Comment le compteur d'électricité électronique est-il organisé et fonctionne-t-il?

L'objectif principal de cet appareil est de mesurer en permanence la consommation d'énergie de la section surveillée du circuit électrique et d'afficher son ampleur sous une forme conviviale. La base de l'élément utilise des composants électroniques à semi-conducteurs fonctionnant sur des conceptions de semi-conducteurs ou de microprocesseurs.

De tels dispositifs sont fabriqués pour travailler avec des circuits de courant:

1. valeur constante;

2. forme harmonique sinusoïdale.

Les compteurs d'électricité CC ne fonctionnent que dans les entreprises industrielles qui exploitent des équipements puissants à forte consommation d'énergie constante (transports ferroviaires électrifiés, voitures électriques ...). À des fins domestiques, ils ne sont pas utilisés, sont délivrés en quantités limitées. Par conséquent, dans la suite de cet article, nous ne les examinerons pas, bien que le principe de leur fonctionnement diffère des modèles fonctionnant sur courant alternatif, principalement par la conception de capteurs de courant et de tension.

Les wattmètres électroniques CA sont fabriqués pour tenir compte de l'énergie des appareils électriques:

1. avec un système de tension monophasé;

2. dans des circuits triphasés.

Conception de compteur électronique

L'ensemble de la base élémentaire est situé à l'intérieur du boîtier, équipé de:

• bornier pour connecter des fils électriques;

• Panneau LCD;

• faire fonctionner les commandes et transmettre les informations de l'appareil;

• transformateurs de mesure;

• carte de circuit imprimé avec des éléments à semi-conducteurs;

• housse de protection.

Apparence et les principaux paramètres utilisateur de l'un des nombreux modèles d'appareils similaires fabriqués dans les entreprises de la République du Bélarus sont présentés dans l'image.

La performance de ces compteur électrique confirmé par:

• le cachet du vérificateur confirmant le passage de la vérification métrologique du dispositif sur le banc d'essai et l'évaluation de ses caractéristiques dans la classe de précision déclarée par le fabricant;

• sceau non perturbé de la société de supervision énergétique responsable du raccordement correct du compteur au circuit électrique.

Vue intérieure les cartes d'un appareil similaire sont montrées dans l'image.

Il n'y a pas de mécanismes de déplacement et d'induction. Et la présence de trois transformateurs de courant intégrés, utilisés comme capteurs avec le même nombre de canaux clairement visibles sur la carte de circuit imprimé, indique un fonctionnement triphasé de cet appareil.

Processus électrotechniques pris en compte par un compteur électronique

Le travail des algorithmes internes des structures triphasées ou monophasées se déroule selon les mêmes lois, sauf que dans un dispositif triphasé, plus complexe, une sommation géométrique des valeurs de chacun des trois canaux composants se produit.

Par conséquent, les principes de fonctionnement du compteur électronique seront principalement examinés sur l'exemple d'un modèle monophasé. Pour ce faire, rappelez les lois de base de l'électrotechnique liées à l'énergie.

Sa pleine valeur est déterminée par les composants:

• actif;

• réactif (somme des charges inductives et capacitives).

Le courant traversant le circuit commun d'un réseau monophasé est le même dans tous les domaines, et la chute de tension au niveau de chacun de ses éléments dépend du type de résistance et de son amplitude. Sur la résistance active, elle coïncide avec le vecteur du courant passant dans la direction, et sur la réactance elle dévie sur le côté. De plus, en inductance, il est en avance sur le courant en angle, et en retard sur la capacité.

Les compteurs électroniques sont capables de prendre en compte et d'afficher la puissance totale et sa valeur active et réactive. À cet effet, des vecteurs de courant avec une tension fournie à son entrée sont mesurés.La valeur de l'écart de l'angle entre ces valeurs entrantes détermine et calcule la nature de la charge, fournit des informations sur tous ses composants.

Dans différentes conceptions de compteurs électroniques, l'ensemble des fonctions n'est pas le même et peut différer considérablement dans leur objectif. Par cela, ils se démarquent radicalement de leurs analogues d'induction, qui fonctionnent sur la base de l'interaction des champs électromagnétiques et des forces d'induction qui provoquent la rotation d'un mince disque d'aluminium. Structurellement, ils ne peuvent mesurer que des puissance réactive dans un circuit monophasé ou triphasé, et la valeur totale - vous devez calculer séparément manuellement.

Le principe de la mesure de puissance par un compteur électronique

Schéma de fonctionnement d'un simple appareil de mesure avec convertisseurs de sortie montré sur la figure.

Il utilise des capteurs simples pour mesurer la puissance:

• courant basé sur un shunt conventionnel à travers lequel passe la phase du circuit;

• tension fonctionnant selon le circuit diviseur bien connu.

Le signal enregistré par de tels capteurs est petit et il est augmenté à l'aide d'amplificateurs électroniques de courant et de tension, après quoi un traitement analogique-numérique a lieu pour convertir davantage les signaux et les multiplier afin d'obtenir une valeur proportionnelle à la valeur de la consommation d'énergie.

Ensuite, le signal numérisé est filtré et envoyé aux appareils:

• indication;

• l'intégration;

• transmission de mesures;

• conversion supplémentaire.

Les capteurs d'entrée des grandeurs électriques utilisées dans ce circuit ne fournissent pas de mesures avec une classe de haute précision de vecteurs de courant et de tension, et, par conséquent, le calcul de puissance. Cette fonction est mieux mise en œuvre en mesurant les transformateurs.

Diagramme de fonctionnement du compteur électronique monophasé

Dans ce document, le TC de mesure est inclus dans l'intervalle du fil de phase consommateur et le VT est connecté à la phase et à zéro.

Les signaux des deux transformateurs n'ont pas besoin d'amplification et sont envoyés via leurs canaux à l'unité ADC, qui les convertit en un code numérique de puissance et de fréquence. D'autres conversions sont effectuées par un microcontrôleur qui contrôle:

• affichage

• relais électronique;

• RAM - mémoire à accès aléatoire.

Grâce à la RAM, le signal de sortie peut être transmis davantage au canal d'information, par exemple, en utilisant un port optique.

Fonctionnalité des compteurs électroniques

L'erreur de mesure de faible puissance estimée par la classe de précision de 0,5 S ou 02 S permet l'utilisation de ces appareils à des fins de mesure commerciale de l'électricité utilisée.

Les conceptions conçues pour les mesures dans les circuits triphasés peuvent fonctionner dans des circuits électriques à trois ou quatre fils.

Le compteur électronique peut être directement connecté à un équipement existant ou avoir une conception qui permet l'utilisation de transformateurs de mesure intermédiaires, par exemple à haute tension. Dans ce dernier cas, en règle générale, une conversion automatique des quantités secondaires mesurées en valeurs primaires de courant, de tension et de puissance, y compris les composants actifs et réactifs, est effectuée.

Le compteur capture la direction de la pleine puissance avec tous ses composants dans les directions avant et arrière, stocke ces informations en fonction du temps. Dans ce cas, l'utilisateur peut prendre des lectures d'énergie par son incrément pendant une certaine période de temps, par exemple, le courant ou sélectionné à partir du jour, du mois ou de l'année calendaire, ou - l'accumulation pendant un certain temps désigné.

La fixation des valeurs de puissance active et réactive pendant une certaine période, par exemple 3 ou 30 minutes, ainsi que l'appel rapide de ses valeurs maximales pendant un mois facilite grandement l'analyse du fonctionnement des équipements électriques.

A tout moment, vous pouvez visualiser des indicateurs instantanés de consommation active et réactive, tension actuelle, fréquences dans chaque phase.

La disponibilité de la fonction de mesure d'énergie multi-tarifaire utilisant plusieurs canaux de transmission d'informations élargit les conditions d'utilisation commerciale. Dans le même temps, les tarifs sont créés pour une heure précise, par exemple, toutes les demi-heures d'un week-end ou d'une journée de travail par saison ou mois de l'année.

Pour la commodité de l'utilisateur, l'écran affiche le menu de fonctionnement, entre les éléments dont vous pouvez naviguer à l'aide des commandes adjacentes.

Un compteur d'énergie électronique permet non seulement de lire des informations directement sur l'écran, mais aussi de les visualiser via un ordinateur distant, ainsi que d'entrer des données supplémentaires ou de les programmer via le port optique.

Protection des données

Pose de joints Le compteur se fait en deux étapes:

1. au premier niveau, l'accès à l'intérieur de l'appareil est interdit par le service de contrôle technique de l'usine après la fabrication du compteur et sa réussite à la vérification d'état;

2. Au deuxième niveau d'étanchéité, l'accès aux bornes et aux fils connectés est bloqué par un représentant de l'organisme fournisseur d'énergie ou de la supervision énergétique.

Tous les événements de retrait et d'installation du capot sont équipés d'une alarme dont le fonctionnement est enregistré dans la mémoire du journal des événements avec référence à l'heure et à la date.

Système de mot de passe prévoit de restreindre l'accès des utilisateurs aux informations et peut contenir jusqu'à cinq restrictions.

Niveau zéro supprime complètement les restrictions et vous permet de visualiser toutes les données localement ou à distance, synchroniser l'heure, ajuster les lectures.

Premier niveau un mot de passe d'accès supplémentaire est fourni aux employés de l'installation ou de l'organisation opérationnelle Systèmes ASKUE pour configurer l'équipement et enregistrer les paramètres qui n'affectent pas les caractéristiques commerciales.

Deuxième niveau Le mot de passe d'accès principal est attribué par le superviseur responsable de l'énergie au compteur qui a été configuré et est entièrement préparé pour le travail.

Troisième niveau l'accès principal est accordé aux travailleurs chargés de la supervision de l'énergie qui retirent et installent le couvercle du compteur pour accéder à ses bornes de connexion ou effectuer des opérations à distance via le port optique.

Quatrième niveau offre la possibilité d'installer des clés matérielles sur la carte, de retirer tous les joints installés et de travailler via le port optique pour améliorer la configuration, remplacer les coefficients d'étalonnage.

La liste ci-dessus des possibilités qu'un compteur d'énergie électronique possède est un aperçu général. Il peut être réglé individuellement et diffère même sur chaque modèle du même fabricant.