Come è organizzato e funzionante il contatore elettronico dell'elettricità

Lo scopo principale di questo dispositivo è misurare costantemente il consumo di energia della sezione monitorata del circuito elettrico e visualizzare la sua grandezza in una forma a misura d'uomo. La base dell'elemento utilizza componenti elettronici a stato solido operanti su semiconduttori o microprocessori.

Tali dispositivi sono prodotti per funzionare con i circuiti di corrente:

1. valore costante;

2. forma armonica sinusoidale.

I contatori elettrici CC funzionano solo nelle imprese industriali che utilizzano apparecchiature potenti con un consumo elevato di energia costante (trasporto ferroviario elettrificato, auto elettriche ...). Per scopi domestici, non vengono utilizzati, vengono emessi in quantità limitate. Pertanto, nell'ulteriore materiale di questo articolo non li considereremo, sebbene il principio del loro funzionamento differisca dai modelli che funzionano a corrente alternata, principalmente per la progettazione di sensori di corrente e tensione.

I misuratori di potenza AC elettronici sono prodotti per tenere conto dell'energia dei dispositivi elettrici:

1. con un sistema di tensione monofase;

2. in circuiti trifase.

Design del contatore elettronico

L'intera base elementale si trova all'interno dell'alloggiamento, dotata di:

• morsettiera per il collegamento di fili elettrici;

• Pannello LCD;

• controlli operativi e trasmissione di informazioni dal dispositivo;

• trasformatori di misura;

• circuito stampato con elementi a stato solido;

• copertura protettiva.

aspetto e le principali impostazioni utente di uno dei molti modelli di dispositivi simili prodotti nelle imprese della Repubblica di Bielorussia sono presentate nella foto.

Le prestazioni di tale contatore elettrico confermato da:

• il timbro del verificatore che conferma il passaggio della verifica metrologica del dispositivo sul banco di prova e la valutazione delle sue caratteristiche nella classe di precisione dichiarata dal costruttore;

• sigillo indisturbato della società di supervisione energetica responsabile della corretta connessione del contatore al circuito elettrico.

Vista interna le schede di un dispositivo simile sono mostrate in figura.

Non ci sono meccanismi di movimento e induzione. E la presenza di tre trasformatori di corrente incorporati, utilizzati come sensori con lo stesso numero di canali chiaramente visibili sul circuito stampato, indicano un funzionamento trifase di questo dispositivo.

Processi elettrotecnici presi in considerazione da un contatore elettronico

Il lavoro degli algoritmi interni delle strutture trifase o monofase avviene secondo le stesse leggi, tranne che in un dispositivo trifase, più complesso, si verifica una somma geometrica dei valori di ciascuno dei tre canali componenti.

Pertanto, i principi di funzionamento del contatore elettronico saranno considerati principalmente sull'esempio di un modello monofase. Per fare ciò, ricordare le leggi di base dell'ingegneria elettrica relative all'alimentazione.

Il suo valore completo è determinato dai componenti:

• attiva;

• reattivo (somma dei carichi induttivi e capacitivi).

La corrente che fluisce attraverso il circuito comune di una rete monofase è la stessa in tutte le aree e la caduta di tensione su ciascuno dei suoi elementi dipende dal tipo di resistenza e dalla sua grandezza. Sulla resistenza attiva, coincide con il vettore della corrente che passa nella direzione e sulla reattanza si discosta dal lato. Inoltre, nell'induttanza, è in anticipo rispetto alla corrente in angolo e resta indietro rispetto alla capacità.

I contatori elettronici sono in grado di prendere in considerazione e visualizzare la potenza totale e il suo valore attivo e reattivo. A tale scopo vengono misurati i vettori di corrente con tensione fornita al suo ingresso.Il valore della deviazione dell'angolo tra questi valori in entrata determina e calcola la natura del carico, fornisce informazioni su tutti i suoi componenti.

In diversi progetti di contatori elettronici, l'insieme di funzioni non è lo stesso e può differire in modo significativo nel loro scopo. Con ciò, si distinguono radicalmente dai loro analoghi di induzione, che funzionano sulla base dell'interazione dei campi elettromagnetici e delle forze di induzione che causano la rotazione di un sottile disco di alluminio. Strutturalmente, possono misurare solo attivi o potenza reattiva in un circuito monofase o trifase e l'intero valore - devi calcolare separatamente manualmente.

Il principio di misurazione della potenza mediante un contatore elettronico

Schema di funzionamento di un semplice dispositivo di misurazione con convertitori di uscita mostrato in figura.

Utilizza semplici sensori per misurare la potenza:

• corrente basata su uno shunt convenzionale attraverso il quale passa la fase del circuito;

• tensione che funziona secondo lo schema di un noto divisore.

Il segnale registrato da tali sensori è piccolo e viene aumentato con l'aiuto di amplificatori elettronici di corrente e tensione, dopodiché avviene l'elaborazione analogico-digitale per l'ulteriore conversione dei segnali e la loro moltiplicazione al fine di ottenere un valore proporzionale al valore del consumo di energia.

Successivamente, il segnale digitalizzato viene filtrato e inviato ai dispositivi:

• visualizzare;

• integrazione;

• trasmissione di misure;

• ulteriore conversione.

I sensori di ingresso delle quantità elettriche utilizzate in questo circuito non forniscono misurazioni con una classe di precisione elevata di vettori di corrente e tensione e, di conseguenza, il calcolo della potenza. Questa funzione è implementata meglio misurando i trasformatori.

Diagramma di funzionamento del contatore elettronico monofase

In esso, il CT di misurazione è incluso nella fessura del filo di fase del consumatore e il VT è collegato a fase e zero.

I segnali di entrambi i trasformatori non necessitano di amplificazione e vengono inviati attraverso i loro canali all'unità ADC, che li converte in un codice di potenza e frequenza digitale. Ulteriori conversioni vengono eseguite da un microcontrollore che controlla:

• visualizzare;

• relè elettronico;

• RAM - memoria ad accesso casuale.

Tramite la RAM, il segnale di uscita può essere trasmesso ulteriormente al canale informativo, ad esempio utilizzando una porta ottica.

Funzionalità dei contatori elettronici

L'errore di misurazione a bassa potenza stimato dalla classe di precisione di 0,5 S o 02 S consente l'uso di questi dispositivi ai fini della misurazione commerciale dell'elettricità utilizzata.

I progetti progettati per le misure in circuiti trifase possono funzionare in circuiti elettrici a tre o quattro fili.

Il contatore elettronico può essere collegato direttamente ad apparecchiature esistenti o avere un design che consente l'uso di trasformatori di misura ad alta tensione intermedi. In quest'ultimo caso, di norma, viene eseguita una conversione automatica delle quantità secondarie misurate in valori primari di corrente, tensione e potenza, compresi i componenti attivi e reattivi.

Il contatore cattura la direzione della piena potenza con tutti i suoi componenti nelle direzioni avanti e indietro, memorizza queste informazioni in relazione al tempo. In questo caso, l'utente può prendere letture energetiche dal suo incremento per un certo periodo di tempo, ad esempio l'attuale o selezionato dal giorno di calendario, mese o anno, oppure - accumulo per un determinato periodo di tempo.

La fissazione dei valori di potenza attiva e reattiva per un certo periodo, ad esempio 3 o 30 minuti, nonché la chiamata rapida dei suoi valori massimi per un mese facilita notevolmente l'analisi del funzionamento delle apparecchiature di potenza.

In qualsiasi momento, puoi visualizzare gli indicatori istantanei del consumo attivo e reattivo, tensione di corrente, frequenze in ogni fase.

La presenza della funzione di misurazione dell'energia multi-tariffaria che utilizza diversi canali di trasmissione delle informazioni espande le condizioni di uso commerciale. Allo stesso tempo, le tariffe vengono create per un orario specifico, ad esempio ogni mezz'ora di un fine settimana o un giorno lavorativo per stagione o mese dell'anno.

Per comodità dell'utente, il display mostra il menu operativo, tra le voci di cui è possibile navigare utilizzando i controlli adiacenti.

Un contatore di energia elettronico consente non solo di leggere le informazioni direttamente dal display, ma anche di visualizzarle tramite un computer remoto, nonché di inserire dati aggiuntivi o programmarli attraverso la porta ottica.

Protezione dei dati

Installazione di guarnizioni Il contatore è realizzato in due fasi:

1. al primo livello, l'accesso all'interno del dispositivo è vietato dal servizio di controllo tecnico dell'impianto dopo che il contatore è stato fabbricato e ha superato la verifica dello stato;

2. Al secondo livello di tenuta, l'accesso ai terminali e ai cavi collegati è bloccato da un rappresentante dell'organizzazione che fornisce energia o dalla supervisione dell'energia.

Tutti gli eventi di rimozione e installazione del coperchio sono dotati di un allarme, il cui funzionamento è registrato nella memoria del registro eventi con riferimento a data e ora.

Sistema di password prevede la limitazione degli utenti all'accesso alle informazioni e può contenere fino a cinque restrizioni.

Livello zero rimuove completamente le restrizioni e consente di visualizzare tutti i dati localmente o in remoto, sincronizzare l'ora, regolare le letture.

Primo livello password di accesso aggiuntiva viene fornita ai dipendenti dell'installazione o dell'organizzazione operativa Chiedere sistemi per l'installazione di apparecchiature e la registrazione di parametri che non influiscono sulle caratteristiche commerciali.

Secondo livello La password di accesso principale viene assegnata dal supervisore responsabile dell'energia al contatore che è stato impostato ed è completamente preparato per il lavoro.

Terzo livello l'accesso primario è dato ai lavoratori addetti alla supervisione dell'energia che rimuovono e installano il coperchio dal misuratore per accedere ai suoi morsetti terminali o condurre operazioni remote attraverso la porta ottica.

Quarto livello offre la possibilità di installare chiavi hardware sulla scheda, rimuovere tutti i sigilli installati e la capacità di operare attraverso la porta ottica per migliorare la configurazione, sostituire i coefficienti di calibrazione.

L'elenco sopra riportato delle possibilità offerte da un contatore elettronico è una panoramica generale. Può essere impostato singolarmente e differire anche su ogni modello dello stesso produttore.