Pierwsze liczniki prądu pojawiły się w XIX wieku. Można to wytłumaczyć masowymi badaniami elektromagnetyzmu, które zostały przeprowadzone przez naukowców. Obecnie liczniki energii elektrycznej są podzielone na kilka rodzajów i są instalowane we wszystkich pokojach, w których ludzie zużywają prąd. Jego głównym zadaniem jest stabilizacja, a przy prawidłowym stosowaniu minimalizacja rachunków za media.
Klasyfikacja liczników energii elektrycznej
Wszystkie liczniki energii elektrycznej są klasyfikowane według typu w zależności od rodzaju połączenia, cech konstrukcyjnych i wartości pomiarowych. Urządzenia są podzielone na bezpośrednio podłączone do linii elektroenergetycznej i urządzenia, które są podłączone do obwodu elektrycznego za pomocą transformatorów pomiarowych.
W zależności od cech konstrukcyjnych liczniki elektryczne dzielą się na następujące typy:
- Elektromechaniczny lub indukcyjny. Zasada działania miernika elektrycznego jest następująca: na ruchomą część wykonaną z materiału przewodzącego bezpośrednio wpływa pole magnetyczne, które tworzą stacjonarne cewki przewodzące. Ruchomą częścią jest dysk, a cewki wytwarzają prądy, napędzając ten dysk. Ilość zużytych zasobów jest wprost proporcjonalna do liczby obrotów tego dysku.
Licznik indukcyjny z jedną taryfą - Statyczne lub elektroniczne urządzenie pomiarowe. Zasada działania elektronicznego licznika energii jest następująca: elektroniczna, są półprzewodnikowe, części są podatne na napięcie i prąd przemienny, co wytwarza impulsy na wyjściu, których ilość jest równa objętości mierzonego zasobu energii. Taki miernik elektryczny umożliwia pomiar energii czynnej poprzez zamianę sygnałów napięciowych i prądowych na liczenie impulsów.
- Hybrydowe typy urządzeń pomiarowych są dość rzadkie. Cechą urządzenia licznika elektrycznego jest podobieństwo konstrukcji urządzeń mechanicznych i elektronicznych.
Liczniki elektryczne są podzielone na kilka rodzajów według mierzonych wartości i liczby taryf. W pierwszym przypadku urządzenia pomiarowe są jednofazowe i trójfazowe, w drugim - jedno i dw taryfowe.
Urządzenie i zasada działania licznika elektrycznego
Aby w czasie rzeczywistym i stale rejestrować zużycie energii czynnej prądu przemiennego, należy zainstalować mierniki indukcyjne jednofazowe lub trójfazowe. Jeśli ważne jest wzięcie pod uwagę prądu stałego, który jest powszechny na kolei i wszystkich rodzajach pojazdów elektrycznych, montuje się mierniki elektrodynamiczne.
Indukcyjne liczniki elektryczne są wyposażone w dysk wykonany z aluminium; gdy zasoby są zużywane, ten ruchomy element obraca się z powodu przepływów wirowych wytwarzanych przez cewki indukcyjne. W tym przypadku istnieją dwie różne siły - pole magnetyczne cewek indukcyjnych i pole magnetyczne prądów wirowych. Powstałe prądy płyną w równoległym obwodzie obciążenia. Każda cewka jest wyposażona w rdzeń magnesowany prądem przemiennym. Efekt ciągłego prądu przemiennego prowadzi do tego, że bieguny elektromagnesów ciągle się zmieniają. Prowadzi to do przejścia między nimi pola magnetycznego. To on ciągnie za sobą aluminiowy dysk, tworząc obrót.
Prędkość obrotu dysku jest wprost proporcjonalna do wielkości prądów w obu cewkach.Przy produkcji liczników elektrycznych stosowane są proste techniki łączenia z mechaniki, dzięki którym wirujący dysk jest połączony z cyfrowymi odczytami na panelu.
Rozliczanie zużytego zasobu opiera się na napięciu przewodzenia i napięciu prądu. Wszystkie dane są podawane do wskaźnika; w zaawansowanych modelach dane są przechowywane w pamięci urządzenia.
W ostatnich latach ludzie coraz częściej wolą elektroniczne struktury dwustanowe. Stale rosnący popyt tłumaczy się następującą listą zalet:
- Urządzenia dokładniej odczytują informacje, co zmniejsza koszt rachunków za media.
- W porównaniu z mechanicznymi licznikami elektrycznymi mają kompaktowy rozmiar i bardziej atrakcyjny wygląd.
- Automatycznie przełącz na taryfy dzienne i nocne, uczestnictwo ludzi nie jest wymagane. Nawet na etapie produkcji urządzenie jest programowane na dwa przedziały czasowe - od 07:00 do 23:00 i od 23:00 do 07:00.
- Zaawansowane modele należy sprawdzać raz na 5-16 lat. Taka weryfikacja jest wymagana do prawidłowego rozliczania i naliczania środków. Weryfikacja powinna zostać wykonana przez dostawcę energii.
Pierwsza kontrola działania urządzenia przeprowadzana jest fabrycznie, datę należy podać w dołączonej dokumentacji.
Wśród wad dwudarciowych urządzeń pomiarowych wyróżnia się wysoki koszt i ich zawodność w porównaniu z odpowiednikami mechanicznymi. Jak pokazuje praktyka, modele elektroniczne często zawodzą.
Schemat elektryczny licznika
Schemat działania wszystkich rodzajów urządzeń elektrycznych nie ma zasadniczych różnic, wszystkie są podobne.
Do pomiaru mocy wykorzystuje się kilka prostych czujników:
- Czujniki napięcia, których działanie opiera się na znanym obwodzie dzielącym.
- Czujniki prądowe oparte na zwykłym boczniku, przez który przechodzi faza głównego zasilania elektrycznego.
Sygnał wykrywany przez te czujniki jest niewielki, dlatego należy go wzmocnić za pomocą wzmacniaczy elektronicznych. Następnie przeprowadza się przetwarzanie analogowo-cyfrowe w celu przekształcenia sygnałów i ich zwielokrotnienia.
Poniższe kroki służą do filtrowania cyfrowego sygnału i wyświetlania danych na wyświetlaczu:
- integracja;
- wskazanie;
- obliczenia transferu;
- konwersja.
W tym schemacie zastosowane czujniki wejściowe nie są w stanie zapewnić pomiarów wektorów o wysokiej dokładności, a zatem obliczenia mocy.
Jeśli wymagana jest wysoka dokładność pomiaru, obwód jest dodatkowo wyposażony w specjalne transformatory pomiarowe.
Jeśli dla porównania weźmiemy pod uwagę podstawowy schemat działania jednofazowego miernika elektronicznego, to w nim VT jest dodatkowo podłączony do zera i fazy, a CT jest integralnym składnikiem przerwania drutu fazowego. Ponieważ sygnały pochodzą z dwóch transformatorów, dodatkowe wzmocnienie sygnału nie jest wymagane. Wszystkie dalsze transformacje są wykonywane przez mikrokontroler, który kontroluje wyświetlacz, pamięć o swobodnym dostępie i przekaźnik elektroniczny. Sygnał wyjściowy przez pamięć RAM może być dalej przesyłany do kanału informacyjnego.
