Видове електромери и как работят
Енергомер или ватчасов метър е електрически инструмент, който измерва електрическата енергия, използвана от потребителите. Компаниите за комунални услуги са един от енергийните сектори, които инсталират тези измервателни уреди на различни места като домове, индустрии, организации, търговски сгради и т.н., за да таксуват потреблението на електроенергия от товари като осветление, вентилатори, хладилници и други домакински уреди.
Основната единица за мощност е ватът, измерен с ватметър. Един киловат е равен на хиляда вата. Ако се използва един киловат за един час, се изразходва една единица енергия. Следователно, електромерът измерва бързо напрежение и ток, изчислява техния продукт и дава моментната мощност. Тази мощност е интегрирана за интервал от време, за да даде енергията, използвана през този период от време.
Видове електромери
Енергомерите се разделят на две основни категории като:
Електромеханичен индукционен метър
Електронен електромер
Като се вземат предвид следните фактори, електромерите се разделят на два вида:
Типът на дисплея е аналогов или цифров измервателен уред.
Видове измервателни точки: вторичен пренос, мрежа, местно и първично разпределение.
Крайни приложения като търговска, промишлена и домашна употреба
Технологични аспекти като монофазни, трифазни, високо напрежение (HT), ниско напрежение (LT) и прецизни материали.
Захранващата връзка може да бъде еднофазна или трифазна, в зависимост от източника на захранване, използван от дома или търговския обект. По-специално, в тази статия ще проучим принципа на работа на еднофазен индуктивен електромер и принципа на работа на трифазен електронен електромер чрез следните обяснения на два основни електромера.
Монофазен индуктивен електромер
Това е добре познат и най-разпространен древен електромер. Състои се от въртящ се алуминиев диск, поставен върху шпиндел между два електромагнита. Скоростта на въртене на диска е право пропорционална на мощността, която е интегрирана чрез зъбното колело и броячния механизъм. Състои се от два ламинирани електромагнита от силиконова стомана, свързани успоредно и последователно.
Серийният магнит има намотка с няколко навивки дебела тел, свързана последователно с веригата, докато паралелният магнит има намотка с няколко навивки тънка жица, свързана към източник на захранване.
Спирачният магнит е постоянен магнит, който упражнява сила, противопоставяща се на нормалното въртене на диска, премествайки диска в равновесно положение и спирайки диска, когато захранването спре.
Магнитите, свързани последователно, създават магнитен поток, пропорционален на протичащия ток, а магнитите, свързани паралелно, произвеждат магнитен поток, пропорционален на напрежението. Поради индуктивните свойства, тези два потока изостават с 90 градуса. Пресичането на тези две полета създава вихрови токове в диска, използвайки сила, пропорционална на произведението на моментното напрежение, тока и фазовия ъгъл между тях. Спирачните магнити са поставени от едната страна на спирачния диск и генерират спирачен момент върху спирачния диск чрез използване на постоянно магнитно поле, осигурено от постоянните магнити. Когато спирачният и задвижващият момент са еднакви, скоростта на спирачния диск става стабилна.
Оста или вертикалният шпиндел на алуминиевия диск е свързан със зъбно колело, което регистрира число, пропорционално на броя на оборотите на диска. Този зъбен механизъм задава серия от числа в циферблата и показва количеството енергия, изразходвано във времето.
Този тип измервателен уред за електрическа енергия има проста структура, но точността му е малко ниска поради влиянието на външни полета, като пълзене. Основният проблем с тези видове измервателни уреди е, че те са податливи на манипулации, което налага необходимостта от система за енергиен мониторинг. Тези серийни и сплит измервателни уреди се използват широко в домашни и индустриални приложения.
В сравнение с електромеханичните индукционни измервателни уреди, електронните измервателни уреди са точни, прецизни и надеждни измервателни уреди. Когато са свързани към товар, те консумират по-малко енергия и започват да измерват веднага. По-долу е описан електронният трифазен електромер и неговият принцип на работа.
Трифазен електронен електромер
Уредът може да извършва измервания на ток, напрежение и мощност в трифазни захранващи системи. Чрез използването на тези трифазни измервателни уреди, високо напрежение и ток могат също да бъдат измерени с помощта на подходящи сензори. Един от видовете трифазни електромери е показан по-долу (като пример), който осигурява надеждно и точно измерване на енергия в сравнение с електромеханичните измервателни уреди.
Той използва еднофазна IC AD7755 за измерване на мощността за събиране и обработка на параметри на входно напрежение и ток. Сензори като трансформатори за напрежение и ток се използват за намаляване на номиналните стойности на напрежението и тока на електропроводите до нивата на сигнала и предоставянето им на IC, както е показано на фигурата. Тези сигнали се дискретизират и преобразуват в цифрови сигнали, които се умножават един с друг, за да се получи моментната мощност. След това тези цифрови изходи се преобразуват в честоти за задвижване на електромеханични броячи. Честотата на изходните импулси е пропорционална на моментната мощност и (в даден интервал) доставя енергията на определен брой импулси към товара.
Микроконтролерът приема входове от трите интегрални схеми за измерване на мощността за трифазно измерване на мощността и действа като контролер на системата чрез извършване на всички необходими операции като съхраняване и извличане на данни от EEPROM, управление на измервателния уред с помощта на бутони за преглед на потреблението на енергия. мозък, калибрира фазата и изчиства показанията; и също така управлява дисплея с помощта на декодер IC.
Досега научихме за електромерите и как работят. За да разберете концепцията по-задълбочено, следното описание на измервателния уред предоставя пълни подробности за веригата и нейното свързване с помощта на микроконтролер.
Верига на измервателния уред с помощта на микроконтролер:
Фигурата по-долу показва веригата на електромера, реализирана с помощта на микроконтролер Atmel AVR. Тази верига непрекъснато следи и получава параметрите на напрежението и тока на мрежовото монофазно захранване. Микроконтролерът получава тези стойности на параметрите от веригата за кондициониране на сигнала, която се управлява от операционен усилвател IC.
Тази верига има два токови трансформатора, свързани последователно с всяка захранваща линия: фаза и нула. Текущите стойности от тези трансформатори се изпращат към съответния ADC на микроконтролера и след това ADC преобразува тези стойности в цифрови стойности и по този начин микроконтролерът прави необходимите изчисления, за да намери консумацията на енергия. Микроконтролерът се програмира чрез умножаване и интегриране на стойностите на напрежението и тока от ADC за определен период от време и съответно задвижване на брояча, за да покаже броя на единиците (KW), консумирани за определен период от време.
В допълнение към измерването на енергията, системата също така осигурява индикация за земна повреда в случай на повреда или свръхток, които могат да възникнат в нулевия или заземителния проводник, и включва светодиодната индикация по подходящ начин за откриване на земна повреда, както и за единица консумация.
