Μετρητής ενέργειας ή Μετρητής Watt-Hour είναι ένα ηλεκτρικό όργανο που μετρά την ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας που χρησιμοποιούν οι καταναλωτές. Τα βοηθητικά προγράμματα είναι ένα από τα ηλεκτρικά τμήματα, τα οποία εγκαθιστούν αυτά τα όργανα σε όλα τα μέρη όπως σπίτια, βιομηχανίες, οργανισμούς, εμπορικά κτίρια για τη χρέωση της κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας από φορτία όπως φώτα, ανεμιστήρες, ψυγείο και άλλες οικιακές συσκευές .
Μετρητής Watt-Hour
Η βασική μονάδα ισχύος είναι τα βατ και μετριέται με τη χρήση ενός μετρητή βατ. Χίλια βατ παράγουν ένα κιλοβάτ. Εάν κάποιος χρησιμοποιεί ένα κιλοβάτ σε διάρκεια μίας ώρας, καταναλώνεται μία μονάδα ενέργειας. Έτσι ενέργεια μέτρα μετρήστε την ταχεία τάση και τα ρεύματα, υπολογίστε το προϊόν τους και δώστε στιγμιαία ισχύ. Αυτή η ισχύς ενσωματώνεται σε ένα χρονικό διάστημα, το οποίο δίνει την ενέργεια που χρησιμοποιείται κατά τη διάρκεια αυτής της χρονικής περιόδου.
Τύποι μετρητών ενέργειας
Οι μετρητές ενέργειας ταξινομούνται σε δύο βασικές κατηγορίες, όπως:
- Ηλεκτρομηχανικός μετρητής επαγωγής τύπου
- Ηλεκτρονικός μετρητής ενέργειας
Οι μετρητές ενέργειας ταξινομούνται σε δύο τύπους λαμβάνοντας υπόψη τους ακόλουθους παράγοντες:
- Τύποι οθόνης αναλογικού ή ψηφιακού ηλεκτρικού μετρητή.
- Τύποι σημείων μέτρησης: δευτερεύουσα μετάδοση, δίκτυο, τοπική και κύρια διανομή.
- Τερματικές εφαρμογές όπως εμπορικός, βιομηχανικός και οικιακός σκοπός
- Τεχνικές πτυχές όπως μονοφασικές, τρεις φάσεις, Υψηλή ένταση (HT), Χαμηλή ένταση (LT) και υλικά κατηγορίας ακρίβειας.
Η σύνδεση παροχής ηλεκτρικού ρεύματος μπορεί να είναι είτε μονή φάση ή τρεις φάσεις ανάλογα με την προσφορά που χρησιμοποιείται από τις οικιακές ή εμπορικές εγκαταστάσεις. Ιδιαίτερα σε αυτό το άρθρο, πρόκειται να μελετήσουμε για τις αρχές λειτουργίας ενός μονοφασικού ηλεκτρομηχανικού επαγωγικού τύπου μετρητή ενέργειας και επίσης για τον τριφασικό ηλεκτρονικό μετρητή ενέργειας από την εξήγηση του δύο βασικούς μετρητές ενέργειας όπως περιγράφεται παρακάτω.
Μονοφασικός μετρητής ηλεκτρικής μηχανικής επαγωγής
Είναι ένας πολύ γνωστός και πιο κοινός τύπος μετρητή ενέργειας ηλικίας. Περιλαμβάνει έναν περιστρεφόμενο δίσκο αλουμινίου τοποθετημένο σε έναν άξονα μεταξύ δύο ηλεκτρομαγνητών. Η ταχύτητα περιστροφής του δίσκου είναι ανάλογη με την ισχύ και αυτή η ισχύς συνδυάζεται με τη χρήση γραναζιών και μηχανισμού μετρητή. Είναι κατασκευασμένο από δύο ηλεκτρομαγνήτες από χάλυβα από πυρίτιο: μαγνήτες διακλάδωσης και σειράς.
Ο μαγνήτης σειράς φέρει ένα πηνίο που έχει μερικές στροφές σύρματος πάχους συνδεδεμένο σε σειρά με τη γραμμή ενώ ο μαγνήτης διακλάδωσης φέρει ένα πηνίο με πολλές στροφές λεπτού σύρματος συνδεδεμένες κατά μήκος της τροφοδοσίας.
Ο μαγνήτης φρεναρίσματος είναι ένα είδος μόνιμου μαγνήτη που ασκεί τη δύναμη αντίθετη από την κανονική περιστροφή του δίσκου για να μετακινήσει αυτόν τον δίσκο σε μια ισορροπημένη θέση και να σταματήσει τον δίσκο κατά τη διακοπή ισχύος.
Μετρητής Ηλεκτρομηχανικής Ενέργειας Μονοφασικής Ενέργειας
Ο μαγνητικός κύκλος παράγει μια ροή που είναι ανάλογη με το ρεύμα ροής και ο μαγνήτης διακλάδωσης παράγει μια ροή ανάλογη με την τάση. Αυτές οι δύο ροές υστερούν στους 90 βαθμούς λόγω επαγωγικής φύσης. Η διασύνδεση αυτών των δύο πεδίων παράγει ρεύμα στο δίσκο, χρησιμοποιώντας μια δύναμη, η οποία είναι ανάλογη με το προϊόν της στιγμιαίας τάσης, του ρεύματος και της γωνίας φάσης μεταξύ τους. Ένας μαγνήτης πέδησης τοποθετείται στη μία πλευρά του δίσκου, ο οποίος παράγει μια ροπή πέδησης στον δίσκο από ένα σταθερό πεδίο που παρέχεται χρησιμοποιώντας έναν μόνιμο μαγνήτη. Όποτε οι ροπές πέδησης και οδήγησης γίνονται ίσες, η ταχύτητα του δίσκου γίνεται σταθερή.
Ένας άξονας ή κάθετος άξονας του δίσκου αλουμινίου συνδέεται με τη διάταξη ταχυτήτων που καταγράφει έναν αριθμό ανάλογο με τις περιστροφές του δίσκου. Αυτή η διάταξη γραναζιών ορίζει τον αριθμό σε μια σειρά κλήσεων και δείχνει την ενέργεια που καταναλώνεται με την πάροδο του χρόνου.
Αυτός ο τύπος μετρητή ενέργειας είναι απλός στην κατασκευή και η ακρίβεια είναι κάπως μικρότερη λόγω της υφέρπουσας και άλλων εξωτερικών πεδίων. Ένα βασικό πρόβλημα με αυτούς τους τύπους μετρητών ενέργειας είναι η ομοιότητά τους στην παραβίαση, κάτι που απαιτεί ένα σύστημα παρακολούθησης ηλεκτρικής ενέργειας. Αυτοί οι μετρητές σειρών και διακλάδωσης χρησιμοποιούνται ευρέως σε οικιακές και βιομηχανικές εφαρμογές.
Ηλεκτρονικοί μετρητές ενέργειας είναι ακριβείς, ακριβείς και αξιόπιστοι τύποι οργάνων μέτρησης σε σύγκριση με μετρητές ηλεκτρομηχανικής επαγωγής τύπου. Όταν συνδέονται με φορτία, καταναλώνουν λιγότερη ισχύ και αρχίζουν να μετρούν στιγμιαία. Έτσι, ο ηλεκτρονικός τύπος τριφασικού ενεργειακού μετρητή εξηγείται παρακάτω με την αρχή λειτουργίας του.
Ηλεκτρονικός μετρητής ενέργειας 3 φάσεων
Αυτός ο μετρητής μπορεί να εκτελεί μετρήσεις ρεύματος, τάσης και ισχύος σε τριφασικά συστήματα τροφοδοσίας. Με τη χρήση αυτών των τριών φάσεων μετρητών, είναι επίσης δυνατή η μέτρηση υψηλών τάσεων και ρευμάτων χρησιμοποιώντας κατάλληλους μορφοτροπείς. Ένας από τους τύπους τριφασικών ενεργειακών μετρητών φαίνεται παρακάτω (δίνεται ως παράδειγμα) που εξασφαλίζει αξιόπιστη και ακριβή μέτρηση ενέργειας σε σύγκριση με τους ηλεκτρομηχανικούς μετρητές.
Ηλεκτρονικός μετρητής ενέργειας 3 φάσεων
Χρησιμοποιεί το AD7755, ένα μονοφασικό IC μέτρησης ενέργειας για την απόκτηση και επεξεργασία των παραμέτρων τάσης και ρεύματος εισόδου. Η τάση και τα ρεύματα της γραμμής ισχύος βαθμολογούνται στο επίπεδο σήματος χρησιμοποιώντας μορφοτροπείς όπως μετασχηματιστές τάσης και ρεύματος και δίνεται σε αυτό το IC, όπως φαίνεται στο σχήμα. Αυτά τα σήματα λαμβάνονται δείγματα και μετατρέπονται σε ψηφιακά, πολλαπλασιάζονται το ένα με το άλλο για να λάβουν τη στιγμιαία ισχύ. Αργότερα αυτές οι ψηφιακές εξόδους μετατρέπονται στη συχνότητα για την οδήγηση ενός ηλεκτρομηχανικού μετρητή. Ο ρυθμός συχνότητας του παλμού εξόδου είναι ανάλογος με τη στιγμιαία ισχύ και (σε ένα δεδομένο διάστημα) δίνει μεταφορά ενέργειας στο φορτίο για έναν συγκεκριμένο αριθμό παλμών.
Ο μικροελεγκτής δέχεται τις εισόδους και από τα τρία IC μέτρησης ενέργειας για τριφασική ενεργειακή μέτρηση και χρησιμεύει ως ο εγκέφαλος του συστήματος εκτελώντας όλες τις απαραίτητες λειτουργίες όπως αποθήκευση και ανάκτηση δεδομένων από EEPROM , χειρισμός του μετρητή χρησιμοποιώντας κουμπιά για προβολή της κατανάλωσης ενέργειας, βαθμονόμηση φάσεων και εκκαθάριση των μετρήσεων και, επίσης, οδηγεί την οθόνη χρησιμοποιώντας αποκωδικοποιητής IC .
Μέχρι τώρα έχουμε διαβάσει για τους μετρητές ενέργειας και τις αρχές λειτουργίας τους. Για μια βαθύτερη κατανόηση αυτής της έννοιας, η ακόλουθη περιγραφή σχετικά με τον μετρητή ενέργειας παρέχει πλήρεις λεπτομέρειες κυκλώματος και τις συνδέσεις του χρησιμοποιώντας έναν μικροελεγκτή.
Κύκλωμα ενεργειακού μετρητή με χρήση μικροελεγκτή:
Το παρακάτω σχήμα δείχνει το κύκλωμα μετρητή watt-hour που εφαρμόζεται χρησιμοποιώντας Μικροελεγκτής Atmel AVR . Αυτό το κύκλωμα παρακολουθεί συνεχώς και αποκτά παραμέτρους τάσης και ρεύματος της μονοφασικής τροφοδοσίας. Ο μικροελεγκτής λαμβάνει αυτές τις τιμές παραμέτρων από ένα κύκλωμα κλιματισμού σήματος, το οποίο οδηγείται από ICs OP-AMP .
Κύκλωμα ενεργειακού μετρητή με χρήση μικροελεγκτή
Αυτό το κύκλωμα έχει δύο τρέχοντες μετασχηματιστές συνδέεται σε σειρά με κάθε γραμμή τροφοδοσίας: φάση και ουδέτερο. Οι τρέχουσες τιμές από αυτούς τους μετασχηματιστές αποστέλλονται στους αντίστοιχους ADC του μικροελεγκτή και, στη συνέχεια, το ADC μετατρέπει αυτές τις τιμές σε ψηφιακές τιμές, και έτσι ο μικροελεγκτής κάνει απαραίτητα υπολογισμούς για να βρει την κατανάλωση ενέργειας. ο Ο μικροελεγκτής είναι προγραμματισμένος με τέτοιο τρόπο ώστε οι τιμές τάσης και ρεύματος από το ADC να πολλαπλασιάζονται και να ενσωματώνονται σε μια καθορισμένη χρονική περίοδο, και στη συνέχεια να οδηγούν αντίστοιχα τον μηχανισμό μετρητή που εμφανίζει τον αριθμό των μονάδων που καταναλώθηκαν (KWs) για μια χρονική περίοδο.
Εκτός από τη μέτρηση ενέργειας, αυτό το σύστημα παρέχει επίσης ένδειξη σφάλματος γείωσης σε περίπτωση βλάβης ή υπερέντασης που μπορεί να συμβεί σε ουδέτερη ή γείωση και μετατρέψει κατάλληλα το Διόδους εκπομπής φωτός ένδειξη για ανίχνευση σφαλμάτων γείωσης, καθώς και για κάθε κατανάλωση μονάδας.
Αυτό το άρθρο αφορά το κύκλωμα μετρητή watt-hour και τις αρχές λειτουργίας του. Αυτό είναι επίσης γνωστό ως μετρητής ενέργειας - ο οποίος χρησιμοποιείται στην ανάπτυξη κιτ ηλεκτρικών και ηλεκτρονικών έργων από διαφορετικές τεχνολογίες. Για οποιαδήποτε βοήθεια σχετικά με τις έννοιες όπως παραβίαση του μετρητή ενέργειας και χρέωση μετρητή ενέργειας χρησιμοποιώντας ασύρματη τεχνολογία ή σχολιάστε την ενότητα που δίνεται παρακάτω.
Φωτογραφικές μονάδες:
