Il dispositivo e il principio di funzionamento dei contatori elettrici

I primi dispositivi di misurazione dell'elettricità sono apparsi nel XIX secolo. Ciò può essere spiegato dai massicci studi sull'elettromagnetismo condotti dagli scienziati. Oggi i contatori elettrici sono suddivisi in diversi tipi e sono installati in tutti i locali in cui le persone consumano elettricità. Il suo compito principale è stabilizzare e, se usato correttamente, ridurre al minimo le bollette.

Classificazione dei dispositivi di misurazione dell'elettricità

Tutti i contatori elettrici sono classificati per tipo in base al tipo di connessione, alle caratteristiche del progetto e ai valori misurati. I dispositivi sono suddivisi in direttamente collegati alla linea di alimentazione e dispositivi collegati al circuito elettrico mediante trasformatori di misura.

A seconda delle caratteristiche del design, i contatori elettrici sono suddivisi nei seguenti tipi:

• Elettromeccanico o ad induzione. Il principio di funzionamento del contatore elettrico è il seguente: una parte mobile costituita da un materiale conduttivo è direttamente interessata da un campo magnetico, che è formato da bobine conduttive fisse. La parte mobile è un disco e le bobine producono correnti, guidando questo disco. La quantità di risorse consumate è direttamente proporzionale al numero di giri di questo disco.

  

• Dispositivo di misurazione statico o elettronico. Il principio di funzionamento di un contatore elettrico elettronico è il seguente: elettronico, sono a stato solido, le parti sono suscettibili agli effetti della tensione e della corrente alternata, che crea impulsi all'uscita, il cui numero è uguale al volume della risorsa energetica misurata. Un tale contatore elettrico consente di misurare l'energia attiva convertendo i segnali di tensione e di corrente analogici in impulsi di conteggio.
• I tipi ibridi di dispositivi di misurazione sono piuttosto rari. La particolarità del dispositivo contatore elettrico risiede nella somiglianza del design di dispositivi meccanici ed elettronici.

I contatori elettrici sono classificati in diversi tipi in base ai valori misurati e al numero di tariffe. Nel primo caso, i dispositivi di misurazione sono monofase e trifase, nel secondo: una e due tariffe.

Il dispositivo e il principio di funzionamento del contatore elettrico

Per registrare il consumo di potenza attiva della corrente alternata in tempo reale e in modo continuo, è necessario installare dispositivi di misurazione a induzione monofase o trifase. Se è importante la misurazione della corrente continua, molto diffusa sulla ferrovia e su tutti i tipi di trasporto elettrico, vengono installati dispositivi di misurazione elettrodinamici.

I contatori elettrici ad induzione sono dotati di un disco in alluminio, quando la risorsa si consuma, questo elemento mobile ruota a causa dei flussi di vortice creati dalle bobine di induzione. In questo caso si incontrano due forze diverse: il campo magnetico delle bobine di induzione e il campo magnetico delle correnti parassite. Le correnti risultanti fluiscono nel circuito di carico parallelo. Ogni bobina è dotata di un nucleo magnetizzato dalla corrente alternata. L'esposizione alla corrente alternata continua fa sì che i poli degli elettromagneti cambino costantemente. Questo porta al passaggio di un campo magnetico tra di loro. È questo che trascina con sé il disco di alluminio, formando una rotazione.

La velocità di rotazione del disco è direttamente proporzionale all'ampiezza delle correnti in entrambe le bobine. Nella produzione di contatori elettrici vengono utilizzate semplici tecniche di connessione dalla meccanica, grazie alle quali il disco rotante è associato alle letture digitali sul pannello.

La contabilizzazione del consumo si basa sulla tensione e sulla corrente diretta. Tutti i dati vengono inviati all'indicatore, nei modelli avanzati i dati vengono archiviati nella memoria del dispositivo.

Negli ultimi anni, le persone preferiscono sempre più i modelli elettronici a due tariffe. La domanda in continua crescita può essere spiegata dal seguente elenco di vantaggi:

• I dispositivi leggono le informazioni in modo più accurato, il che aiuta a ridurre le bollette.
• Rispetto ai contatori elettrici meccanici, sono di dimensioni compatte e hanno un aspetto più attraente.
• Passano automaticamente alle tariffe diurne e notturne, non è richiesta la partecipazione umana. Anche in fase di produzione, il dispositivo è programmato per due intervalli di tempo: dalle 07:00 alle 23:00 e dalle 23:00 alle 07:00.
• I modelli migliorati devono essere controllati una volta ogni 5-16 anni. Tale controllo è necessario per la correttezza della contabilità e l'accantonamento dei fondi. La verifica dovrebbe essere effettuata dall'azienda fornitrice di energia.

Il primo controllo dell'operatività del dispositivo viene effettuato in fabbrica, la data deve essere indicata nella documentazione di accompagnamento.

Tra gli svantaggi dei dispositivi di misurazione a due tariffe, evidenziano l'alto costo e la loro inaffidabilità rispetto alle controparti meccaniche. Come dimostra la pratica, i modelli elettronici falliscono più spesso.

Schema schematico di un contatore elettrico

Lo schema di funzionamento di tutti i tipi di dispositivi elettrici non presenta differenze fondamentali, sono tutti simili.

Diversi semplici sensori vengono utilizzati per misurare la potenza:

• Sensori di tensione il cui funzionamento è basato su un noto circuito divisore.
• Sensori di corrente basati su un normale shunt attraverso il quale passa la fase della rete elettrica.

Il segnale registrato da questi sensori è piccolo, quindi deve essere amplificato utilizzando amplificatori elettronici. Quindi viene eseguita un'elaborazione analogico-digitale per trasformare i segnali e moltiplicarli.

I passaggi successivi sono il filtraggio del segnale digitalizzato e la visualizzazione dei dati sul display dello strumento:

• integrazione;
• indicazione;
• trasferimento di calcoli;
• trasformazione.

In questo schema, i sensori di ingresso utilizzati non sono in grado di fornire misurazioni di un'elevata classe di precisione del vettore, e quindi il calcolo della potenza.

Se è richiesta un'elevata precisione di misura, il circuito è inoltre dotato di speciali trasformatori di misura.

Se, in confronto, consideriamo lo schema principale del funzionamento di un dispositivo di misurazione elettronico monofase, in esso il TV è inoltre collegato a zero e fase e il CT è un componente integrale della rottura del filo di fase. Poiché i segnali provengono da due trasformatori, non è necessaria un'ulteriore amplificazione del segnale. Tutte le ulteriori trasformazioni vengono eseguite dal microcontrollore, controlla il display, la memoria ad accesso casuale e il relè elettronico. Il segnale di uscita può essere ulteriormente trasmesso attraverso la RAM al canale dati.