Uređaj i princip rada brojila električne energije

Prvi uređaji za mjerenje električne energije pojavili su se u 19. stoljeću. To se može objasniti masovnim studijama elektromagnetizma koje su provodili znanstvenici. Danas su brojila električne energije podijeljena u nekoliko vrsta i ugrađuju se u sve prostorije u kojima ljudi troše električnu energiju. Njegova je glavna zadaća stabilizirati i, ako se pravilno koristi, minimalizirati račune za komunalne usluge.

Klasifikacija uređaja za mjerenje električne energije

Sva brojila električne energije klasificirana su prema vrsti, ovisno o vrsti priključka, značajkama dizajna i izmjerenim vrijednostima. Uređaji se dijele na izravno spojene na dalekovod i uređaje koji su spojeni na električni krug pomoću mjernih transformatora.

Ovisno o dizajnerskim značajkama, električna brojila dijele se na sljedeće vrste:

• Elektromehanički ili indukcijski. Načelo rada električnog brojila je sljedeće: na pokretni dio izrađen od vodljivog materijala izravno utječe magnetsko polje, koje čine nepokretne provodne zavojnice. Pokretni dio je disk, a zavojnice proizvode struje pokrećući ovaj disk. Količina utrošenog resursa izravno je proporcionalna broju okretaja ovog diska.

  

• Statički ili elektronički mjerni uređaj. Princip rada elektroničkog brojila električne energije je sljedeći: elektronički, oni su u čvrstom stanju, dijelovi su osjetljivi na utjecaje napona i izmjenične struje, što stvara izlaze na izlazu, čiji je broj jednak volumenu izmjerenog energetskog resursa. Takav električni mjerač omogućuje mjerenje aktivne energije pretvaranjem napona i analognih strujnih signala u brojanje impulsa.
• Hibridni tipovi mjernih uređaja prilično su rijetki. Posebnost uređaja s električnim brojilom leži u sličnosti dizajna mehaničkih i elektroničkih uređaja.

Električna brojila razvrstana su u nekoliko vrsta prema izmjerenim vrijednostima i broju tarifa. U prvom su slučaju mjerni uređaji jednofazni i trofazni, u drugom - jedno- i dvotarifni.

Uređaj i princip rada brojila električne energije

Kako bi se u stvarnom vremenu i kontinuirano bilježila aktivna potrošnja izmjenične struje, potrebno je ugraditi jednofazne ili trofazne indukcijske mjerne uređaje. Ako je važno mjerenje istosmjerne struje, koje je rašireno na željeznici i svim vrstama električnog prijevoza, ugrađuju se elektrodinamički mjerni uređaji.

Indukcijski električni brojila opremljeni su diskom izrađenim od aluminija, kada se taj resurs potroši, ovaj se pokretni element okreće zbog vrtložnih tokova stvorenih indukcijskim zavojnicama. U tom se slučaju susreću dvije različite sile - magnetsko polje indukcijskih zavojnica i magnetsko polje vrtložnih struja. Rezultirajuće struje teku u paralelnom krugu opterećenja. Svaka zavojnica je opremljena jezgrom koja se magnetizira izmjeničnom strujom. Izloženost neprekidnoj izmjeničnoj struji dovodi do činjenice da se polovi elektromagneta neprestano mijenjaju. To dovodi do prolaska magnetskog polja između njih. To je ono što povlači aluminijski disk zajedno s njim, stvarajući rotaciju.

Brzina rotacije diska izravno je proporcionalna veličini struja u obje zavojnice. U proizvodnji brojila električne energije koriste se jednostavne tehnike spajanja iz mehanike, zbog kojih je rotirajući disk povezan s digitalnim očitanjima na ploči.

Obračun potrošnje temelji se na naponu i struji. Svi se podaci dodaju na indikator, a u naprednim modelima podaci se pohranjuju u memoriju uređaja.

Posljednjih godina ljudi sve više vole elektroničke dvotarifne sheme. Stalno rastuća potražnja može se objasniti sljedećim popisom prednosti:

• Uređaji preciznije čitaju informacije, što pomaže u smanjenju računa za komunalne usluge.
• U usporedbi s mehaničkim brojilima električne energije, kompaktne su veličine i atraktivnijeg izgleda.
• Oni se automatski prebacuju na dnevnu i noćnu stopu, nije potrebno ljudsko sudjelovanje. Čak i u fazi proizvodnje, uređaj je programiran za dva vremenska intervala - od 07:00 do 23:00 i od 23:00 do 07:00.
• Poboljšane modele treba provjeravati jednom u 5-16 godina. Takva provjera potrebna je za ispravnost računovodstva i priraštaja sredstava. Provjeru bi trebala obaviti tvrtka za opskrbu energijom.

Prva provjera ispravnosti uređaja provodi se tvornički, datum mora biti naveden u popratnoj dokumentaciji.

Među nedostacima dvotarifnih mjernih uređaja ističu visoku cijenu i njihovu nepouzdanost u usporedbi s mehaničkim kolegama. Kao što pokazuje praksa, elektronički modeli češće propadaju.

Shematski dijagram električnog brojila

Shema rada svih vrsta električnih uređaja nema temeljnih razlika, svi su slični.

Za mjerenje snage koristi se nekoliko jednostavnih senzora:

• Senzori napona čiji se rad temelji na poznatom razdjelnom krugu.
• Senzori struje temeljeni na običnom šantu kroz koji prolazi faza električne mreže.

Signal koji bilježe ti senzori je mali, pa ga je potrebno pojačati pomoću elektroničkih pojačala. Zatim se provodi analogno-digitalna obrada kako bi se signali transformirali i umnožili.

Sljedeći su koraci filtriranje digitaliziranog signala i prikazivanje podataka na zaslonu instrumenta:

• integracija;
• indikacija;
• prijenos izračuna;
• preobrazba.

U ovom krugu, korišteni ulazni senzori nisu u mogućnosti pružiti mjerenja visoke klase točnosti vektora, a time i proračun snage.

Ako je potrebna visoka točnost mjerenja, krug je dodatno opremljen posebnim instrumentnim transformatorima.

Ako u usporedbi uzmemo u obzir osnovni dijagram rada jednofaznog elektroničkog mjernog uređaja, u njemu je VT dodatno spojen na nulu i fazu, a CT je sastavni dio puknuća fazne žice. Budući da signali dolaze iz dva transformatora, nije potrebno dodatno pojačanje signala. Sve daljnje transformacije izvodi mikrokontroler, on kontrolira zaslon, memoriju s slučajnim pristupom i elektronički relej. Izlazni signal može se dalje prenositi preko RAM-a do podatkovnog kanala.