Видове измерватели на енергия и техните принципи на работа

Видове измерватели на енергия и техните принципи на работа

Измервател на енергия или Измервател на ват-час е електрически инструмент, който измерва количеството електрическа енергия, използвана от потребителите. Комуналните услуги са един от електрическите отдели, които инсталират тези инструменти на всяко място като домове, индустрии, организации, търговски сгради, за да таксуват консумацията на електроенергия от товари като светлини, вентилатори, хладилник и други домакински уреди .



Измервател на ват-час

Измервател на ват-час

Основната единица за мощност е вата и тя се измерва с помощта на ватметър. Хиляда вата правят един киловат. Ако човек използва един киловат за един час, консумира се една единица енергия. Значи енергия метри измерва бързото напрежение и токове, изчислява техния продукт и дава моментална мощност. Тази мощност е интегрирана във времеви интервал, което дава енергията, използвана за този период от време.






Видове измерватели на енергия

Измервателите на енергия са класифицирани в две основни категории, като например:

  • Индукционен електромер с електромеханичен тип
  • Електронен електромер

Измервателите на енергия се класифицират в два типа, като се вземат предвид следните фактори:



  • Видове дисплеи аналогов или цифров електромер.
  • Видове точки за измерване: вторично пренос, мрежа, локално и първично разпределение.
  • Край на приложения като търговска, промишлена и битова цел
  • Технически аспекти като единични фази, три фази, високо напрежение (HT), ниско напрежение (LT) и материали от клас на точност.

Връзката за електрозахранване може да бъде или монофазни или три фази в зависимост от доставките, използвани от битовите или търговските инсталации. По-специално в тази статия ще разгледаме принципите на работа на еднофазния електромеханичен индукционен измервателен уред, а също и за трифазния електронен измервателен уред от обяснението на два основни брояча на енергия както е описано по-долу.

Еднофазен електромеханичен индукционен измервателен уред

Това е добре познат и най-често срещан тип вековни измерватели на енергия. Състои се от въртящ се алуминиев диск, поставен върху шпиндел между два електромагнита. Скоростта на въртене на диска е пропорционална на мощността и тази мощност се интегрира чрез използването на зъбни колела и броячен механизъм. Изработен е от два ламинирани електромагнита от силициева стомана: шунтови и серийни магнити.


Серийният магнит носи намотка, която е от няколко завъртания на дебела тел, свързани последователно с линията, докато шунтиращият магнит носи намотка с множество завъртания на тънка тел, свързани през захранването.

Спирачният магнит е вид постоянен магнит, който прилага силата, противоположна на нормалното въртене на диска, за да премести този диск в балансирано положение и да спре диска, докато захранването изчезне.

Еднофазен електромеханичен индукционен измервателен уред

Еднофазен електромеханичен индукционен измервателен уред

Серийният магнит произвежда поток, който е пропорционален на протичащия ток, а шунтиращият магнит произвежда поток, пропорционален на напрежението. Тези два потока изостават при 90 градуса поради индуктивна природа. Интерфейсът на тези две полета произвежда вихрови ток в диска, използвайки сила, която е пропорционална на произведението на моментното напрежение, тока и фазовия ъгъл между тях. Спиращ магнит е поставен върху едната страна на диска, който създава спирачен момент на диска чрез постоянно поле, осигурено чрез използване на постоянен магнит. Винаги, когато спирачните и движещите моменти станат равни, скоростта на диска става стабилна.

Вал или вертикален шпиндел на алуминиевия диск е свързан с механизма на зъбното колело, който записва число, пропорционално на оборотите на диска. Тази подредба на зъбни колела задава номера в серия циферблати и показва консумираната енергия с течение на времето.

Този тип енергомер е прост в конструкцията и точността е малко по-малка поради пълзящите и други външни полета. Основният проблем при тези видове електромери е тяхната склонност към манипулации, което налага система за мониторинг на електрическата енергия. Тези серийни и шунтови измервателни уреди се използват широко в битови и промишлени приложения.

Електронни електромери са точен, точен и надежден тип измервателни уреди в сравнение с електромеханични индукционни измервателни уреди. Когато са свързани към товари, те консумират по-малко енергия и започват да измерват моментално. И така, електронният тип трифазен електромер е обяснен по-долу с неговия принцип на работа.

3-фазен електронен електромер

Този измервателен уред може да извършва измервания на ток, напрежение и мощност в трифазни системи за захранване. Използвайки тези три фазомера, също е възможно да се измерват високи напрежения и токове, като се използват подходящи преобразуватели. Един от видовете трифазни измерватели на енергия е показан по-долу (даден като пример), който осигурява надеждно и точно измерване на енергията в сравнение с електромеханичните измервателни уреди.

3-фазен електронен ватомер

3-фазен електронен електромер

Той използва AD7755, еднофазна интегрална схема за измерване на енергия, за да придобие и обработи параметрите на входното напрежение и ток. Напрежението и токовете на електропровода се определят до нивото на сигнала, като се използват преобразуватели като трансформатори на напрежение и ток и се дава на този IC, както е показано на фигурата. Тези сигнали се вземат проби и се преобразуват в цифрови, умножава се един по друг, за да се получи моментната мощност. По-късно тези цифрови изходи се преобразуват в честотата, за да задвижат електромеханичен брояч. Честотата на изходния импулс е пропорционална на моментната мощност и (в даден интервал) дава енергийни трансфери към товара за определен брой импулси.

Микроконтролерът приема входовете от трите интегрални схеми за измерване на енергия за трифазно измерване на енергията и служи като мозък на системата, като изпълнява всички необходими операции като съхраняване и извличане на данни от EEPROM , управляващ измервателния уред с помощта на бутони за преглед на консумацията на енергия, калибриране на фази и изчистване на показанията, а също така задвижва дисплея, използвайки декодер IC .

Досега четохме за енергомерите и техните принципи на работа. За по-задълбочено разбиране на тази концепция, следващото описание на измервателя на енергия дава пълни подробности за веригата и нейните връзки с помощта на микроконтролер.

Верига за измерване на енергия, използваща микроконтролер:

На фигурата по-долу е показана веригата на ватчаса, изпълнена чрез използване Микроконтролер Atmel AVR . Тази схема непрекъснато следи и придобива параметри на напрежението и тока на еднофазното захранване в мрежата. Микроконтролерът получава тези стойности на параметри от схема за кондициониране на сигнала, която се задвижва от ИС за OP-AMP .

Верига за измерване на ват час с помощта на микроконтролер

Верига за измерване на енергия с помощта на микроконтролер

Тази схема има две токови трансформатори свързани последователно с всяка захранваща линия: фаза и нула. Текущите стойности от тези трансформатори се изпращат към съответните ADC на микроконтролера и след това ADC преобразува тези стойности в цифрови стойности и по този начин микроконтролерът прави задължителни изчисления, за да намери потреблението на енергия. The Микроконтролерът е програмиран по такъв начин, че стойностите на напрежението и тока от ADC се умножават и интегрират за определен период от време и след това съответно задвижват броячния механизъм, който показва броя на консумираните единици (KW) за определен период от време.

В допълнение към измерването на енергията, тази система също така предоставя индикация за земна повреда в случай на повреда или свръхток, който може да възникне в неутрална или земна линия и правилно завърта Светоизлъчващи диоди индикация за откриване на земна повреда, както и за всяка консумация на единица.

Тази статия е за веригата на ватчас и нейните принципи на работа. Това е известно още като измервател на енергия - който се използва при разработването електрически и електронни комплекти за проекти чрез различни технологии. За всяка помощ по отношение на понятията като подправяне на измервател на енергия и таксуване на електромер с помощта на безжична технология или коментирайте в раздела, даден по-долу.

Кредити за снимки:

  • Измервател на ват-час от tradeindia
  • Еднофазен индукционен измервателен уред от инженерство
  • 3-фазен електронен електромер от аналогов
  • Електрическа верига с помощта на микроконтролер от следващия