Pirmie elektrības skaitītāji parādījās 19. gadsimtā. Tas izskaidrojams ar masveida elektromagnētisma pētījumiem, kurus veica zinātnieki. 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 komunālo pakalpojumu rēķinus.
Elektrības skaitītāju klasifikācija
Visi elektroenerģijas skaitītāji tiek klasificēti pēc veida atkarībā no savienojuma veida, konstrukcijas īpašībām un izmērītajām vērtībām. Ierīces tiek sadalītas tieši savienotās ar elektrības līniju un ierīcēs, kuras ir savienotas ar elektrisko ķēdi, izmantojot mērīšanas transformatorus.
Atkarībā no konstrukcijas īpašībām elektrības skaitītājus iedala šādos veidos:
- Elektromehāniskā vai indukcijas. Elektriskā skaitītāja darbības princips ir šāds: kustīgu daļu, kas izgatavota no vadoša materiāla, tieši ietekmē magnētiskais lauks, kuru veido stacionāras vadošas spoles. Kustīgā daļa ir disks, un spoles rada straumes, vadot šo disku. Patērētā resursa daudzums ir tieši proporcionāls šī diska apgriezienu skaitam.
Viena tarifa indukcijas skaitītājs - Statiska vai elektroniska mērierīce. Elektroniskā enerģijas skaitītāja darbības princips ir šāds: elektroniski, tie ir cietvielu stāvoklī, daļas ir jutīgas pret spriegumu un maiņstrāvu, kas izejā rada impulsus, kuru skaits ir vienāds ar izmērītā enerģijas resursa tilpumu. Šāda elektriskā skaitītāja ierīce ļauj izmērīt aktīvo enerģiju, konvertējot sprieguma un analogās strāvas signālus skaitīšanas impulsos.
- Hibrīdi mērīšanas ierīču veidi ir diezgan reti. Elektriskā skaitītāja ierīces iezīme ir mehānisko un elektronisko ierīču dizaina līdzība.
Elektriskos skaitītājus klasificē vairākos veidos pēc izmērītajām vērtībām un tarifu skaita. Pirmajā gadījumā mērierīces ir vienfāzes un trīsfāzu, otrajā - vienfāzes un divu tarifu.
Elektriskā skaitītāja ierīce un darbības princips
Lai reāllaikā un nepārtraukti reģistrētu maiņstrāvas aktīvo enerģijas patēriņu, ir jāuzstāda vienfāzes vai trīsfāžu indukcijas skaitītāji. Ja ir svarīgi ņemt vērā līdzstrāvu, kas ir plaši izplatīta uz dzelzceļa un visu veidu elektriskajiem transportlīdzekļiem, tiek uzstādīti elektrodinamiskie skaitītāji.
Indukcijas elektriskie skaitītāji ir aprīkoti ar disku, kas izgatavots no alumīnija; kad resurss tiek patērēts, šis kustīgais elements rotē virpuļplūsmu dēļ, ko rada indukcijas spoles. Šajā gadījumā ir divi dažādi spēki - indukcijas spoļu magnētiskais lauks un virpuļstrāvu magnētiskais lauks. Iegūtās strāvas plūst paralēlā slodzes ķēdē. Katra spole ir aprīkota ar serdi, kuru magnetizē maiņstrāva. Nepārtrauktas maiņstrāvas ietekme noved pie tā, ka elektromagnētu stabi nepārtraukti mainās. Tas noved pie magnētiskā lauka pārejas starp tiem. Tieši tas aizvelk alumīnija disku aiz tā, veidojot rotāciju.
Diska griešanās ātrums ir tieši proporcionāls straumju skaitam abās spirālēs.Elektrisko skaitītāju ražošanā tiek izmantotas vienkāršas mehānikas savienošanas metodes, kuru dēļ rotējošais disks ir savienots ar paneļa digitālajiem rādījumiem.
Patērētā resursa uzskaite balstās uz izejas spriegumu un strāvas spriegumu. Visi dati tiek ievadīti indikatorā; uzlabotajos modeļos dati tiek glabāti ierīces atmiņā.
Pēdējos gados cilvēki arvien vairāk dod priekšroku elektroniskām divu tarifu struktūrām. Nepārtraukti augošais pieprasījums ir izskaidrojams ar šādu priekšrocību sarakstu:
- Ierīces precīzāk nolasa informāciju, kas samazina komunālo pakalpojumu rēķinus.
- Salīdzinot ar mehāniskiem elektrības skaitītājiem, tiem ir kompakts izmērs un pievilcīgāks izskats.
- Automātiski pārslēdzoties uz dienas un nakts tarifiem, cilvēku līdzdalība nav nepieciešama. Pat ražošanas posmā ierīce tiek ieprogrammēta diviem laika intervāliem - no pulksten 07:00 līdz 23:00 un no pulksten 23:00 līdz 07:00.
- Uzlaboti modeļi ir jāpārbauda vienreiz 5-16 gadus. Šāda pārbaude ir nepieciešama pareizai līdzekļu uzskaitei un uzkrāšanai. Pārbaude jāveic energoapgādes uzņēmumam.
Pirmā ierīces veiktspējas pārbaude tiek veikta rūpnīcā, datums jānorāda pievienotajā dokumentācijā.
Starp divu tarifu mērierīču trūkumiem tiek izdalītas augstās izmaksas un to neuzticamība, salīdzinot ar mehāniskiem kolēģiem. Kā rāda prakse, elektroniskie modeļi bieži neizdodas.
Elektriskā skaitītāja shematiska diagramma
Visu veidu elektrisko ierīču darbības shēmai nav būtiskas atšķirības, tās visas ir līdzīgas.
Jaudas mērīšanai ir iesaistīti vairāki vienkārši sensori:
- Sprieguma sensori, kuru darbības pamatā ir zināma dalītāja shēma.
- Strāvas sensori, kuru pamatā ir parasts šunts, caur kuru iet elektriskā galvenā fāze.
Signāls, ko nosaka šie sensori, ir mazs, tāpēc tas ir jāpastiprina, izmantojot elektroniskos pastiprinātājus. Pēc tam tiek veikta analog-digitālā apstrāde, lai pārveidotu signālus un tos reizinātu.
Tālāk aprakstītas digitalizēta signāla filtrēšana un datu parādīšana displejā.
- integrācija;
- norāde;
- pārskaitījumu aprēķini;
- konversija.
Šajā shēmā izmantotie ieejas sensori nespēj nodrošināt vektoru augstas precizitātes klases mērījumus un līdz ar to jaudas aprēķināšanu.
Ja nepieciešama augsta mērījumu precizitāte, ķēde tiek papildus aprīkota ar īpašiem mērīšanas transformatoriem.
Ja salīdzinājumā mēs ņemam vērā vienfāzes elektroniskā skaitītāja darbības pamata shēmu, tajā VT ir papildus savienots ar nulli un fāzi, un CT ir fāzes stieples pārtraukuma neatņemama sastāvdaļa. Tā kā signāli nāk no diviem transformatoriem, papildu signāla pastiprināšana nav nepieciešama. Visas turpmākās transformācijas veic mikrokontrollers, tas kontrolē displeju, brīvpiekļuves atmiņu un elektronisko releju. Izejas signālu caur RAM var tālāk pārsūtīt uz informācijas kanālu.
