Wie ist der elektronische Stromzähler aufgebaut und funktioniert?

Der Hauptzweck dieses Geräts besteht darin, den Stromverbrauch des überwachten Abschnitts des Stromkreises ständig zu messen und seine Größe in einer menschenfreundlichen Form anzuzeigen. Die Elementbasis verwendet elektronische Festkörperkomponenten, die auf Halbleiter- oder Mikroprozessorkonstruktionen arbeiten.

Solche Geräte sind für die Arbeit mit Stromkreisen hergestellt:

1. konstanter Wert;

2. sinusförmige harmonische Form.

Gleichstromzähler arbeiten nur in Industrieunternehmen, die leistungsstarke Geräte mit hohem Stromverbrauch betreiben (elektrifizierter Schienenverkehr, Elektroautos ...). Für Haushaltszwecke werden sie nicht verwendet, sondern in begrenzten Mengen ausgegeben. Daher werden wir sie im weiteren Material dieses Artikels nicht berücksichtigen, obwohl sich das Funktionsprinzip von Modellen unterscheidet, die mit Wechselstrom betrieben werden, hauptsächlich durch die Konstruktion von Strom- und Spannungssensoren.

Elektronische Wechselstromzähler werden hergestellt, um die Energie elektrischer Geräte zu berücksichtigen:

1. mit einem einphasigen Spannungsnetz;

2. in dreiphasigen Stromkreisen.

Design des elektronischen Zählers

Die gesamte Elementbasis befindet sich im Inneren des Gehäuses und ist ausgestattet mit:

• Klemmenblock zum Anschließen elektrischer Drähte;

• LCD-Panel;

• Bedienelemente und Übertragung von Informationen vom Gerät;

• Messwandler;

• Leiterplatte mit Festkörperelementen;

• Schutzhülle.

Aussehen Auf dem Bild sind die wichtigsten Benutzereinstellungen eines der vielen Modelle ähnlicher Geräte dargestellt, die in Unternehmen der Republik Belarus hergestellt wurden.

Die Leistung von solchen Stromzähler bestätigt durch:

• den Stempel des Prüfers, der den Durchgang der messtechnischen Prüfung des Geräts auf dem Prüfstand und die Bewertung seiner Eigenschaften innerhalb der vom Hersteller angegebenen Genauigkeitsklasse bestätigt;

• ungestörte Dichtung des Energieüberwachungsunternehmens, das für den korrekten Anschluss des Messgeräts an den Stromkreis verantwortlich ist.

Innenansicht Karten eines ähnlichen Geräts sind in der Abbildung dargestellt.

Es gibt keine Bewegungs- und Induktionsmechanismen. Das Vorhandensein von drei eingebauten Stromwandlern, die als Sensoren mit der gleichen Anzahl deutlich sichtbarer Kanäle auf der Leiterplatte verwendet werden, weist auf einen dreiphasigen Betrieb dieses Geräts hin.

Elektrotechnische Prozesse, die von einem elektronischen Zähler berücksichtigt werden

Die Arbeit interner Algorithmen dreiphasiger oder einphasiger Strukturen erfolgt nach denselben Gesetzen, mit der Ausnahme, dass in einem dreiphasigen, komplexeren Gerät eine geometrische Summierung der Werte jedes der drei Komponentenkanäle erfolgt.

Daher werden die Funktionsprinzipien des elektronischen Zählers hauptsächlich am Beispiel eines einphasigen Modells betrachtet. Erinnern Sie sich dazu an die Grundgesetze der Elektrotechnik in Bezug auf Energie.

Sein voller Wert wird durch die Komponenten bestimmt:

• aktiv;

• reaktiv (Summe der induktiven und kapazitiven Lasten).

Der Strom, der durch den gemeinsamen Stromkreis eines einphasigen Netzwerks fließt, ist in allen Bereichen gleich, und der Spannungsabfall an jedem seiner Elemente hängt von der Art des Widerstands und seiner Größe ab. Beim aktiven Widerstand fällt er mit dem Vektor des in Richtung gerichteten Stromes zusammen, und bei der Reaktanz weicht er zur Seite ab. Darüber hinaus liegt die Induktivität in ihrem Winkel vor dem Strom und bleibt in der Kapazität zurück.

Elektronische Zähler können die Gesamtleistung sowie ihren aktiven und reaktiven Wert berücksichtigen und anzeigen. Zu diesem Zweck werden Stromvektoren mit einer an ihren Eingang gelieferten Spannung gemessen.Der Wert der Abweichung des Winkels zwischen diesen eingehenden Werten bestimmt und berechnet die Art der Last und liefert Informationen über alle ihre Komponenten.

Bei verschiedenen Konstruktionen von elektronischen Zählern ist der Funktionsumfang nicht derselbe und kann sich in ihrem Zweck erheblich unterscheiden. Dadurch heben sie sich radikal von ihren Induktionsanaloga ab, die auf der Wechselwirkung von elektromagnetischen Feldern und Induktionskräften beruhen, die die Rotation einer dünnen Aluminiumscheibe verursachen. Strukturell können sie nur aktiv oder messen Blindleistung in einem einphasigen oder dreiphasigen Stromkreis und dem vollen Wert - müssen Sie separat manuell berechnen.

Das Prinzip der Leistungsmessung mit einem elektronischen Messgerät

Funktionsschema eines einfachen Messgeräts mit Ausgangswandlern in der Abbildung gezeigt.

Es verwendet einfache Sensoren, um die Leistung zu messen:

• Strom basierend auf einem herkömmlichen Shunt, durch den die Phase der Schaltung fließt;

• Spannung, die nach dem Schema eines bekannten Teilers arbeitet.

Das von solchen Sensoren aufgezeichnete Signal ist klein und wird mit Hilfe elektronischer Strom- und Spannungsverstärker erhöht. Danach erfolgt eine Analog-Digital-Verarbeitung zur weiteren Umwandlung der Signale und ihrer Multiplikation, um einen Wert zu erhalten, der proportional zum Wert des Stromverbrauchs ist.

Als nächstes wird das digitalisierte Signal gefiltert und an Geräte ausgegeben:

• Anzeige;

• Integration;

• Übermittlung von Messungen;

• weitere Umwandlung.

Die in dieser Schaltung verwendeten Eingangssensoren für elektrische Größen liefern keine Messungen mit einer hochgenauen Klasse von Strom- und Spannungsvektoren und dementsprechend die Berechnung der Leistung. Diese Funktion wird durch Messen von Transformatoren besser implementiert.

Einphasiges Betriebsdiagramm des elektronischen Zählers

Darin ist der Mess-Stromwandler in der Lücke des Verbraucherphasendrahtes enthalten, und der Spannungswandler ist mit Phase und Null verbunden.

Die Signale beider Transformatoren benötigen keine Verstärkung und werden über ihre Kanäle an die ADC-Einheit gesendet, die sie in einen digitalen Leistungs- und Frequenzcode umwandelt. Weitere Konvertierungen werden von einem Mikrocontroller durchgeführt, der Folgendes steuert:

• Anzeige

• elektronisches Relais;

• RAM - Direktzugriffsspeicher.

Über den RAM kann das Ausgangssignal beispielsweise über einen optischen Port weiter zum Informationskanal übertragen werden.

Funktionalität elektronischer Zähler

Der durch die Genauigkeitsklasse von 0,5 S oder 02 S geschätzte Messfehler bei geringer Leistung ermöglicht die Verwendung dieser Geräte zum Zwecke der kommerziellen Messung von verbrauchtem Strom.

Konstruktionen, die für Messungen in dreiphasigen Stromkreisen ausgelegt sind, können in drei- oder vieradrigen Stromkreisen betrieben werden.

Das elektronische Messgerät kann direkt an vorhandene Geräte angeschlossen werden oder eine Konstruktion aufweisen, die die Verwendung von Zwischen-, z. B. Hochspannungs-Messwandlern ermöglicht. Im letzteren Fall wird in der Regel eine automatische Umwandlung der gemessenen Sekundärgrößen in Primärwerte von Strom, Spannung und Leistung einschließlich der aktiven und reaktiven Komponenten durchgeführt.

Der Zähler erfasst die Richtung der vollen Leistung mit all seinen Komponenten in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung und speichert diese Informationen in Bezug auf die Zeit. In diesem Fall kann der Benutzer Nehmen Sie Energiemessungen vor durch seine Erhöhung für einen bestimmten Zeitraum, z. B. aktuell oder ausgewählt aus dem Kalendertag, Monat oder Jahr, oder - Akkumulation für einen bestimmten festgelegten Zeitraum.

Das Festlegen der Werte für Wirk- und Blindleistung für einen bestimmten Zeitraum, z. B. 3 oder 30 Minuten, sowie das schnelle Abrufen der Maximalwerte für einen Monat erleichtern die Analyse des Betriebs von Leistungsgeräten erheblich.

Sie können jederzeit sofortige Indikatoren für den aktiven und reaktiven Verbrauch anzeigen. StromspannungFrequenzen in jeder Phase.

Die Verfügbarkeit der Multi-Tarif-Energiemessfunktion über mehrere Informationsübertragungskanäle erweitert die Bedingungen für die kommerzielle Nutzung. Gleichzeitig werden Tarife für eine bestimmte Zeit erstellt, z. B. jede halbe Stunde eines Wochenendes oder eines Arbeitstages nach Saison oder Monat des Jahres.

Zur Vereinfachung des Benutzers zeigt das Display das Bedienmenü an, zwischen dessen Elementen Sie mit den nebenstehenden Steuerelementen navigieren können.

Mit einem elektronischen Energiezähler können Informationen nicht nur direkt vom Display gelesen, sondern auch über einen Remotecomputer angezeigt sowie zusätzliche Daten eingegeben oder über den optischen Anschluss programmiert werden.

Datenschutz

Einbau von Dichtungen Der Zähler besteht aus zwei Schritten:

1. Auf der ersten Ebene wird der Zugang zum Gerätekörper durch den technischen Kontrolldienst der Anlage verboten, nachdem das Messgerät hergestellt und die Zustandsüberprüfung bestanden hat.

2. Auf der zweiten Versiegelungsebene wird der Zugang zu den Klemmen und den angeschlossenen Drähten von einem Vertreter der Energieversorgungsorganisation oder der Energieüberwachung blockiert.

Alle Ereignisse beim Entfernen und Installieren der Abdeckung sind mit einem Alarm ausgestattet, dessen Betrieb in Bezug auf Uhrzeit und Datum im Speicher des Ereignisprotokolls aufgezeichnet wird.

Passwortsystem sieht vor, dass Benutzer auf Informationen zugreifen dürfen, und kann bis zu fünf Einschränkungen enthalten.

Stufe Null Entfernt Einschränkungen vollständig und ermöglicht es Ihnen, alle Daten lokal oder remote anzuzeigen, die Zeit zu synchronisieren und die Messwerte anzupassen.

Erste Ebene Mitarbeiter der Installation oder der Betriebsorganisation erhalten ein zusätzliches Zugangskennwort ASKUE-Systeme zum Einrichten von Geräten und Aufzeichnungsparametern, die die kommerziellen Eigenschaften nicht beeinflussen.

Zweite Ebene Das Hauptzugangspasswort wird vom zuständigen Energiemanager an dem Messgerät vergeben, das eingerichtet und vollständig auf die Arbeit vorbereitet ist.

Dritte Ebene Der primäre Zugang wird Mitarbeitern der Energieüberwachung gewährt, die die Abdeckung vom Messgerät entfernen und installieren, um auf die Klemmen des Terminals zuzugreifen oder Fernoperationen über den optischen Anschluss durchzuführen.

Vierte Ebene Bietet die Möglichkeit, Hardwareschlüssel auf der Platine zu installieren, alle installierten Dichtungen zu entfernen und über den optischen Anschluss zu arbeiten, um die Konfiguration zu verbessern und die Kalibrierungskoeffizienten zu ersetzen.

Die obige Liste der Möglichkeiten, die ein elektronischer Stromzähler besitzt, gibt einen allgemeinen Überblick. Es kann individuell eingestellt werden und unterscheidet sich sogar bei jedem Modell des gleichen Herstellers.