen Klasse von Vektorgenauigkeit und damit die Berechnung der Leistung bereitzustellen.

Wird eine hohe Messgenauigkeit gefordert, wird die Schaltung zusätzlich mit speziellen Messwandlern ausgestattet.

Betrachten wir zum Vergleich das Prinzipdiagramm des Betriebs eines einphasigen elektronischen Messgeräts, ist darin der VT zusätzlich mit Null und Phase verbunden und der CT ist ein integraler Bestandteil des Phasendrahtbruchs. Da die Signale von zwei Übertragern kommen, ist keine zusätzliche Signalverstärkung erforderlich. Alle weiteren Transformationen übernimmt der Mikrocontroller, er steuert das Display, den Arbeitsspeicher und das elektronische Relais. Das Ausgangssignal kann weiter über das RAM an den Datenkanal übertragen werden.