Elektrības skaitītāju ierīce un darbības princips

Pirmās elektroenerģijas uzskaites ierīces parādījās 19. gadsimtā. Tas izskaidrojams ar zinātnieku veiktajiem masveida elektromagnētisma pētījumiem. Mūsdienās elektrības skaitītāji ir sadalīti vairākos veidos un tiek uzstādīti visās telpās, kur cilvēki patērē elektrību. Tās galvenais uzdevums ir stabilizēt un, ja to pareizi lieto, samazināt komunālos maksājumus.

Elektroenerģijas mērīšanas ierīču klasifikācija

Visi elektrības skaitītāji tiek klasificēti pēc veida atkarībā no savienojuma veida, konstrukcijas īpašībām un izmērītajām vērtībām. Ierīces ir sadalītas tieši savienotās ar elektropārvades līniju un ierīcēs, kas ir savienotas ar elektrisko ķēdi, izmantojot mērīšanas transformatorus.

Atkarībā no konstrukcijas īpašībām elektriskie skaitītāji ir sadalīti šādos veidos:

• Elektromehāniskā vai indukcijas. Elektriskā skaitītāja darbības princips ir šāds: kustīgu daļu, kas izgatavota no vadoša materiāla, tieši ietekmē magnētiskais lauks, ko veido stacionāras vadošas spoles. Kustīgā daļa ir disks, un spoles rada strāvas, virzot šo disku. Patērētā resursa daudzums ir tieši proporcionāls šī diska apgriezienu skaitam.

  

• Statiskā vai elektroniskā mērīšanas ierīce. Elektroniskā elektrības skaitītāja darbības princips ir šāds: elektronisks, tie ir cietvielu, daļas ir uzņēmīgas pret sprieguma un maiņstrāvas iedarbību, kas izejā rada impulsus, kuru skaits ir vienāds ar tilpumu izmērītā enerģijas resursa. Šāda elektriskā skaitītāja ierīce ļauj izmērīt aktīvo enerģiju, pārveidojot sprieguma un analogās strāvas signālus skaitīšanas impulsos.
• Hibrīdie mērīšanas ierīču veidi ir diezgan reti. Elektriskā skaitītāja ierīces īpatnība slēpjas mehānisko un elektronisko ierīču dizaina līdzībā.

Elektriskie skaitītāji tiek klasificēti vairākos veidos pēc izmērītajām vērtībām un tarifu skaita. Pirmajā gadījumā mērīšanas ierīces ir vienfāzes un trīsfāzu, otrajā - viena un divu tarifu.

Elektrības skaitītāja ierīce un darbības princips

Lai reālā laikā un nepārtraukti reģistrētu maiņstrāvas aktīvās enerģijas patēriņu, ir jāinstalē vienfāzes vai trīsfāžu indukcijas mērīšanas ierīces. Ja svarīga ir līdzstrāvas mērīšana, kas ir plaši izplatīta dzelzceļā un visu veidu elektriskajā transportā, tiek uzstādītas elektrodinamiskās mērīšanas ierīces.

Indukcijas elektriskie skaitītāji ir aprīkoti ar disku, kas izgatavots no alumīnija, kad resurss tiek patērēts, šis kustīgais elements rotē virpuļplūsmas dēļ, ko rada indukcijas spoles. Šajā gadījumā rodas divi dažādi spēki - indukcijas spoles magnētiskais lauks un virpuļstrāvu magnētiskais lauks. Iegūtās strāvas plūst paralēlās slodzes ķēdē. Katra spole ir aprīkota ar serdi, kas tiek magnetizēta ar maiņstrāvu. Pastāvīgas maiņstrāvas iedarbība izraisa elektromagnētu polu pastāvīgu mainīšanos. Tas noved pie magnētiskā lauka pārejas starp tām. Tas ir tas, kas velk alumīnija disku sev līdzi, veidojot rotāciju.

Diska griešanās ātrums ir tieši proporcionāls strāvu lielumam abās spolēs. Elektroenerģijas skaitītāju ražošanā tiek izmantotas vienkāršas mehānikas savienošanas metodes, kuru dēļ rotējošais disks ir saistīts ar digitālajiem paneļa rādījumiem.

Patēriņa uzskaite balstās uz spriegumu un strāvu uz priekšu. Visi dati tiek ievadīti indikatorā, uzlabotos modeļos dati tiek saglabāti ierīces atmiņā.

Pēdējos gados cilvēki arvien vairāk izvēlas elektronisko divu tarifu dizainu. Nepārtraukti pieaugošo pieprasījumu var izskaidrot ar šādu priekšrocību sarakstu:

• Ierīces precīzāk nolasa informāciju, kas palīdz samazināt komunālos maksājumus.
• Salīdzinot ar mehāniskajiem elektrības skaitītājiem, tiem ir kompakts izmērs un pievilcīgāks izskats.
• Viņi automātiski pāriet uz dienas un nakts tarifiem, cilvēka līdzdalība nav nepieciešama. Pat ražošanas posmā ierīce tiek ieprogrammēta diviem laika intervāliem - no pulksten 07:00 līdz 23:00 un no 23:00 līdz 07:00.
• Uzlabotie modeļi jāpārbauda reizi 5-16 gados. Šāda pārbaude ir nepieciešama grāmatvedības pareizībai un līdzekļu uzkrāšanai. Pārbaude jāveic energoapgādes uzņēmumam.

Pirmā ierīces darbspējas pārbaude tiek veikta rūpnīcā, datums jānorāda pavaddokumentācijā.

Starp divu tarifu mērīšanas ierīču trūkumiem viņi izceļ augstās izmaksas un to neuzticamību salīdzinājumā ar mehāniskajiem kolēģiem. Kā rāda prakse, elektroniskie modeļi neizdodas biežāk.

Elektriskā skaitītāja shematiska shēma

Visu veidu elektrisko ierīču darbības shēmai nav būtisku atšķirību, tās visas ir līdzīgas.

Jaudas mērīšanai tiek izmantoti vairāki vienkārši sensori:

• Sprieguma sensori, kuru darbība balstās uz zināmu sadalītāja ķēdi.
• Strāvas sensori, kuru pamatā ir parasts šunts, caur kuru iet elektriskā maģistra fāze.

Šo sensoru ierakstītais signāls ir mazs, tāpēc tas jāpastiprina, izmantojot elektroniskos pastiprinātājus. Pēc tam tiek veikta analog-digitālā apstrāde, lai pārveidotu signālus un tos reizinātu.

Nākamās darbības ir digitalizētā signāla filtrēšana un datu parādīšana instrumenta displejā:

• integrācija;
• norāde;
• aprēķinu nodošana;
• transformācija.

Šajā shēmā izmantotie ieejas sensori nespēj nodrošināt augstas vektoru precizitātes klases mērījumus un līdz ar to jaudas aprēķinu.

Ja nepieciešama augsta mērījumu precizitāte, ķēde papildus ir aprīkota ar īpašiem instrumentu transformatoriem.

Ja salīdzinājumā mēs ņemam vērā vienfāzes elektroniskās mērīšanas ierīces darbības principa shēmu, tajā VT papildus tiek pievienots nullei un fāzei, un CT ir fāzes vadu pārrāvuma neatņemama sastāvdaļa. Tā kā signāli nāk no diviem transformatoriem, papildu signāla pastiprināšana nav nepieciešama. Visas turpmākās transformācijas veic mikrokontrolleris, tas kontrolē displeju, brīvpiekļuves atmiņu un elektronisko releju. Izejas signālu var tālāk nosūtīt caur RAM uz datu kanālu.