Jak jest ustawiony i działa elektroniczny licznik energii elektrycznej?

Głównym celem tego urządzenia jest ciągły pomiar zużycia energii przez monitorowany odcinek obwodu elektrycznego i wyświetlanie jego wielkości w formie przyjaznej dla człowieka. Podstawa elementu wykorzystuje półprzewodnikowe komponenty elektroniczne działające na konstrukcjach półprzewodnikowych lub mikroprocesorowych.

Takie urządzenia są produkowane do pracy z obwodami prądowymi:

1. stała wartość;

2. sinusoidalny kształt harmoniczny.

Liczniki prądu stałego działają tylko w przedsiębiorstwach przemysłowych, które obsługują potężny sprzęt o wysokim zużyciu stałej mocy (zelektryfikowany transport kolejowy, samochody elektryczne ...). Do celów krajowych nie są one wykorzystywane, wydawane są w ograniczonych ilościach. Dlatego w dalszym materiale tego artykułu nie będziemy ich rozważać, chociaż zasada ich działania różni się od modeli działających na prąd przemienny, głównie przez konstrukcję czujników prądu i napięcia.

Elektroniczne mierniki prądu przemiennego wytwarzane są z uwzględnieniem energii urządzeń elektrycznych:

1. z jednofazowym systemem napięcia;

2. w obwodach trójfazowych.

Projekt miernika elektronicznego

Cała podstawa elementarna znajduje się wewnątrz obudowy, wyposażona w:

• listwa zaciskowa do podłączania przewodów elektrycznych;

• Panel LCD;

• obsługa sterowania i przesyłanie informacji z urządzenia;

• transformatory pomiarowe;

• płytka drukowana z elementami półprzewodnikowymi;

• pokrowiec ochronny.

Wygląd a główne ustawienia użytkownika jednego z wielu modeli podobnych urządzeń produkowanych w przedsiębiorstwach Republiki Białorusi pokazano na zdjęciu.

Wydajność takich licznik elektryczny potwierdzone przez:

• pieczęć weryfikatora potwierdzająca przeprowadzenie weryfikacji metrologicznej urządzenia na stanowisku badawczym oraz ocenę jego właściwości w ramach klasy dokładności zadeklarowanej przez producenta;

• niezakłócona pieczęć firmy nadzoru energii odpowiedzialnej za prawidłowe podłączenie licznika do obwodu elektrycznego.

Widok wnętrza tablice podobnego urządzenia pokazano na rysunku.

Nie ma mechanizmów ruchomych i indukcyjnych. A obecność trzech wbudowanych przekładników prądowych, używanych jako czujniki z taką samą liczbą dobrze widocznych kanałów na płytce drukowanej, wskazuje na działanie trójfazowe tego urządzenia.

Procesy elektrotechniczne uwzględniane przez miernik elektroniczny

Praca wewnętrznych algorytmów struktur trójfazowych lub jednofazowych przebiega zgodnie z tymi samymi prawami, z tym wyjątkiem, że w 3-fazowym, bardziej złożonym urządzeniu zachodzi geometryczne sumowanie wartości każdego z trzech kanałów składowych.

Dlatego zasady działania licznika elektronicznego będą rozpatrywane głównie na przykładzie modelu jednofazowego. Aby to zrobić, przypomnij podstawowe prawa elektrotechniki związane z energią.

Jego pełną wartość określają składniki:

• aktywny;

• reaktywne (suma obciążeń indukcyjnych i pojemnościowych).

Prąd przepływający przez wspólny obwód sieci jednofazowej jest taki sam we wszystkich obszarach, a spadek napięcia na każdym z jego elementów zależy od rodzaju rezystancji i jego wielkości. Na czynnym oporze zbiega się z wektorem przepływającego prądu w kierunku, a na reaktancji odchyla się na bok. Co więcej, w indukcyjności wyprzedza kąt prądu i pozostaje w tyle pod względem pojemności.

Liczniki elektroniczne są w stanie uwzględnić i wyświetlić całkowitą moc oraz jej wartość czynną i bierną. W tym celu mierzone są wektory prądowe z napięciem dostarczanym na jego wejście.Wartość odchylenia kąta między tymi przychodzącymi wartościami określa i oblicza charakter obciążenia, dostarcza informacji o wszystkich jego składnikach.

W różnych konstrukcjach liczników elektronicznych zestaw funkcji nie jest taki sam i może znacznie różnić się przeznaczeniem. Dzięki temu radykalnie różnią się od swoich analogów indukcyjnych, które działają na podstawie interakcji pól elektromagnetycznych i sił indukcyjnych, które powodują obrót cienkiego dysku aluminiowego. Strukturalnie mogą mierzyć tylko aktywne lub moc bierna w obwodzie jednofazowym lub trójfazowym, a pełna wartość - musisz osobno obliczyć ręcznie.

Zasada pomiaru mocy za pomocą miernika elektronicznego

Schemat działania prostego urządzenia pomiarowego z przetwornikami wyjściowymi pokazane na rysunku.

Wykorzystuje proste czujniki do pomiaru mocy:

• prąd oparty na konwencjonalnym boczniku, przez który przechodzi faza obwodu;

• napięcie działające zgodnie ze schematem znanego dzielnika.

Sygnał rejestrowany przez takie czujniki jest niewielki i jest zwiększany za pomocą elektronicznych wzmacniaczy prądu i napięcia, po czym następuje przetwarzanie analogowo-cyfrowe w celu dalszej konwersji sygnałów i zwielokrotnienia ich w celu uzyskania wartości proporcjonalnej do wartości poboru mocy.

Następnie zdigitalizowany sygnał jest filtrowany i wysyłany do urządzeń:

• wskazanie;

• integracja;

• transmisja pomiarów;

• dalsza konwersja.

Czujniki wejściowe wielkości elektrycznych zastosowane w tym obwodzie nie zapewniają pomiarów o wysokiej dokładności wektorów prądu i napięcia, a zatem obliczania mocy. Ta funkcja jest lepiej realizowana przez pomiar transformatorów.

Schemat działania miernika elektronicznego jednofazowego

W nim pomiarowy CT jest zawarty w szczelinie drutu fazowego konsumenta, a VT jest podłączony do fazy i zera.

Sygnały z obu transformatorów nie wymagają wzmocnienia i są przesyłane kanałami do jednostki ADC, która przekształca je w cyfrowy kod mocy i częstotliwości. Dalsze konwersje są wykonywane przez mikrokontroler, który kontroluje:

• wyświetlać

• przekaźnik elektroniczny;

• RAM - pamięć o dostępie swobodnym.

Poprzez pamięć RAM sygnał wyjściowy może być przesyłany dalej do kanału informacyjnego, na przykład za pomocą portu optycznego.

Funkcjonalność liczników elektronicznych

Błąd pomiaru niskiej mocy oszacowany na podstawie klasy dokładności 0,5 S lub 02 S pozwala na zastosowanie tych urządzeń do celów komercyjnych pomiarów zużytej energii elektrycznej.

Projekty zaprojektowane do pomiarów w obwodach trójfazowych mogą działać w trzy- lub czteroprzewodowych obwodach elektrycznych.

Licznik elektroniczny może być bezpośrednio podłączony do istniejącego sprzętu lub mieć konstrukcję, która pozwala na zastosowanie pośrednich, na przykład, transformatorów pomiarowych wysokiego napięcia. W tym drugim przypadku z reguły wykonywana jest automatyczna konwersja mierzonych wielkości wtórnych na pierwotne wartości prądu, napięcia i mocy, w tym składników czynnych i biernych.

Licznik przechwytuje kierunek pełnej mocy ze wszystkimi jego elementami w kierunku do przodu i do tyłu, przechowuje tę informację w odniesieniu do czasu. W takim przypadku użytkownik może robić odczyty energii według jego przyrostu przez określony czas, na przykład bieżącego lub wybranego z dnia kalendarzowego, miesiąca lub roku, lub - akumulacji przez określony wyznaczony czas.

Ustalenie wartości mocy czynnej i biernej na określony czas, na przykład 3 lub 30 minut, a także szybkie wywołanie jej wartości maksymalnych na miesiąc znacznie ułatwia analizę działania urządzeń energetycznych.

W dowolnym momencie możesz wyświetlić natychmiastowe wskaźniki zużycia aktywnego i reaktywnego, napięcie prądu, częstotliwości w każdej fazie.

Obecność wielotaryfowej funkcji pomiaru energii z wykorzystaniem kilku kanałów transmisji informacji rozszerza warunki komercyjnego wykorzystania. Jednocześnie taryfy są tworzone na określony czas, na przykład co pół godziny weekendu lub dnia roboczego według sezonu lub miesiąca w roku.

Dla wygody użytkownika wyświetlacz pokazuje menu operacyjne, pomiędzy elementami, po których można nawigować za pomocą sąsiednich elementów sterujących.

Elektroniczny licznik energii pozwala nie tylko odczytywać informacje bezpośrednio z wyświetlacza, ale także przeglądać je za pomocą zdalnego komputera, a także wprowadzać dodatkowe dane lub programować je przez port optyczny.

Ochrona danych

Montaż uszczelek Licznik składa się z dwóch etapów:

1. na pierwszym poziomie dostęp do wnętrza urządzenia jest zabroniony przez służbę kontroli technicznej zakładu po wyprodukowaniu licznika i przejściu weryfikacji stanu;

2. Na drugim poziomie plombowania dostęp do zacisków i podłączonych przewodów jest blokowany przez przedstawiciela organizacji dostarczającej energię lub nadzoru energetycznego.

Wszystkie zdarzenia związane z usunięciem i zamontowaniem pokrywy są wyposażone w alarm, którego działanie jest rejestrowane w pamięci dziennika zdarzeń w odniesieniu do godziny i daty.

System haseł przewiduje ograniczenie dostępu użytkowników do informacji i może zawierać do pięciu ograniczeń.

Poziom zero całkowicie usuwa ograniczenia i pozwala wyświetlać wszystkie dane lokalnie lub zdalnie, synchronizować czas, dostosowywać odczyty.

Pierwszy poziom dodatkowe hasło dostępu jest przekazywane pracownikom instalacji lub organizacji operacyjnej Systemy ASKUE do konfigurowania sprzętu i parametrów nagrywania, które nie wpływają na cechy handlowe.

Drugi poziom Główne hasło dostępu jest przypisywane przez odpowiedzialnego inspektora energetycznego przy skonfigurowanym liczniku i jest w pełni przygotowany do pracy.

Poziom trzeci pierwszorzędny dostęp mają pracownicy nadzoru energetycznego, którzy zdejmują i instalują osłonę licznika, aby uzyskać dostęp do zacisków terminala lub przeprowadzić zdalne operacje przez port optyczny.

Czwarty poziom zapewnia możliwość instalowania kluczy sprzętowych na płycie, usuwania wszystkich zainstalowanych uszczelek oraz możliwość pracy przez port optyczny w celu poprawy konfiguracji, zastąpienia współczynników kalibracji.

Powyższa lista możliwości, jakie posiada elektroniczny licznik energii elektrycznej, stanowi ogólny przegląd. Można go ustawić indywidualnie i różnić się nawet dla każdego modelu tego samego producenta.