Hvordan elektronisk effektmåler fungerer og fungerer

  • Belysning

Hovedformålet med denne enheten er å kontinuerlig måle strømforbruket til den overvåkede delen av en elektrisk krets og vise verdien i en menneskeskapelig form. Element base bruker solid state elektroniske komponenter som opererer på halvledere eller mikroprosessor design.

Slike enheter produseres for å arbeide med strømkretser:

1. konstant verdi;

2. Sinusformet harmonisk form.

DC-elektriske måleinstrumenter fungerer bare hos industrielle bedrifter som driver høyt strømutstyr med høyt forbruk av konstant kraft (elektrifisert jernbanetransport, elbiler...). For hjemmebruk er de ikke brukt, er tilgjengelige i begrensede mengder. Derfor vil vi i fremtidens materiale i denne artikkelen ikke vurdere dem, selv om prinsippet om deres arbeid adskiller seg fra modellene som opererer på vekselstrøm, hovedsakelig ved konstruksjon av strøm- og spenningssensorer.

Elektroniske vekselstrømsmålere er produsert for å ta hensyn til energien til elektriske enheter:

1. med enfasespenningssystem;

2. i trefaset kretser.

Elektronisk måler design

Hele elementbasen er plassert inne i saken, utstyrt med:

klemme for tilkobling av elektriske ledninger;

LCD display panel;

Kontrollorganer jobber og overfører informasjon fra enheten;

trykt kretskort med solid-state elementer;

Utseendet og de grunnleggende brukerinnstillingene til en av de mange modellene av lignende enheter produsert av bedrifter i Republikken Hviterussland er vist på bildet.

Effektiviteten til en slik elektrisk måler er bekreftet av:

Verifikatorens påførte merke som bekrefter passering av metrologisk kalibrering av instrumentet på prøvebenken og evaluering av egenskapene i nøyaktighetsklassen som er oppgitt av produsenten.

Forstyrret segl fra strømstyringsfirmaet som er ansvarlig for korrekt tilkobling av apparatet til den elektriske kretsen.

Innvendig visning av brettene til en lignende enhet er vist på bildet.

Det er ingen bevegelige og induksjonsmekanismer. Og tilstedeværelsen av tre innebygde strømtransformatorer, som brukes som sensorer med samme antall klart synlige kanaler på kretskortet, vitner om trefasens drift av denne enheten.

Elektrotekniske prosesser, talt av en elektronisk måler

Arbeidet til de interne algoritmer av trefase- eller enkelfasestrukturer skjer i henhold til de samme lovene, bortsett fra at i den 3-fases mer komplekse enheten er det en geometrisk summering av verdiene for hver av de tre komponentkanaler.

Derfor vil prinsippene for driften av den elektroniske måleren hovedsakelig bli vurdert på eksemplet av enfasemodell. For å gjøre dette, husker vi de grunnleggende lovene for elektroteknikk relatert til kraft.

Dens fullverdige verdi bestemmes av komponentene:

reaktive (summen av induktive og kapasitive belastninger).

Strømmen som strømmer gjennom den felles krets i et enkeltfaset nettverk er det samme på alle områder, og spenningsfallet over hvert element avhenger av typen motstand og dens størrelse. På aktiv motstand faller den sammen med vektoren for å sende strøm i retningen, og på reaktiv motstand avviker den fra siden. Og på induktansen er den foran den nåværende vinkelen, og på kondensatoren - bak.

Elektroniske målere kan ta hensyn til og vise total effekt og dens aktive og reaktive verdi. For å gjøre dette, måles gjeldende vektorer med spenning tilført til inngangen. Fra verdien av vinkelavviket mellom disse innkommende verdiene bestemmes og beregnes belastningens art, informasjon om alle dens komponenter er gitt.

I ulike design av elektroniske målere er settet av funksjoner ikke det samme og kan avvike vesentlig i formålet. Ved dette blir de radikalt skilt fra sine induksjonsmodeller, som fungerer på grunnlag av samspillet mellom elektromagnetiske felt og induksjonskrefter som forårsaker rotasjonen av en tynn aluminiumskive. Strukturelt kan de bare måle aktiv eller reaktiv kraft i enfaset eller trefaset krets, og verdien av den fulle må beregnes separat manuelt.

Prinsipp for effektmåling ved elektronisk måler

Operasjonsordningen for en enkel måleanordning med utgangstransformatorer er vist i figuren.

Den bruker enkle sensorer til å måle strøm:

nåværende basert på en konvensjonell shunt gjennom hvilken fasen av kretsen er passert;

spenning som opererer i henhold til den kjente divider.

Signalet tatt av slike sensorer er liten og økes med elektroniske strøm- og spenningsforsterkere, hvoretter analog-til-digital behandling foregår for å videreomformere signaler og multiplisere dem for å oppnå en verdi som er proporsjonal med verdien av forbruket.

Deretter filtreres det digitaliserte signalet og sendes til enheter:

Inngangssensorene for elektriske mengder som brukes i dette skjemaet gir ikke målinger med en høy klasse av nøyaktighet av strøm- og spenningsvektorer, og følgelig beregning av effekt. Denne funksjonen blir bedre implementert av instrumenttransformatorer.

Ordningen for enfaset elektronisk måler

I det er måle CT inkludert i brudd på forbrukerens fasetråd, og spenningstransformatoren er koblet til fase og null.

Signalene fra begge transformatorene trenger ikke forsterkning og sendes via sine kanaler til ADC-enheten, som konverterer dem til en digital kode for strøm og frekvens. Ytterligere konverteringer utføres av mikrokontroller, som styrer:

RAM - tilfeldig tilgangshukommelse.

Gjennom RAM kan utgangssignalet overføres videre til informasjonskanalen, for eksempel ved bruk av en optisk port.

Funksjonaliteten til elektroniske målere

Den lave feilmålingens feil, estimert av nøyaktighetsklassen på 0,5 S eller 02 S, tillater bruk av disse enhetene for kommersiell måling av brukt strøm.

Design beregnet for målinger i trefasekretser kan operere i tre eller fire lednings elektriske kretser.

En elektronisk måler kan kobles direkte til eksisterende utstyr eller ha et design som tillater bruk av mellomliggende, for eksempel høyspenningsmålingstransformatorer. I sistnevnte tilfelle utføres automatisk omregning av de målte sekundære verdier i primærverdiene for strøm, spenning og kraft, inkludert de aktive og reaktive komponentene.

Måleren registrerer retningen for full kraft med alle komponenter i frem- og bakretning, lagrer denne informasjonen med tiden. Samtidig kan brukeren ta avlesning av energi ved en økning i en viss tidsperiode, for eksempel en dag, en måned eller et år som er aktuelt eller valgt fra en kalender eller akkumulert for en bestemt angitt tid.

Ved å fastsette verdiene for aktiv og reaktiv effekt i en viss periode, for eksempel 3 eller 30 minutter, samt en rask samtale av maksimalverdiene i løpet av måneden, forenkles analysen av driften av kraftutstyret sterkt.

Du kan når som helst se øyeblikkelige indikatorer på aktivt og reaktivt forbruk, strøm, spenning, frekvens i hver fase.

Tilstedeværelsen av funksjonen for multi-tariff energimåling ved hjelp av flere informasjonstransmisjonskanaler utvider betingelsene for kommersiell anvendelse. Samtidig opprettes tariffer for en bestemt tid, for eksempel hver halvtime av en fridag eller en arbeidsdag i henhold til årstidene eller månedene av året.

For brukers bekvemmelighet viser displayet arbeidsmenyen, mellom punktene du kan navigere ved hjelp av tilgrensende kontroller.

Elektronisk elektrisitetsmåler tillater ikke bare å lese informasjon direkte fra skjermen, men også for å vise den via en ekstern datamaskin, samt å legge inn flere data eller programmere den via en optisk port.

Informasjonssikkerhet

Installasjonen av tetninger på måleren utføres i to trinn:

1. På første nivå er adgang til innsiden av instrumenthuset forbudt av anleggets tekniske kontrolltjeneste etter at telleren er produsert og har passert tilstandskalibrering;

2. På andre nivå av tetting blokkeres tilgang til terminaler og tilkoblede ledninger av en representant for strømforsyningsorganisasjonen eller strømtilsynsføreren.

Alle hendelser for fjerning og montering av dekselet er utstyrt med et alarmsystem, utløser som er registrert i hukommelsen til hendelsesloggen med referanse til tid og dato.

Passordsystemet sørger for å begrense brukere tilgang til informasjon og kan inneholde opptil fem begrensninger.

Nullnivå fjerner fullstendig begrensninger og lar deg se alle data lokalt eller eksternt, synkroniser tid, juster lesinger.

Det første nivået av passordet med ekstra tilgang er gitt til arbeidstakere i installasjonen eller operativ organisering av AMR-systemer for å sette opp utstyr og innspillingsparametere som ikke påvirker kommersielle egenskaper.

Det andre nivået av hovedadgangsløftet er tildelt av den ansvarlige personen til strømtilsynsføreren på måleren, som er justert og fullt forberedt på arbeidet.

Det tredje nivået av hovedaksess er gitt til de ansatte i strømtilsynsføreren, som fjerner og installerer dekselet fra måleren for å få tilgang til klemklemmene eller gjennomføre fjernoperasjoner gjennom den optiske porten.

Det fjerde nivået gir muligheten til å installere maskinvarenøkler på brettet, fjerne alle installerte tetninger og evnen til å arbeide gjennom den optiske porten for å forbedre konfigurasjonen, erstatte kalibreringskoeffisientene.

Ovennevnte liste over funksjoner som en elektronisk elmåler har, er en generell oversikt. Den kan settes individuelt og avvike selv på hver modell av en produsent.

Elektrisk meter krets

Den elektriske måleren, mer presist, er elektrisk energi forbruker meter er en spesiell enhet designet for å registrere elektrisk energi forbrukes av lasten. Ifølge sin tekniske ide er han en kombinasjon av en meter forbruket elektrisk energi med en telle mekanisme som viser avlesninger. Det er elektriske målere for måling av energi av direkte eller vekselstrøm. AC-elmålere er enfase og trefase. Ved driftsprinsippet kan elektriske målere være induksjon og elektronisk.

Kort historie om å lage en elektrisk måler

I 1885 av den italienske Galileo Ferraris (1847-1897), ble det gjort en interessant observasjon av den kontinuerlige rotasjon av rotoren i form av en metallskive eller en sylinder under påvirkning av to-fase vekselstrømsfelt. Denne oppdagelsen var utgangspunktet for å skape en induksjonsmotor og samtidig åpnet muligheten for å utvikle en induksjonsteller.

Den første telleren av denne typen ble opprettet i 1889 av den ungarske Otto Tituce Blati, som jobbet på Ganz fabrikken i Budapest, Ungarn. Han patenterte ideen om en elektrisk måler for vekslende strømmer (patent utstedt i Tyskland, nr. 52.793, patent oppnådd i USA, nr. 423.210).

I en slik enhet kunne Blati oppnå en intern faseforskyvning på nesten 90 °, noe som gjorde det mulig for måleren å vise watt-timene ganske nøyaktig. I den elektriske måleren til denne modellen ble det allerede brukt en permanent bremsemagnet, som ga et bredt spekter av målinger av mengden energi som var forbruket, og det ble også brukt et syklometrisk register.

Ytterligere år ble preget av mange forbedringer, manifestert i å redusere vekten og størrelsen på enheten, utvide rekkevidden av tillatte belastninger, kompensere for endringer i størrelsen på belastningsfaktor, stress og temperaturverdier. Friksjonen i lagrene til rotatorens roterende rotor ble betydelig redusert ved å erstatte trykklagrene med kulelager, senere ved bruk av doble steiner og magnetiske lagre. Signifikant økte perioden for stabil drift av måleren på grunn av økningen av de tekniske egenskapene til bremseelektromagnetiske systemet og ikke-bruk av olje i rotorlagrene og tellemekanismen. Mye senere ble det opprettet en trefase induksjonsteller for industrielle forbrukere, der det ble benyttet en kombinasjon av to eller tre målesystemer installert på en, to eller tre separate skiver.

Diagram for tilkobling av induksjonsmåler

Kretsdiagrammet for en induksjonsmåler er generelt ekstremt enkelt og består av to viklinger (strøm og spenning) og en klemme som deres kontakter ledes til. Den konvensjonelle ordningen, i henhold til hvilken en enfaset elektrisk måler er forbundet, i standard elektrisk panel av leilighetskomplekser har følgende form:

Her angir fase "A" den gule linjen, fase "B" - grønn, fase "C" - rød, nøytral ledning "N" - blå linjer, leder for jording "PE" - gulgrønn linje. En batch bryter er nå ofte erstattet med en mer moderne bipolar overbelastningsbeskyttelsesenhet. Det skal bemerkes at det ikke er noen grunnleggende forskjeller mellom kretsen for tilkobling av en induktortype-teller og en lignende krets for tilkobling av en elektronisk teller.

Den konvensjonelle ordningen for tilkobling av en elektrisk måler i et trefaset fireledet nettverk på 380 volt er:

Her er fargebetegnelsene likt det forrige meterforbindelsesskjemaet for et enkeltfaset nettverk.

Det er viktig å observere den direkte rekkefølgen på vekslingen av fasene til et trefaset nettverk på terminalblokken. Du kan bestemme det ved hjelp av en faseindikator eller et instrument VAF. I direkte rekkefølge er veksling av spenningsfasene som følger: ABC, VSA, CAB (hvis du går med urviseren). I omvendt rekkefølge er fasens veksling av spenningen som følger: DIA, SVA, YOU. Dette skaper en ekstra feil, og det er en selvdrevet rotor induksjonsteller for aktiv energi. I en elektrisk måler av reaktiv energi fører omvendt rekkefølge av vekslingsfasene og spenningen til at rotoren roterer i motsatt retning.

Elektriske tilkoblinger for enfaset induksjonsmåler

I diagrammet viser de røde linjene fasetråden og den nåværende spolen, og den blå fargen den nøytrale ledningen og spenningsspolen.

Det elektriske tilkoblingsdiagrammet for en trefaset induksjonsmåler med en direkte tilkobling i en nettverksspenning på fire ledninger på 380 volt:

Her: fase "A" indikerer gul, fase "B" - grønn, fase "C" - rød, nøytral ledning "N" - blå; L1, L2, L3 - betegne strømspoler; L4, L5, L6 - betegne spenningsspoler; 2, 5, 8 - spenningskontakter; 1, 3, 4, 6, 7, 9, 10, 11 - kontakter for tilkobling av eksterne ledninger til en trefasemåler.

Operasjonsprinsippet og innretningsmåleren

Den nåværende vikling, koblet i serie med forbrukeren av elektrisitet, har et lite antall svinger som er viklet med en tykk ledning som svarer til nominell strøm av denne måleren. Dette sikrer minimum motstand og innføring av nåværende målefeil.

Spenningsviklingen koblet parallelt med lasten har et stort antall svinger (8000 - 12000), som er viklet med en tynn ledning, noe som reduserer strømforbruket for strømforbruket. Når en vekspenning er koblet til den, og en laststrøm strømmer i gjeldende vikling, lukker de elektromagnetiske feltene de såkalte eddystrømmene gjennom aluminiumskiven, som er rotoren. Disse strømmene samhandler med det elektromagnetiske feltet og skaper et dreiemoment som driver den bevegelige aluminiumskiven.

En permanent magnet som skaper en magnetisk flux gjennom disken på disken, skaper effekten av bremsemotoren (motstand).

Konstantiteten til rotasjonshastigheten til disken oppnås med en balanse mellom roterende og bremsekrefter.

Antall rotor omdreininger per time vil være proporsjonal med den forbrukte energi som er ekvivalent med verdien for jevn jevn skive rotasjonshastigheten er proporsjonal med strømforbruket når dreiemomentet som virker på platen, tilstrekkelig strømforbruker er koblet til telleren.

Friksjon i kinematiske par av mekanismen til induksjonstelleren skaper utseendet av feil i måleavlesningene. Effekten av friksjon er spesielt signifikant ved små (opptil 5-10% av den nominelle verdien) belastninger for en induksjonsteller når størrelsen på den negative feilen kan være 12-15%. For å redusere innflytelsen av friksjonskrefter i en induksjonsteller, benyttes en spesiell enhet som kalles friksjonskompensator.

Den vesentlige parameteren for en vekselstrøm elektrisk energimåler er terskelen til instrumentet, noe som innebærer en minimumseffektverdi, uttrykt som en prosentandel av den nominelle verdien, ved hvilken målerrotoren begynner å rotere jevnt. Med andre ord er terskelen for følsomhet det minste strømforbruket som måleren kan ta opp.

I samsvar med GOST bør terskelverdien for induksjonsteller i ulike nøyaktighetsklasser ikke være mer enn 0,5-1,5%. Følsomhetsnivået er satt av verdien av kompensasjonsmomentet og bremsemomentet, som er opprettet av en spesiell motdrivningsanordning.

Prinsippet for drift av den elektroniske måleren

Induksjon elektrisk energi, energi, til tross for sin enkelhet og lave pris har flere ulemper, som er basert på bruk av en mekanisk bevegelseselementer som har tilstrekkelig dimensjonsstabilitet under langvarig operasjon av anordningen. Den elektroniske elektrisitetsmåleren er blottet for disse manglene, har en lav følsomhetsgrense, en høyere nøyaktighet for å måle energiforbruket.

Imidlertid, for bygging av en elektronisk måler krever bruk av spesialiserte integrerte kretser (IC) som kan utføre en multiplikasjon av strøm- og spenningssignaler, for å danne den resulterende verdi i en form som er egnet for behandling av mikrokontrolleren. For eksempel, sjetonger som konverterer den aktive kraften - i verdien av pulsrepetisjonen. Det totale antall pulser som er integrert av mikrokontroller er direkte proporsjonal med strømforbruket.

Blokkdiagram over elektronisk måler

Like viktig for den elektroniske målerens full drift er tilstedeværelsen av ulike servicefunksjoner, som fjerntilgang til måleren for fjernovervåking av avlesninger, bestemmelse av dag og natt energiforbruk og mange andre. Bruken av en digital skjerm gjør det mulig for brukeren å programmere forskjellige formater for å vise informasjon, for eksempel vise informasjon om mengden energi som forbrukes ved et bestemt intervall, angi forskjellige priser og lignende.

For å utføre visse ikke-standardfunksjoner, for eksempel signalnivå matching, vil flere IC-er kreves. I dag har produksjonen av spesialiserte mikrokredsløb - kraftomformere til proporsjonal frekvens - begynt, og spesialiserte mikrokontroller enheter som har en lignende omformer på en enkeltbrikke. Men oftere enn ikke, de er for dyre å bruke i husholdningsapparater for induksjonsmålere. Derfor utvikler mange globale produsenter av mikrokontrollere spesialiserte lavprisbrikker som er spesielt utviklet for denne applikasjonen.

Hva slags elektrisk kretsdiagram har måleren for den enkleste digitale versjonen på den billigste (mindre enn en dollar) 8-biters mikrokontroller fra Motorola? I den vurderte avgjørelsen gjennomføres alle minimalt obligatoriske funksjoner av enheten. Den er basert på bruk av en billig IC som konverterer strøm til en frekvens av pulser av typen KR1095PP1 og en 8-bits mikrokontroller enhet MC68HC05KJ1. Med en slik tellerarkitektur må mikrokontrolleren summere det mottatte antall pulser, vise informasjonen på skjermen og beskytte enheten i forskjellige unormale moduser. Den beskrevne telleren er faktisk en digital funksjonell analog av eksisterende mekaniske målere, tilpasset for ytterligere forbedringer.

Grunnleggende elektrisk diagram av den enkleste digitale elmåleren

Signaler som er ekvivalente med verdiene for spenning og strøm i nettverket, oppnås fra sensorene og tilføres til inngangen til omformeren. Chippen multipliserer inngangssignalene, danner en øyeblikkelig verdi av strømforbruk. Denne verdien er matet til mikrokontrolleren, omgjort til watt-timer. Etter hvert som data akkumuleres, endres målingene på måleren på LCD-skjermen. Tilstedeværelsen av hyppig strømbrudd på enheten fører til behovet for å bruke EEPROM for å sikre sikkerheten til måleravlesningene. Siden strømforsyningsfeil er den vanligste unormale situasjonen, er det nødvendig med en slik beskyttelse i en hvilken som helst elektronisk måler.

Et skjematisk kretsdiagram av en meter (digital datamaskin) er vist nedenfor. Gjennom kontakten X1 er netspenningen på 220 V og den elektriske forbruker tilkoblet. Spennings- og strømsensorene danner signaler som kommer til KR1095PP1-omformeren, og har en optokoppler isolert fra frekvensutgangen. Tellerkjernen er en Motorola MC68HC05KJ1 mikrokontroller produsert i en 16-pinners pakke (DIP eller SOIC-pakke) og utstyrt med 1,2 KB ROM og 64 bytes RAM. For å lagre den akkumulerte mengden energi som forbrukes under strømbrudd, brukes en EEPROM med et lite 24C00-minne (16 byte) fra Microchip. Skjermen er en 7-segments 8-bit LCD, som styres av en hvilken som helst billig mikrokontroller som kommuniserer med sentrale mikrokontroller data via SPI eller I2C protokoller og er koblet til via kontakt X2.

Algoritmen til måleroperasjonen kreves mindre enn 1 Kbyte minne og mindre enn halvparten av alle I / O-porter på MC68HC05KJ1 mikrokontrolleren. Dens tekniske evner er nok til å supplere disken med noen servicefunksjoner, for eksempel muligheten til å kombinere målene til et lokalt nettverk via RS-485-grensesnittet. Denne funksjonen tillater deg å motta informasjon om energiforbruket i servicesenteret og eksternt slå av strømmen hvis forbrukeren ikke har betalt. Et nettverk som inneholder slike tellere kan utstyres med en boligleilighet. Alle måleravlesninger på nettverket blir eksternt matet til kontrollsenteret.

Av praktisk interesse er bruken av en familie av 8-bits mikrokontrollere med en brikke inneholdende innebygd flashminne. Dette gjør det mulig å programmere direkte på det samlede bordet. Det gir også sikkerhet fra hacking av programvarekoden og bekvemmeligheten til å oppdatere programvaren uten å utføre installasjonsarbeid.

Digital datamaskin for elektronisk elektrisitetsmåler

Mer interessant er muligheten til en elektronisk elektrisitetsmåler uten bruk av en ekstern EEPROM og dyr ekstern, ikke-flyktig RAM. I dette tilfellet er det mulig i nødstilfeller å registrere lesinger og annen serviceinformasjon i mikrokontrollens interne flashminne. Dette sikrer i tillegg den nødvendige konfidensialiteten til data, noe som ikke kan sikres hvis en ekstern krystall brukes som ikke er beskyttet mot uautorisert adgang fra uvedkommende. En slik elektronisk elmåler med noe nivå av kompleksitet og funksjonalitet kan opprettes ved hjelp av en Motorola-mikrokontroller fra HC08-familien med FLASH-minne innebygd i hovedbrikken.

Overgangen til digital fjernkontrollen automatisk regnskapsføring og kontroll av energiforbruk er et spørsmål om tid. Tekniske og forbrukerfordeler ved slike systemer er åpenbare. Deres kostnader vil alltid reduseres. Og selv når det gjelder bruk av den enkleste mikrokontrolleren, har en slik elektronisk elektrisitetsmåler åpenbare fordeler: høy pålitelighet på grunn av komplett fravær av bevegelige deler; liten størrelse; muligheten til å produsere en meter i boligen, med tanke på det særegne interiøret i moderne boliger; en økning i kalibreringsintervallet flere ganger; høy vedlikehold og ekstrem enkelhet i service og drift. Selv små ekstra maskinvare- og programvarekostnader i en enkel digital måler kan supplere den med en rekke servicefunksjoner som ikke finnes i alle mekaniske elmålere, for eksempel bruk av multi-tariff lading for forbruket energi, muligheten til å implementere automatisert måling og energiledelse.

Tilkoblingsskjema for enfaset elektrisk måler: Vi gjør alt riktig

For å ta hensyn til forbruket av elektrisk energi, er det spesielle enheter som er kjent for oss som elektriske målere. Disse enhetene ble oppfunnet på 1800-tallet, og siden da har det vært ubarmhjertig å følge menneskeheten.

Det er åpenbart at produksjonen av elektrisitet er en prosess som er ledsaget av betydelige utgifter som må refunderes av de som bruker denne energien. Uautorisert utvalg av elektrisk energi er sterkt undertrykt av reguleringsmyndighetene, og alle overtredere straffes med betydelige bøter. Derfor installeres målere, verifisering og kontroll bare av energiforsyningsorganisasjoner.

Typer og typer elektriske målere


Elektrisitetsmålere klassifiseres vanligvis etter typen av tilkobling, typen av mengder målt av dem, samt type konstruksjon. Ved type tilkobling er elektriske målere:

    • Direkte tilkobling til strømkretsen, der apparatet er koblet direkte til strømnettet.
    • Transformer innlemmelse gjennom spesielle måttransformatorer.

De fleste elmålere som er kjent for oss, er levende enheter.

Etter type målte verdier er deltakerne delt inn i:

    • Enfasede elektriske målere, som tar hensyn til energiforbruket i enfaset nettverk på 220 V og 50 Hz.
    • Trefase elektriske målere tar hensyn til forbruket energi i nettverkene på 380 V, frekvens på 50 Hz. Videre er alle moderne trefasemåler i stand til å ta hensyn til strøm og en fase om gangen.

Etter type konstruksjon er tellere delt inn i:

    • Elektromekaniske eller induksjonsmålere, hvor tellingen utføres ved å rotere en aluminiumskive i et magnetfelt. Diskens rotasjonshastighet er proporsjonal med strømforbruket, og tellingen foregår ved å telle antall diskrevolusjoner ved hjelp av en spesiell mekanisme. For eksempel, i en felles enfaset CO-I446 mot-1 kilowatt-timers energiforbruk svarer til 1200 diskrotasjoner.
    • Elektroniske målere - er enheter som konverterer et analogt elektrisk signal fra en målestrømstransformator til elektroniske pulser, hvor frekvensen er proporsjonal med strømforbruket i øyeblikket. Ved å telle antall pulser kan du bedømme mengden forbrukt elektrisk energi. Elektroniske målere erstatter gradvis induksjon på grunn av deres fordeler.

Hva er fordelene med elektroniske enheter over induksjon?

Uavhengig av at elektroniske målere er dyrere enn induksjonsmålere, har de fortsatt mange fordeler som gjør deres utbredt bruk rimelig.

    • Elektroniske målere har en høy nøyaktighetsklasse, vanligvis fra 0,5 til 2,0, og holdes under vanskelige forhold eller lave eller raskt variable belastninger.
    • Elektroniske målere har mulighet til multi-tariff måling av elektrisk energi, noe som gjør det mulig for forbrukerne å spare mye penger.
    • I tillegg til mengden energi som forbrukes, kan elektroniske målere kontrollere kvaliteten, noe som gjør det mulig å ha kontroll over oppfyllelsen av kontraktsforpliktelser fra strømforsyningsfirmaet.
    • I tillegg til det aktive strømforbruket kan elektroniske målere måle reaktiv effekt, og kan også føre oversikt over energiforbruk i to retninger.
    • Dataene som samles inn av den elektroniske telleren, lagres i det interne, ikke-flyktige minnet til enheten. Disse dataene kan nås via et praktisk digitalt grensesnitt.
    • Bruken av elektroniske målere gjør det mye mer effektivt å håndtere tilfeller av tyveri av elektrisitet. Ethvert forsøk på uautorisert tilgang av en slik teller er registrert.
    • Elektroniske målere har et digitalt grensesnitt som gjør det mulig å eksternt lese ulike data fra dem, samt programmere dem for multi-tariff måling ved to eller flere tariffer som gjelder for bestemte tidsintervaller.
    • Elektroniske målere har vanligvis mindre dimensjoner enn induksjon, noe som gjør at de kan monteres i standard elektriske paneler sammen med annet modulært elektrisk utstyr.
    • Produsenter erklærer levetiden til elektroniske målere i minst 30 år, og tidsintervaller mellom kalibreringene varierer fra 10 til 16 år.

En av de største ulempene ved elektroniske målere er deres lave motstand mot tordenværpulserte utslipp, hvorfra de ofte feiler. Andelen av induksjonsmålere er fremdeles ganske høy og de kommer ikke til å gi opp sine posisjoner, da påliteligheten har blitt verifisert av mer enn hundre års erfaring i driften. sannhet

Hvorfor trenger vi en multi-tariff meter og et passende elektrisitetsmålingssystem?

Det er kjent at toppen av elektrisk belastning faller på morgen og kveldstid. Det er på dette tidspunktet at det øker belastningen på alt distribusjonsutstyr, noe som påvirker den høye sannsynligheten for feilen i disse tidene. Kraftverk blir tvunget til å brenne mye mer drivstoff, og dette påvirker økningen i klimagassutslipp.

For å stimulere inkludering av kraftige energiforbrukere om natten, når lasten er den laveste, ble en multi-tariffpolitikk utviklet.

I Russland er de to takstpolitikkene mest anvendelige når tariffen for elektrisitetsbetaling om natten (fra kl. 23.00 til 7.00) er betydelig lavere, noen ganger til og med 2 ganger lavere. I enkelte regioner og andre industrialiserte land skjer det at opptil 12 forskjellige takster blir brukt. For å ta hensyn til energiforbruket med et slikt beregningssystem ble det utviklet enfaset to-tariff-målere.

Tydeligvis kan bare en elektronisk måler holde en multi-tariffmåling, slik at alle som ønsker å bytte til et multi-tariffsystem, må kjøpe bare en slik enhet.

Hvis det er umulig å bruke multi-tariffmåling, er det ganske mulig å komme sammen med den vanlige induksjonsmåleren, nøyaktighetsklassen er mindre enn 2,0. En slik enhet vil være begrunnet økonomisk på grunn av lavere pris og lavere følsomhet, noe som ikke tillater å registrere strømforbruket til enheter som er i standby-modus (TV, stereo, datamaskin osv.).

Viktige funksjoner som trenger oppmerksomhet før du velger utstyr

Det riktige valget av en elektrisk måler skal begynne med en undersøkelse av dens egenskaper, som skal svare til driftsforholdene.

    • Målerne er enkelt- og trefase, og dette skal svare til typen strømforsyning. Enfasemålere kan ikke ta hensyn til elektrisitet i trefaset nettverk og trefasekan i enfase, men bruken i slike nettverk er økonomisk urentabel.
    • Nominell spenning og frekvens. Vanligvis er dette for enfaset nettverk 220 V, og for trefaset 380 V. Frekvensen til vekselstrømmen i våre elektriske nettverk er 50 Hz. Det er meter konstruert for å registrere strøm med andre parametere, men de har et spesielt formål.
    • Nominell og maksimal laststrøm som måleren kan betjene. Tidligere var det normalt at en elektrisk måler kunne utformes for en nominell strøm på 5 Ampere, men med den utbredt bruk av kraftige husholdningsapparater er dette tydeligvis ikke nok, derfor er det brukt mye meter med høyere nominell belastestrøm. I tillegg kan målere arbeide lenge med strømmer som overskrider nominell strøm med 200%.
    • Nøyaktighetsklassen karakteriserer sin maksimale tillatte feil, uttrykt som prosentandel. For husstandsmålere er det akseptabelt å ha en nøyaktighetsklasse på 2,0.
    • Antallet tariffer indikerer hvor mange takster telleren kan operere.
    • Maskinens evne til å arbeide i det automatiserte systemet for kommersiell regnskapsføring av elektrisitet (AMR) gjør at du kan ta avlesninger eksternt, og også lade opp energiforbruket riktig. Alle moderne leilighetene er utstyrt med slike systemer. I tilfelle det ikke er AMR i huset, så er det meter med automatisk intern tariff.
    • Driftstemperaturområde. Det er nå akseptert i private husholdninger å installere meter på gaten for å forhindre tyveri av elektrisk energi. Derfor, jo bredere temperaturområdet, jo bedre.
    • Samlede dimensjoner kan være viktige når måleren er installert i en spesiell boks.
    • Intertesting intervall og levetid. For enfasede elektroniske målere er kalibrering tilstrekkelig en gang hvert 16. år, og levetiden er minst 30 år.

Ta hensyn til ledningsdiagrammet direkte

Enfaset elektrisk måler er koblet til nettverket med minst 4 ledninger. To av dem er inngang og utgang fra fasen, og de to andre er inngang og utgang fra den arbeidende nøytrale lederen. Tilkobling skjer ved bruk av spesielle skrueterminaler på terminalblokken, lukket av et deksel, som er forseglet av Power Supervision Services.

Terminaler er nummerert fra 1 til 4.

    1. Terminal nr. 1 er konstruert for å koble til et faseledernettverk.
    2. Terminal nr. 2 er utformet for å koble en faseleder som fører til strømforbrukere, det vil si til en leilighet eller et hus.
    3. Terminalnummer 3 er utformet for å koble det nøytrale ledningsnettet.
    4. Terminal nr. 4 er for jordledning som fører til energiforbrukere.

Faseledere er vanligvis betegnet med bokstaven L og blomster i rød eller brun, og null arbeideren betegnet med bokstaven N og blå. I tillegg til dem i moderne elektriske ledninger er det fortsatt en dirigent, betegnet med PE og gulgrønn. Dette er en beskyttende nøytral ledning som ikke kobles til apparatet eller til en annen enhet. Det skal gå uadskillelig til hvert uttak til jordforbindelsen.

Vi forstår installasjonens intricacies

Pre-installasjonsarbeid

Først bestemmer du stedet der apparatet skal installeres. I leilighetsbygninger ved inngangene er det spesielle kraftkabiner, hvor det er vanlige plasser for tellerne, og eiere av landhus eller forstadsområder bør ta seg av å kjøpe en spesialboks som er spesielt utviklet for installasjon av elektrisitetsmålere. Slike bokser har gjennomsiktige dører eller vinduer, slik at du enkelt kan ta avlesninger, samt steder for montering av modulært elektrisk utstyr.

Modulært elektrisk utstyr er en bred klasse av enheter som utfører en beskyttende funksjon, byttefunksjon, distribusjon av elektrisk energi, samt kontroll- og måleenheter. Modulære enheter er montert på en spesiell standard DIN-skinne 35 mm bred. Bredden på en modul er 17,5 mm, avstanden mellom platene vertikalt er minst 125 mm. Produsenter av moderne elektriske kort viser deres kapasitet i antall moduler.

Moderne enfasede elektriske målere er også modulært utstyr, med en bredde på 4 og over standard DIN-moduler. Hvis det ikke er noen DIN-skinne i det valgte elektriske panelet, kan det monteres eller måleren monteres på andre monteringshull. I bokser med gjennomsiktige vinduer er måleren montert slik at du enkelt kan lese avlesningene fra den.

Installasjon av modulært utstyr

En elektrisk inngangsenhet er vanligvis plassert foran elmåleren, som for det første gjør det mulig å utføre noe arbeid med måleren med energien slått av, og for det andre beskytter den mot kortslutningsstrømmer og langsiktige overbelastninger. Maskinens verdi er valgt i samsvar med den planlagte belastningen. I enkeltfasede nettverk brukes topolig automat, som kobler fra både fase og nøytral leder.

I tillegg til den innledende automaten, monterer de andre enheter for kraftfordeling, beskyttelse av mennesker og utstyr. Disse er sikkerhetsanordninger, kretsbrytere og, om nødvendig, klemmer som vil distribuere fasen, null og beskyttende null til forbrukergrupper.

Etter montering på DIN-skinnen, byttes alt utstyr ved hjelp av en ledning med riktig diameter for lasten. Dette gjøres best med en spesiell enkelkjerne kobbertråd grade PV-1.

Aluminiums ledninger har muligheten til å "flyte" i terminalkontaktene, så etter å ha montert apparatet i omtrent seks måneder, stram klemskruene. Strammingskraften skal ikke være så sterk at den forstyrrer tråden, men også tett nok.

Strømtilkobling

Etter å ha byttet alle tilkoblinger i sentralbordet, kontrolleres korrekt installasjon og tilspenning av klemskruene igjen. Videre, når inngangsmaskinen er slått av, er alle automatbeskyttelsen og RCD-ene koblet til strømnettet. For å gjøre dette, må du koble inngangsautomaten til forsyningsnettet med integrerte stykker av ledning som svarer til diameterens last fra spesielle klemmer plassert i adgangskortene. Fase skal føres til terminal nummer 1 på måleren, og null til terminal nummer 3.

Ved tilkobling fra en overledning, benyttes en spesiell selvbærende CIP-ledning, hvor en fase overføres langs den sentrale aluminiumlederen, om null overføres over stålflettet i form av en skjerm. Tilkoblingen er kun laget i et stykke ledning uten tilkoblinger.

Etter å ha sjekket alle tilkoblingene, er det mulig å levere strøm til forbrukerne og sjekke målerenes korrekte drift.

Den endelige fasen av arbeidet: forsegling

Forsegling er en obligatorisk prosedyre som utføres av en representant for strømforsyningsorganisasjonen. Først etter at denne kontrakten for strømforsyning kan tre i kraft.

Hvis apparatet er montert i oppkjørselen, er det kun terminaldekselet som er forseglet, og i en spesialboks på gaten kan hele boksen være forseglet. Samtidig er det mulig for forbrukeren å lese måleravlesningene og gjennom en spesiell dør er det tilgang til det modulære bytte- og beskyttelsesutstyret.

Ethvert forsøk på å få uautorisert tilgang til effektmålerens terminaler betraktes automatisk som et brudd og kan medføre betydelige bøter. I moderne elektroniske målere er det til og med en elektronisk tetningsfunksjon når alle tilfeller av åpning av terminaldekselet registreres og lagres i enhetens minne.

Ordningen med elektronisk elektrisitetsmåler

Maskinens prinsipp for drift

  1. Hvilke typer elektrisitetsmålere er
  2. Prinsippet for drift av induksjonstelleren
  3. Prinsippet for drift av elektronisk elektrisitetsmåler

En elektrisk måler er koblet til hvert elektrisk nettverk av en leilighet eller et privat hus, med tanke på forbruket elektrisitet. Et karakteristisk trekk ved denne enheten er den serielle tilkoblingen. Dette gir deg mulighet til å bestemme fullstendig mengden strøm som passerer gjennom viklingene. Prinsippet om bruk av måleren avhenger av typen av en bestemt enhet.

Hvilke typer elektrisitetsmålere er

I hverdagen brukes tre typer meter:

  1. Mekanisk eller induksjon, til tross for enkelhet og billighet, er de preget av store feil, umuligheten av fakturering og andre ulemper.
  2. Elektroniske målere har klare fordeler i form av høy nøyaktighet, brukervennlig grensesnitt og mange andre nyttige funksjoner.
  3. Den tredje typen måleanordninger gjelder hybridanordninger, der det er en mekanisk og elektronisk del. De brukes ganske sjelden, så de to første typene elektrisitetsmålere bør vurderes mer detaljert.

Prinsippet for drift av induksjonstelleren

Mer nylig var induksjonsmålere en integrert del av elektriske nettverk i leiligheter. Telleinnretningen i disse enhetene er representert av en roterende aluminiumskive og digitale trommer, som viser indikatorene for energiforbruk i sanntid.

Prinsippet for drift av slike enheter er ganske enkelt. Det elektromagnetiske feltet som oppstår i spolene i telleren, samvirker med disken som utfører funksjonen av et bevegelig ledende element. I en enfaset induksjonsmåler er en av spolene koplet parallelt med spenningsviklingen, som tjener som et vekselstrømsnettverk. Den andre spolen er koblet i serie mellom nåværende vikling eller lasten og generatoren av elektrisitet.

Virkningen av strømmer som strømmer gjennom viklingene, fører til dannelsen av variabel magnetisk fluss, krysser den roterende disken. Deres verdi er andelen mellom nåværende forbruk og inngangsspenning. I henhold til loven om elektromagnetisk induksjon i selve platen, forekommer forekomsten av virvelstrømmer i retning av magnetiske flusser.

Eddy strømmer og magnetiske fluxer begynner å samhandle med hverandre i disken. Som et resultat oppstår en elektromekanisk kraft som fører til dannelsen av et roterende øyeblikk. Dermed oppstår en proporsjon mellom det resulterende dreiemoment og produktet av de to magnetiske strømninger som forekommer i strøm- og spenningsviklingene multiplisert med sinusen av faseskiftet mellom dem.

Normal drift av induksjonsmåleren er bare mulig under en faseforskyvning på 90 grader. Et slikt skifte kan oppnås ved å dekomponere magnetfluxen av spenningsviklingen i to deler. Det viser seg at disken på enheten roterer med en frekvens som er proporsjonal med den aktivt forbrukte kraften. Derfor vil direkte strømforbruk være i forhold til antall omdreininger på disken. De oppnådde forbruksdata overføres til en mekanisk telleanordning, hvis aksel er forbundet med aksen til den bevegelige disken ved hjelp av en giroverføring. Dette designet gir samtidig rotasjon av begge elementene.

Prinsippet for drift av elektronisk elektrisitetsmåler

Inntil nylig ble alle målinger av forbruket elektrisitet utført ved bruk av induksjonsmålere. Gradvis, med utviklingen av mikroelektronikk, har det vært et betydelig skifte i forbedring av måling og kontroll av strømforbruket. Moderne digitale elektroniske styringssystemer ble opprettet ved hjelp av de nyeste mikrokontrollerne. Dette gjorde det mulig å multiplisere øke nøyaktigheten av målingene, og fraværet av mekanikk økte påliteligheten til telleren betydelig.

For elektroniske effektmålere er det utviklet en spesiell elementbas og metoder for behandling av innkommende informasjon. Etter behandling av digitale data ble det mulig å beregne ikke bare aktiv, men også reaktiv effekt samtidig. Denne faktoren blir viktig i organisering av regnskap i trefaset nettverk. Som et resultat ble det opprettet multi-tariff elmålere, tatt hensyn til den akkumulerte energien i løpet av en bestemt tid på dagen. Disse enhetene kan automatisk bestemme en bestemt tariff.

Det enkleste digitale systemet basert på en konvensjonell mikrokontroller brukes når det er nødvendig å måle impulser, vise informasjon og gi beskyttelse i tilfelle nødfeil. Slike innretninger er digitale analoger av mekaniske elektrisitetsmålere. I dette systemet mottas signalet gjennom visse transformatorsensorer. Deretter går det til inngangen til konverteringsbrikken.

Fjernelsen av frekvenssignalet ved inngangen til mikrokontrolleren utføres ved utgangen av brikken. Mikrokontrolleren teller alle innkommende pulser og konverterer dem til den mottatte mengden energi (Wh). Når innkommende enheter samler seg, vises deres totale verdi på skjermen og registreres i internt flashminne i tilfelle strømbrudd og andre feil. Dette gjør at du kan holde en kontinuerlig oversikt over forbruket elektrisitet.

Det er en multi-tariff elektronisk elektrisitetsmåler som bruker sin egen algoritme. Seriell grensesnitt lar deg utveksle informasjon med omverdenen. Med hjelpen er tariffer satt, tidsuret er satt og slått på, informasjon om akkumulert elektrisitet mottas, etc. Ikke-flyktig RAM er delt inn i 13 databanker som lagrer informasjon om mengden energi lagret til forskjellige priser. Den første banken tar hensyn til all energi som akkumuleres fra starten av måleren. I de neste 12 bankene registreres besparelser for de foregående 11 månedene og for den nåværende perioden.

Dermed kan prinsippet om drift av en elektrisk måler i elektronisk form tillate å endre tariffer i samsvar med en forutbestemt tidsplan. Gjennom en spesiell kontakt kan du koble til enheten og finne ut hvor mye strøm betalt av forbrukeren.

Prinsippet for drift av den elektroniske måleren

For å beregne den elektriske energiforbruket over en viss tidsperiode, er det nødvendig å integrere de øyeblikkelige verdiene for aktiv kraft over tid. For et sinusformet signal er effekten lik produktet av spenningen på strømmen i nettverket på et gitt tidspunkt. På dette prinsippet, noen meter elektrisk energi. På fig. 1 viser et blokkdiagram over en elektromekanisk meter.

Fig. 1. Blokkdiagram over en elektromekanisk meter elektrisk energi

Implementeringen av en digital elektrisk energimåler (figur 2) krever spesialiserte IC som kan formere signaler og gi den resulterende verdien i en form som er praktisk for mikrokontrolleren. For eksempel, den aktive effektomformeren - til pulsrepetisjonen. Det totale antall innkommende pulser, regnet med mikrokontroller, er direkte proporsjonal med strømforbruket.

Fig. 2. Blokkdiagram over en digital elmåler

Ikke mindre viktig er rollen til alle slags tjenestefunksjoner, som fjerntilgang til måleren, informasjon om lagret energi og mange andre. Tilstedeværelsen av et digitalt display, styrt av en mikrokontroller, lar deg programmere innstille forskjellige moduser for å vise informasjon, for eksempel vise informasjon om energiforbruket for hver måned, til forskjellige priser, og så videre.

For å utføre noen ikke-standardfunksjoner, for eksempel nivåtilpasning, brukes flere ICer. Vi har nå begynt å produsere spesialiserte IC-er - omformere til frekvens - og spesialiserte mikrokontroller som inneholder lignende omformere på en brikke. Men ofte er de for dyre å bruke i husholdnings induksjonsmålere. Derfor utvikler mange globale produsenter av mikrokontrollere spesialiserte chips som er designet for en slik applikasjon.

La oss gå til analysen av konstruksjonen av den enkleste versjonen av en digital teller på den billigste (mindre enn en dollar) 8-biters Motorola mikrokontroller. Løsningen som presenteres, implementerer alle nødvendige nødvendige funksjoner. Den er basert på bruk av en billig strømomformer IC til frekvensen av pulser KR1095PP1 og en 8-bit mikrokontroller MC68HC05KJ1 (figur 3). Med en slik struktur må mikrokontrolleren oppsummere antall pulser, vise informasjon på skjermen og beskytte den i ulike nødmoduser. Den vurderte telleren er faktisk en digital funksjonell analog av eksisterende mekaniske målere, tilpasset for videre forbedring.

Fig. 3. Hovednoderne til den enkleste digitale elmåleren

Signaler som er proporsjonale med spenningen og strømmen i nettverket, fjernes fra sensorene og tilføres til omformeren. Omformer IC multipliserer inngangssignalene, og oppnår øyeblikkelig strømforbruk. Dette signalet mates til inngangen til mikrokontrolleren, som konverterer den til Wh og, som signaler akkumulerer, som endrer måleravlesningene. Hyppige strømbrudd gjør det nødvendig å bruke en EEPROM til å lagre måleravlesning. Siden strømbrudd er den mest typiske nødsituasjonen, er en slik beskyttelse nødvendig i alle digitale måler.

Programmets algoritme (figur 4) for den enkleste versjonen av en slik teller er ganske enkel. Når strømmen er slått på, er mikrokontrolleren konfigurert i henhold til programmet, leser den sist lagrede verdien fra EEPROM og viser den. Deretter går kontrolleren inn i modusen for å telle pulser som kommer fra IC'en til omformeren, og når hver Wh samler seg, øker den avlesning av telleren.

Fig. 4. Algoritmen til programmet

Når du skriver til en EEPROM, kan verdien av den akkumulerte energien gå tapt i øyeblikket av strømbrudd. Av disse årsakene registreres verdien av den akkumulerte energien i EEPROM syklisk en etter en, gjennom et visst antall endringer i måleravlesningene, sett inn programmatisk, avhengig av ønsket nøyaktighet. Dette unngår tap av lagrede energidata. Når en spenning vises, analyserer mikrokontrolleren alle verdiene i EEPROM og velger sist. For minimal tap er det nok å registrere verdiene i trinn på 100 Wh. Denne verdien kan endres i programmet.

Kretsen av den digitale kalkulatoren er vist på fig. 5. Koble forsyningsspenningen på 220 V og belastningen til kontakten X1. Fra strøm- og spenningssensorene sendes signaler til KR1095PP1-omformerbrikken med en optokoppler isolert fra frekvensutgangen. Telleren er basert på Motorola MC68HC05KJ1 mikrokontroller, produsert i en 16-pinners pakke (DIP eller SOIC) og har 1,2 Kbyte ROM og 64 bytes RAM. For å lagre den akkumulerte mengden energi i tilfelle strømbrudd, brukes en liten 24C00 (16 byte) EEPROM fra Microchip. Skjermen bruker en 8-biters 7-segmenters LCD-skjerm, som styres av en hvilken som helst lavpriskontroll, kommuniserer med den sentrale mikrokontrolleren via SPI- eller I2C-protokollen og kobles til kontakt X2.

Implementeringen av algoritmen kreves mindre enn 1 Kbyte minne og mindre enn halvparten av inngang / utgang porter på MC68HC05KJ1 mikrokontroller. Dens evner er nok til å legge til noen servicefunksjoner, for eksempel integrering av målere i et nettverk via RS-485-grensesnitt. Denne funksjonen tillater deg å motta informasjon om akkumulert energi i servicesenteret og slå av strømmen uten betaling. Et nettverk av slike målere kan utstyres med en høyhus. Alle indikasjoner på nettverket kommer til kontrollsenteret.

Av spesiell interesse er en familie av 8-bits mikrokontroller med flashminne på en brikke. Siden programmet kan programmeres direkte på det samlede kortet, er programkoden beskyttet og programvaren kan oppdateres uten installasjon.

Fig. 5. Digital datamaskin for digital elmåler

Enda mer interessant er versjonen av elmåleren uten ekstern EEPROM og dyr ekstern, ikke-flyktig RAM. Det er mulig i nødstilfeller å registrere lesinger og serviceinformasjon i mikrokontrollens interne flashminne. Dette sikrer også konfidensialiteten til informasjon, som ikke kan gjøres ved bruk av en ekstern krystall som ikke er beskyttet mot uautorisert tilgang. Slike elektrisitetsmålere av hvilken som helst kompleksitet kan implementeres ved hjelp av Motorola microcontrollers av HC08-familien med et flashminne på en brikke.

Overgangen til digitale automatiske systemer for regnskapsføring og kontroll av elektrisitet er et spørsmål om tid. Fordelene ved slike systemer er åpenbare. Prisen deres vil stadig falle. Og selv på den enkleste mikrokontrolleren har en slik digital elektrisitetsmåler åpenbare fordeler: pålitelighet på grunn av komplett mangel på gnidningselementer; kompakthet; Muligheten for å produsere kroppen, med tanke på det indre av moderne boligbygg; en økning i verifikasjonsperioden med flere ganger; vedlikehold og enkel vedlikehold og drift. Med små ekstra maskinvare- og programvarekostnader kan selv den enkleste digitale måleren ha en rekke servicefunksjoner som ikke er tilgjengelige for alle mekaniske, for eksempel implementering av multi-tariff betaling for forbruket energi, muligheten for automatisk måling og kontroll av strømforbruket.

ingen Publisert: 2006 0 0

Hvordan elektronisk effektmåler fungerer og fungerer

Hovedformålet med denne enheten er å kontinuerlig måle strømforbruket til den overvåkede delen av en elektrisk krets og vise verdien i en menneskeskapelig form. Element base bruker solid state elektroniske komponenter som opererer på halvledere eller mikroprosessor design.

Slike enheter produseres for å arbeide med strømkretser:

1. konstant verdi;

2. Sinusformet harmonisk form.

DC-elektriske måleinstrumenter fungerer bare hos industrielle bedrifter som driver høyt strømutstyr med høyt forbruk av konstant kraft (elektrifisert jernbanetransport, elbiler...). For hjemmebruk er de ikke brukt, er tilgjengelige i begrensede mengder. Derfor vil vi i fremtidens materiale i denne artikkelen ikke vurdere dem, selv om prinsippet om deres arbeid adskiller seg fra modellene som opererer på vekselstrøm, hovedsakelig ved konstruksjon av strøm- og spenningssensorer.

Elektroniske vekselstrømsmålere er produsert for å ta hensyn til energien til elektriske enheter:

1. med enfasespenningssystem;

2. i trefaset kretser.

Elektronisk måler design

Hele elementbasen er plassert inne i saken, utstyrt med:

klemme for tilkobling av elektriske ledninger;

LCD display panel;

Kontrollorganer jobber og overfører informasjon fra enheten;

trykt kretskort med solid-state elementer;

Utseendet og de grunnleggende brukerinnstillingene til en av de mange modellene av lignende enheter produsert av bedrifter i Republikken Hviterussland er vist på bildet.

Effektiviteten til en slik elektrisk måler er bekreftet av:

Verifikatorens påførte merke som bekrefter passering av metrologisk kalibrering av instrumentet på prøvebenken og evaluering av egenskapene i nøyaktighetsklassen som er oppgitt av produsenten.

Forstyrret segl fra strømstyringsfirmaet som er ansvarlig for korrekt tilkobling av apparatet til den elektriske kretsen.

Innvendig visning av brettene til en lignende enhet er vist på bildet.

Det er ingen bevegelige og induksjonsmekanismer. Og tilstedeværelsen av tre innebygde strømtransformatorer, som brukes som sensorer med samme antall klart synlige kanaler på kretskortet, vitner om trefasens drift av denne enheten.

Elektrotekniske prosesser, talt av en elektronisk måler

Arbeidet til de interne algoritmer av trefase- eller enkelfasestrukturer skjer i henhold til de samme lovene, bortsett fra at i den 3-fases mer komplekse enheten er det en geometrisk summering av verdiene for hver av de tre komponentkanaler.

Derfor vil prinsippene for driften av den elektroniske måleren hovedsakelig bli vurdert på eksemplet av enfasemodell. For å gjøre dette, husker vi de grunnleggende lovene for elektroteknikk relatert til kraft.

Dens fullverdige verdi bestemmes av komponentene:

reaktive (summen av induktive og kapasitive belastninger).

Strømmen som strømmer gjennom den felles krets i et enkeltfaset nettverk er det samme på alle områder, og spenningsfallet over hvert element avhenger av typen motstand og dens størrelse. På aktiv motstand faller den sammen med vektoren for å sende strøm i retningen, og på reaktiv motstand avviker den fra siden. Og på induktansen er den foran den nåværende vinkelen, og på kondensatoren - bak.

Elektroniske målere kan ta hensyn til og vise total effekt og dens aktive og reaktive verdi. For å gjøre dette, måles gjeldende vektorer med spenning tilført til inngangen. Fra verdien av vinkelavviket mellom disse innkommende verdiene bestemmes og beregnes belastningens art, informasjon om alle dens komponenter er gitt.

I ulike design av elektroniske målere er settet av funksjoner ikke det samme og kan avvike vesentlig i formålet. Ved dette blir de radikalt skilt fra sine induksjonsmodeller, som fungerer på grunnlag av samspillet mellom elektromagnetiske felt og induksjonskrefter som forårsaker rotasjonen av en tynn aluminiumskive. Strukturelt kan de bare måle aktiv eller reaktiv kraft i enfaset eller trefaset krets, og verdien av den fulle må beregnes separat manuelt.

Prinsipp for effektmåling ved elektronisk måler

Operasjonsordningen for en enkel måleanordning med utgangstransformatorer er vist i figuren.

Den bruker enkle sensorer til å måle strøm:

nåværende basert på en konvensjonell shunt gjennom hvilken fasen av kretsen er passert;

spenning som opererer i henhold til den kjente divider.

Signalet tatt av slike sensorer er liten og økes med elektroniske strøm- og spenningsforsterkere, hvoretter analog-til-digital behandling foregår for å videreomformere signaler og multiplisere dem for å oppnå en verdi som er proporsjonal med verdien av forbruket.

Deretter filtreres det digitaliserte signalet og sendes til enheter:

Inngangssensorene for elektriske mengder som brukes i dette skjemaet gir ikke målinger med en høy klasse av nøyaktighet av strøm- og spenningsvektorer, og følgelig beregning av effekt. Denne funksjonen blir bedre implementert av instrumenttransformatorer.

Ordningen for enfaset elektronisk måler

I det er måle CT inkludert i brudd på forbrukerens fasetråd, og spenningstransformatoren er koblet til fase og null.

Signalene fra begge transformatorene trenger ikke forsterkning og sendes via sine kanaler til ADC-enheten, som konverterer dem til en digital kode for strøm og frekvens. Ytterligere konverteringer utføres av mikrokontroller, som styrer:

RAM - tilfeldig tilgangshukommelse.

Gjennom RAM kan utgangssignalet overføres videre til informasjonskanalen, for eksempel ved bruk av en optisk port.

Funksjonaliteten til elektroniske målere

Den lave feilmålingens feil, estimert av nøyaktighetsklassen på 0,5 S eller 02 S, tillater bruk av disse enhetene for kommersiell måling av brukt strøm.

Design beregnet for målinger i trefasekretser kan operere i tre eller fire lednings elektriske kretser.

En elektronisk måler kan kobles direkte til eksisterende utstyr eller ha et design som tillater bruk av mellomliggende, for eksempel høyspenningsmålingstransformatorer. I sistnevnte tilfelle utføres automatisk omregning av de målte sekundære verdier i primærverdiene for strøm, spenning og kraft, inkludert de aktive og reaktive komponentene.

Måleren registrerer retningen for full kraft med alle komponenter i frem- og bakretning, lagrer denne informasjonen med tiden. Samtidig kan brukeren ta avlesning av energi ved en økning i en viss tidsperiode, for eksempel en dag, en måned eller et år som er aktuelt eller valgt fra en kalender eller akkumulert for en bestemt angitt tid.

Ved å fastsette verdiene for aktiv og reaktiv effekt i en viss periode, for eksempel 3 eller 30 minutter, samt en rask samtale av maksimalverdiene i løpet av måneden, forenkles analysen av driften av kraftutstyret sterkt.

Du kan når som helst se øyeblikkelige indikatorer på aktivt og reaktivt forbruk, strøm, spenning, frekvens i hver fase.

Tilstedeværelsen av funksjonen for multi-tariff energimåling ved hjelp av flere informasjonstransmisjonskanaler utvider betingelsene for kommersiell anvendelse. Samtidig opprettes tariffer for en bestemt tid, for eksempel hver halvtime av en fridag eller en arbeidsdag i henhold til årstidene eller månedene av året.

For brukers bekvemmelighet viser displayet arbeidsmenyen, mellom punktene du kan navigere ved hjelp av tilgrensende kontroller.

Elektronisk elektrisitetsmåler tillater ikke bare å lese informasjon direkte fra skjermen, men også for å vise den via en ekstern datamaskin, samt å legge inn flere data eller programmere den via en optisk port.

Installasjonen av tetninger på måleren utføres i to trinn:

1. På første nivå er adgang til innsiden av instrumenthuset forbudt av anleggets tekniske kontrolltjeneste etter at telleren er produsert og har passert tilstandskalibrering;

2. På andre nivå av tetting blokkeres tilgang til terminaler og tilkoblede ledninger av en representant for strømforsyningsorganisasjonen eller strømtilsynsføreren.

Alle hendelser for fjerning og montering av dekselet er utstyrt med et alarmsystem, utløser som er registrert i hukommelsen til hendelsesloggen med referanse til tid og dato.

Passordsystemet sørger for å begrense brukere tilgang til informasjon og kan inneholde opptil fem begrensninger.

Nullnivå fjerner fullstendig begrensninger og lar deg se alle data lokalt eller eksternt, synkroniser tid, juster lesinger.

Det første nivået av passordet med ekstra tilgang er gitt til arbeidstakere i installasjonen eller operativ organisering av AMR-systemer for å sette opp utstyr og innspillingsparametere som ikke påvirker kommersielle egenskaper.

Det andre nivået av hovedadgangsløftet er tildelt av den ansvarlige personen til strømtilsynsføreren på måleren, som er justert og fullt forberedt på arbeidet.

Det tredje nivået av hovedaksess er gitt til de ansatte i strømtilsynsføreren, som fjerner og installerer dekselet fra måleren for å få tilgang til klemklemmene eller gjennomføre fjernoperasjoner gjennom den optiske porten.

Det fjerde nivået gir muligheten til å installere maskinvarenøkler på brettet, fjerne alle installerte tetninger og evnen til å arbeide gjennom den optiske porten for å forbedre konfigurasjonen, erstatte kalibreringskoeffisientene.

Ovennevnte liste over funksjoner som en elektronisk elmåler har, er en generell oversikt. Den kan settes individuelt og avvike selv på hver modell av en produsent.

Elektrisk Info - Elektroteknikk og elektronikk, Hjemmautomatisering, artikler om enheten og reparasjon av hjemmekabel, stikkontakter og brytere, ledninger og kabler, lyskilder, interessante fakta og mye mer for elektriker og hjemmebrukere.

Informasjon og opplæringsmateriell til nybegynnere elektrikere.

Saker, eksempler og tekniske løsninger, vurderinger av interessante elektriske innovasjoner.

All informasjon om elektrisk informasjon er gitt for informasjons- og utdanningsformål. Administrasjonen av dette nettstedet er ikke ansvarlig for bruken av denne informasjonen. Nettstedet kan inneholde materialer 12+