Οι πρώτες συσκευές μέτρησης ηλεκτρικής ενέργειας εμφανίστηκαν τον 19ο αιώνα. Αυτό μπορεί να εξηγηθεί από τις μαζικές μελέτες ηλεκτρομαγνητισμού που διεξήχθησαν από επιστήμονες. Σήμερα, οι μετρητές ηλεκτρικής ενέργειας χωρίζονται σε διάφορους τύπους και είναι εγκατεστημένοι σε όλους τους χώρους όπου οι άνθρωποι καταναλώνουν ηλεκτρικό ρεύμα. Ο κύριος στόχος του είναι η σταθεροποίηση και, εάν χρησιμοποιείται σωστά, η ελαχιστοποίηση των λογαριασμών χρησιμότητας.
Ταξινόμηση συσκευών μέτρησης ηλεκτρικής ενέργειας
Όλοι οι μετρητές ηλεκτρικής ενέργειας ταξινομούνται ανά τύπο ανάλογα με τον τύπο σύνδεσης, τα χαρακτηριστικά σχεδίασης και τις μετρούμενες τιμές. Οι συσκευές χωρίζονται σε απευθείας συνδεδεμένες με το καλώδιο τροφοδοσίας και συσκευές που συνδέονται στο ηλεκτρικό κύκλωμα χρησιμοποιώντας μετασχηματιστές μέτρησης.
Ανάλογα με τα χαρακτηριστικά σχεδιασμού, οι ηλεκτρικοί μετρητές χωρίζονται στους ακόλουθους τύπους:
- Ηλεκτρομηχανική ή επαγωγή. Η αρχή λειτουργίας του ηλεκτρικού μετρητή έχει ως εξής: ένα κινούμενο μέρος κατασκευασμένο από αγώγιμο υλικό επηρεάζεται άμεσα από ένα μαγνητικό πεδίο, το οποίο σχηματίζεται από στατικά αγώγιμα πηνία. Το κινούμενο μέρος είναι ένας δίσκος και τα πηνία παράγουν ρεύματα, οδηγώντας αυτόν τον δίσκο. Το ποσό του πόρου που καταναλώνεται είναι άμεσα ανάλογο με τον αριθμό των περιστροφών αυτού του δίσκου.
Μετρητής επαγωγής ενός ποσοστού - Στατική ή ηλεκτρονική συσκευή μέτρησης. Η αρχή λειτουργίας ενός ηλεκτρονικού μετρητή ηλεκτρικής ενέργειας έχει ως εξής: ηλεκτρονική, είναι στερεάς κατάστασης, τα μέρη είναι ευαίσθητα στις επιπτώσεις της τάσης και του εναλλασσόμενου ρεύματος, το οποίο δημιουργεί παλμούς στην έξοδο, ο αριθμός των οποίων είναι ίσος με τον όγκο του μετρούμενου ενεργειακού πόρου. Μια τέτοια συσκευή ηλεκτρικού μετρητή καθιστά δυνατή τη μέτρηση της ενεργού ενέργειας μετατρέποντας τα σήματα τάσης και αναλογικού ρεύματος σε παλμούς μέτρησης.
- Οι υβριδικοί τύποι συσκευών μέτρησης είναι αρκετά σπάνιοι. Η ιδιαιτερότητα της ηλεκτρικής συσκευής μετρητή έγκειται στην ομοιότητα του σχεδιασμού μηχανικών και ηλεκτρονικών συσκευών.
Οι ηλεκτρικοί μετρητές ταξινομούνται σε διάφορους τύπους σύμφωνα με τις μετρούμενες τιμές και τον αριθμό των τιμολογίων. Στην πρώτη περίπτωση, οι συσκευές μέτρησης είναι μονοφασικές και τριφασικές, στη δεύτερη - ένα και δύο τιμές.
Η συσκευή και η αρχή λειτουργίας του μετρητή ηλεκτρικής ενέργειας
Για την καταγραφή της ενεργού κατανάλωσης εναλλασσόμενου ρεύματος σε πραγματικό χρόνο και συνεχώς, απαιτείται η εγκατάσταση μονοφασικών ή τριφασικών επαγωγικών μετρητικών συσκευών. Εάν είναι σημαντική η μέτρηση συνεχούς ρεύματος, η οποία είναι ευρέως διαδεδομένη στο σιδηρόδρομο και σε όλους τους τύπους ηλεκτρικών μεταφορών, εγκαθίστανται ηλεκτροδυναμικές συσκευές μέτρησης.
Οι επαγωγικοί ηλεκτρικοί μετρητές είναι εξοπλισμένοι με δίσκο από αλουμίνιο, όταν καταναλώνεται ο πόρος, αυτό το κινούμενο στοιχείο περιστρέφεται λόγω των ροών δίνης που δημιουργούνται από τα επαγωγικά πηνία. Σε αυτήν την περίπτωση, συναντώνται δύο διαφορετικές δυνάμεις - το μαγνητικό πεδίο των επαγωγικών πηνίων και το μαγνητικό πεδίο των ροδών. Τα προκύπτοντα ρεύματα ρέουν στο παράλληλο κύκλωμα φορτίου. Κάθε πηνίο είναι εξοπλισμένο με έναν πυρήνα που μαγνητίζεται με εναλλασσόμενο ρεύμα. Η έκθεση σε συνεχές εναλλασσόμενο ρεύμα αναγκάζει τους πόλους των ηλεκτρομαγνητών να αλλάζουν συνεχώς. Αυτό οδηγεί στο πέρασμα ενός μαγνητικού πεδίου μεταξύ τους. Είναι αυτό που τραβάει το δίσκο αλουμινίου μαζί του, σχηματίζοντας μια περιστροφή.
Η ταχύτητα περιστροφής του δίσκου είναι ευθέως ανάλογη με το μέγεθος των ρευμάτων και στα δύο πηνία. Στην παραγωγή μετρητών ηλεκτρικής ενέργειας, χρησιμοποιούνται απλές τεχνικές σύνδεσης από μηχανικούς, λόγω των οποίων ο περιστρεφόμενος δίσκος συνδέεται με τις ψηφιακές ενδείξεις στον πίνακα.
Η λογιστική κατανάλωσης βασίζεται στην τάση προς τα εμπρός και στο ρεύμα. Όλα τα δεδομένα τροφοδοτούνται στην ένδειξη, σε προχωρημένα μοντέλα τα δεδομένα αποθηκεύονται στη μνήμη της συσκευής.
- Οι συσκευές διαβάζουν τις πληροφορίες με μεγαλύτερη ακρίβεια, γεγονός που συμβάλλει στη μείωση των λογαριασμών χρησιμότητας.
- Σε σύγκριση με τους μηχανικούς μετρητές ηλεκτρικής ενέργειας, είναι συμπαγείς σε μέγεθος και πιο ελκυστικοί στην εμφάνιση.
- Αλλάζουν αυτόματα σε τιμές ημέρας και νύχτας, δεν απαιτείται ανθρώπινη συμμετοχή. Ακόμα και στο στάδιο της παραγωγής, η συσκευή προγραμματίζεται για δύο χρονικά διαστήματα - από τις 07:00 έως τις 23:00 και από τις 23:00 έως τις 07:00.
- Τα βελτιωμένα μοντέλα πρέπει να ελέγχονται μία φορά κάθε 5-16 χρόνια. Ένας τέτοιος έλεγχος απαιτείται για την ορθότητα της λογιστικής και της συγκέντρωσης κεφαλαίων. Η επαλήθευση πρέπει να γίνει από την εταιρεία παροχής ενέργειας.
Ο πρώτος έλεγχος της λειτουργικότητας της συσκευής πραγματοποιείται στο εργοστάσιο, η ημερομηνία πρέπει να αναφέρεται στα συνοδευτικά έγγραφα.
Μεταξύ των μειονεκτημάτων των συσκευών μέτρησης δύο τιμών, επισημαίνουν το υψηλό κόστος και την αξιοπιστία τους σε σύγκριση με τους μηχανικούς ομολόγους. Όπως δείχνει η πρακτική, τα ηλεκτρονικά μοντέλα αποτυγχάνουν συχνότερα.
Σχηματικό διάγραμμα ενός ηλεκτρικού μετρητή
Το σχήμα λειτουργίας όλων των τύπων ηλεκτρικών συσκευών δεν έχει θεμελιώδεις διαφορές, είναι όλα παρόμοια.
Αρκετοί απλοί αισθητήρες χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση ισχύος:
- Αισθητήρες τάσης των οποίων η λειτουργία βασίζεται σε ένα γνωστό κύκλωμα διαχωριστή.
- Αισθητήρες ρεύματος βασισμένοι σε μια συνηθισμένη διακλάδωση μέσω της οποίας διέρχεται η φάση του ηλεκτρικού κεντρικού δικτύου.
Το σήμα που καταγράφεται από αυτούς τους αισθητήρες είναι μικρό, επομένως πρέπει να ενισχυθεί χρησιμοποιώντας ηλεκτρονικούς ενισχυτές. Στη συνέχεια πραγματοποιείται αναλογική-ψηφιακή επεξεργασία για τον μετασχηματισμό των σημάτων και τον πολλαπλασιασμό τους.
Τα επόμενα βήματα είναι το φιλτράρισμα του ψηφιοποιημένου σήματος και η εμφάνιση των δεδομένων στην οθόνη του οργάνου:
- ενσωμάτωση;
- ένδειξη;
- μεταφορά υπολογισμών ·
- μεταμόρφωση.
Σε αυτό το σχήμα, οι αισθητήρες εισόδου που χρησιμοποιούνται δεν είναι ικανοί να παρέχουν μετρήσεις υψηλής κατηγορίας ακρίβειας διανύσματος, και ως εκ τούτου τον υπολογισμό της ισχύος.
Εάν απαιτείται υψηλή ακρίβεια μέτρησης, το κύκλωμα είναι επιπλέον εξοπλισμένο με ειδικούς μετασχηματιστές οργάνων.
Εάν, σε σύγκριση, εξετάσουμε το βασικό διάγραμμα της λειτουργίας μιας μονοφασικής ηλεκτρονικής συσκευής μέτρησης, σε αυτό, το VT συνδέεται επιπλέον με μηδέν και φάση και το CT είναι αναπόσπαστο στοιχείο της ρήξης του σύρματος φάσης. Δεδομένου ότι τα σήματα προέρχονται από δύο μετασχηματιστές, δεν απαιτείται πρόσθετη ενίσχυση σήματος. Όλοι οι περαιτέρω μετασχηματισμοί πραγματοποιούνται από τον μικροελεγκτή, ελέγχει την οθόνη, τη μνήμη τυχαίας προσπέλασης και το ηλεκτρονικό ρελέ. Το σήμα εξόδου μπορεί να μεταδοθεί περαιτέρω μέσω της μνήμης RAM στο κανάλι δεδομένων.
