Врсте мерача енергије и како они раде
Мерило енергије или бројило ват-часова је електрични инструмент који мери електричну енергију коју користе потрошачи. Комунална предузећа су један од енергетских сектора који постављају ова бројила на разним местима као што су куће, индустрије, организације, пословне зграде итд. за наплату потрошње електричне енергије за терете као што су светла, вентилатори, фрижидери и други кућни апарати.
Основна јединица снаге је ват, мерена ватметром. Један киловат је једнак хиљаду вати. Ако се у једном сату потроши један киловат, троши се једна јединица енергије. Дакле, мерач енергије мери брз напон и струју, израчунава њихов производ и даје тренутну снагу. Ова снага је интегрисана у временском интервалу да би се добила енергија која се користи током тог временског периода.
Врсте бројила енергије
Бројила енергије су подељена у две основне категорије као што су:
Електромеханички индукциони мерач
Електронски мерач енергије
Узимајући у обзир следеће факторе, бројила електричне енергије се деле на два типа:
Тип дисплеја је аналогни или дигитални мерач.
Типови мерних места: секундарни пренос, мрежа, локална и примарна дистрибуција.
Крајње апликације као што су комерцијална, индустријска и домаћа употреба
Технолошки аспекти као што су једнофазни, трофазни, материјали високог напона (ХТ), ниског напона (ЛТ) и прецизни материјали.
Прикључак за напајање може бити једнофазни или трофазни, у зависности од извора напајања који користи кућни или пословни објекат. Конкретно, у овом чланку ћемо проучавати принцип рада једнофазног индуктивног мерача енергије и принцип рада трофазног електронског мерача енергије кроз следећа објашњења два основна бројила енергије.
Једнофазни индуктивни мерач енергије
То је добро познато и најчешће древно бројило електричне енергије. Састоји се од ротирајућег алуминијумског диска постављеног на вретено између два електромагнета. Брзина ротације диска је директно пропорционална снази која је интегрисана преко зупчаника и механизма за бројање. Састоји се од два ламинирана електромагнета од силиконског челика повезана паралелно и серијски.
Серијски магнет има завојницу са неколико завоја дебеле жице повезане у серију са колом, док паралелни магнет има калем са неколико завоја танке жице повезан са извором напајања.
Кочни магнет је трајни магнет који врши силу која се супротставља нормалној ротацији диска, померајући диск у равнотежни положај и заустављајући диск када се искључи напајање.
Магнети повезани серијски производе магнетни флукс пропорционалан струји која тече, а магнети повезани паралелно производе магнетни флукс пропорционалан напону. Због индуктивних својстава, ова два флукса заостају за 90 степени. Пресек ова два поља ствара вртложне струје у диску користећи силу пропорционалну производу тренутног напона, струје и фазног угла између њих. Кочиони магнети се постављају на једну страну кочионог диска и стварају кочиони момент на кочионом диску користећи константно магнетно поље које обезбеђују трајни магнети. Када су обртни моменти кочења и вожње једнаки, брзина кочионог диска постаје стабилна.
Оса, или вертикално вретено, алуминијумског диска је повезана са зупчастим механизмом који региструје број пропорционалан броју обртаја диска. Овај механизам зупчаника поставља низ бројева на бројчанику и указује на количину енергије која се троши током времена.
Овај тип мерача електричне енергије има једноставну структуру, али је његова тачност мало лоша због утицаја спољашњих поља као што је пузање. Примарни проблем са овим типовима мерача енергије је тај што су подложни неовлашћењу, што захтева потребу за системом за надзор енергије. Ови серијски и подељени бројила се широко користе у домаћим и индустријским апликацијама.
У поређењу са електромеханичким индукционим бројилима енергије, електронски мерачи енергије су тачни, прецизни и поуздани мерни инструменти. Када су повезани са оптерећењем, троше мање енергије и одмах почињу да мере. У наставку је описан електронски трофазни мерач енергије и његов принцип рада.
Трофазни електронски бројило енергије
Мерач је способан да врши мерења струје, напона и снаге у трофазним системима напајања. Коришћењем ових трофазних мерача, високи напон и струја се такође могу мерити одговарајућим сензорима. Доле је приказан један од типова трофазних бројила енергије (као пример), који обезбеђује поуздано и тачно мерење енергије у поређењу са електромеханичким бројилима.
Користи једнофазно мерење снаге ИЦ АД7755 за прикупљање и обраду улазних параметара напона и струје. Сензори као што су напонски и струјни трансформатори се користе за смањење напона и струјних оцена енергетских водова на нивое сигнала и дају их ИЦ-у као што је приказано на слици. Ови сигнали се узоркују и претварају у дигиталне сигнале, који се међусобно множе да би се добила тренутна снага. Ови дигитални излази се затим претварају у фреквенције за покретање електромеханичких бројача. Фреквенција излазних импулса је пропорционална тренутној снази и (унутар датог интервала) испоручује енергију одређеног броја импулса на оптерећење.
Микроконтролер прихвата улазе из сва три ИЦ-а за мерење снаге за трофазно мерење снаге и делује као контролер система обављајући све неопходне операције као што су складиштење и преузимање података из ЕЕПРОМ-а, управљање мерачем помоћу дугмади за преглед потрошње енергије. мозак, калибрише фазу и брише очитавања; и такође покреће екран користећи ИЦ декодер.
До сада смо научили о бројилима енергије и како они раде. Да бисмо дубље разумели концепт, следећи опис мерача енергије пружа комплетне детаље кола и његову везу помоћу микроконтролера.
Коло мерача енергије помоћу микроконтролера:
На слици испод приказано је коло бројила електричне енергије имплементирано помоћу Атмел АВР микроконтролера. Ово коло континуирано прати и добија параметре напона и струје мрежног једнофазног напајања. Микроконтролер добија ове вредности параметара из кола за кондиционирање сигнала, које покреће ИЦ операциони појачавач.
Ово коло има два струјна трансформатора повезана у серију са сваким далеководом: фазни и неутрални. Тренутне вредности из ових трансформатора се шаљу до одговарајућег АДЦ-а микроконтролера, а затим АДЦ претвара ове вредности у дигиталне вредности и стога микроконтролер врши потребне прорачуне да пронађе потрошњу енергије. Микроконтролер је програмиран множењем и интеграцијом вредности напона и струје из АДЦ-а током одређеног временског периода и покретањем механизма бројача у складу са тим да прикаже број јединица (КВ) потрошених током одређеног временског периода.
Поред мерења енергије, систем такође обезбеђује индикацију земљоспоја у случају било каквог квара или прекомерне струје која се може јавити у неутралном или уземљеном проводнику и укључује ЛЕД индикацију на одговарајући начин за детекцију земљоспоја као и по јединици потрошње.
