8 parts del comptador d'energia elèctrica
Ancomptador d'energia elèctricaés un instrument utilitzat per mesurar l'energia elèctrica, que també es coneix com a comptador de quilowatts-hora o comptador d'electricitat. La seva unitat de mesura és el grau o quilowatt-hora. És un producte de la potència i el temps i es pot utilitzar per mesurar el consum d'energia dels usuaris finals, servint de base per a la facturació de les companyies elèctriques. L'electricitat és una font d'energia indispensable en la vida diària de les persones i s'instal·len comptadors d'energia elèctrica a totes les llars. Tanmateix, la majoria dels usuaris no estan familiaritzats amb els principis de funcionament, l'estructura i els components dels comptadors d'energia elèctrica.
Basat en els principis de disseny de treball decomptador d'energia elèctrica, generalment es poden dividir en vuit mòduls: el mòdul d'alimentació, el mòdul de visualització, el mòdul d'emmagatzematge, el mòdul de mostreig, el mòdul de mesura, el mòdul de comunicació, el mòdul de control i el mòdul de processament MUC. Cada mòdul té la seva funció i està coordinat i integrat pel mòdul de processament del MUC, formant un tot.
1. Mòdul d'alimentació del comptador d'energia elèctrica
El mòdul d'alimentació de lacomptador d'energia elèctricaserveix com a centre energètic per al seu funcionament normal. La funció principal del mòdul d'alimentació és convertir l'alta tensió de 220 V CA en 12 V DC/DC5V/DC3V. Es proporciona una potència de baixa tensió de 3 V als xips i dispositius d'altres mòduls dins del comptador d'energia elèctrica. Hi ha tres tipus comuns de mòduls d'alimentació: el transformador, el mòdul de reducció de tensió del resistor-condensador i l'interruptor d'alimentació.
El tipus de transformador converteix la font d'alimentació de 220 V CA en 12 V CA i, a continuació, procedeix amb la rectificació, la reducció de tensió i l'estabilització per aconseguir el rang de tensió requerit. Té una petita capacitat de potència, alta estabilitat, però es veu fàcilment afectat per interferències electromagnètiques.
El circuit d'alimentació de reducció de tensió resistor-condensador utilitza la reactància capacitiva produïda pel condensador a una freqüència específica del senyal de CA per restringir el corrent màxim de funcionament. És de mida petita, de baix cost, consumeix poca energia i té un alt nivell d'autoconsum.
La font d'alimentació en mode de commutació utilitza dispositius de commutació electrònics com transistors, tubs MOS, SCR, etc. Per encendre i apagar periòdicament els dispositius de commutació electrònics mitjançant circuits de control, permetent-los modular la tensió d'entrada en polsos, aconseguint així una transformació de tensió mentre proporcionant alhora una tensió de sortida ajustable i estabilitzada automàticament. Té un baix consum d'energia, és de mida petita, té un ampli rang d'estabilització de tensió, experimenta interferències d'alta freqüència i té un preu més elevat.
En el desenvolupament i el disseny de comptadors d'energia elèctrica, l'elecció del tipus d'alimentació es determina en funció dels requisits funcionals del producte, la dimensió de la coberta del terminal del comptador, els requisits de control de costos i les polítiques i regulacions de diferents regions o països.
2. Mòdul de visualització del comptador d'energia elèctrica
El mòdul de visualització del comptador d'energia elèctrica s'utilitza principalment per llegir el consum d'energia i ofereix diverses opcions de visualització com ara tubs digitals, comptadors, LCD estàndard, LCD de matriu de punts i LCD tàctils, entre d'altres. Els mètodes de visualització dels tubs i comptadors digitals només poden mostrar el consum elèctric d'una manera. Amb el desenvolupament de la xarxa intel·ligent, els comptadors d'energia elèctrica requereixen un nombre creixent de tipus de visualitzacions de dades de potència. Els tubs i comptadors digitals no poden satisfer les demandes de la intel·ligència energètica moderna. El mètode de visualització principal dels comptadors d'energia elèctrica actualment és la tecnologia LCD. Durant el procés d'investigació i desenvolupament s'escullen diferents tipus de LCD en funció de la complexitat de la informació que es presenta.
3. Mòdul d'emmagatzematge del comptador d'energia elèctrica
El mòdul d'emmagatzematge del comptador d'energia elèctrica s'utilitza principalment per emmagatzemar paràmetres del comptador, historial de consum d'energia i altra informació rellevant. Els dispositius d'emmagatzematge comuns inclouen xips EEPROM, xips ferroelèctrics i xips flash. Aquests tres tipus de xips tenen diferents aplicacions en comptadors d'energia elèctrica. Flash és un tipus de memòria flash que emmagatzema dades temporals, dades de perfil de càrrega, paquets d'actualització de programari, etc.
L'EEPROM és una memòria de només lectura programable esborrable elèctricament que permet als usuaris esborrar i reprogramar la informació emmagatzemada en ella utilitzant el propi dispositiu o dispositius dedicats. Això fa que l'EEPROM sigui molt útil en escenaris que requereixen modificacions i actualitzacions freqüents de les dades. EEPROM pot emmagatzemar fins a 1 milió de bytes d'informació i s'utilitza en comptadors d'energia elèctrica per emmagatzemar el consum d'energia i altres dades relacionades amb l'energia. El nombre d'emmagatzematges disponibles compleix els requisits d'emmagatzematge per a tot el cicle de vida d'un comptador d'energia elèctrica i tenen un preu raonable.
Els xips ferroelèctrics utilitzen les característiques dels materials ferroelèctrics per aconseguir operacions lògiques i emmagatzematge de dades d'alta velocitat, baixa potència i altament fiables. Tenen una capacitat d'emmagatzematge de mil milions de vegades. Les dades no s'esborraran després d'una fallada d'alimentació, cosa que fa que els xips ferroelèctrics siguin avantatjoses a causa de la seva alta densitat d'emmagatzematge, velocitat ràpida i baix consum d'energia. Els xips ferroelèctrics s'utilitzen principalment en comptadors d'energia elèctrica per emmagatzemar el consum d'energia i altres dades relacionades. Tenen un preu més elevat i només s'utilitzen en productes que requereixen necessitats d'emmagatzematge d'alta freqüència.
4. Mòdul de mostreig del comptador d'energia elèctrica
El mòdul de mostreig del comptador d'energia elèctrica s'encarrega de convertir grans senyals de corrent i grans senyals de tensió en petits senyals de corrent i petits senyals de tensió per a una fàcil adquisició pel comptador d'energia elèctrica. Els dispositius de mostreig de corrent habituals inclouen derivacions, transformadors de corrent i bobines de Rogowski. El mostreig de tensió es realitza normalment mitjançant un mètode de mostreig de divisor de tensió de resistències d'alta precisió.
5. Mòdul de mesura del comptador d'energia elèctrica
El mòdul de mesura del comptador d'energia elèctrica s'utilitza principalment per adquirir senyals analògics de corrent i tensió i convertir-los en senyals digitals. Es pot dividir en un mòdul de mesura monofàsic i un mòdul de mesura trifàsic.
6. Mòdul de comunicació del comptador d'energia elèctrica
El mòdul de comunicació del comptador d'energia elèctrica serveix com a base per a la transmissió i la interacció de dades, actuant com a base per a la gestió científica de la xarxa intel·ligent, la digitalització de dades, la intel·ligència i la precisió. També és la base per permetre la interacció home-ordinador en el desenvolupament de l'Internet de les coses. Antigament, els principals mitjans de comunicació eren infrarojos i RS-485. Amb el desenvolupament de la tecnologia de comunicació i l'Internet de les coses (IoT), la selecció de mètodes de comunicació de comptadors d'energia elèctrica s'ha fet àmplia. Aquests inclouen PLC, RF, RS485, LoRa, ZigBee, GPRS, NB-IoT i molt més. Es poden triar diferents mètodes de comunicació en funció dels seus avantatges i desavantatges, així com dels escenaris d'aplicació específics, per satisfer les demandes del mercat.
7. Mòdul de control del comptador d'energia elèctrica
El mòdul de control del comptador d'energia elèctrica permet un control i una gestió efectius de la càrrega elèctrica. El mètode més comú és instal·lar un relé de tancament magnètic dins del comptador d'energia elèctrica. El control i la gestió de les càrregues elèctriques es poden aconseguir mitjançant dades de potència, esquemes de control i ordres en temps real per encendre o apagar l'alimentació. Les funcions comunes d'un comptador d'energia elèctrica inclouen la protecció contra sobreintensitat i sobrecàrrega mitjançant la desconnexió del relé per controlar la càrrega, el control basat en el temps per encendre o apagar l'alimentació durant períodes de temps específics, la desconnexió del relé quan el crèdit és insuficient en la funcionalitat de prepagament i control remot mitjançant transmissió d'ordres en temps real.
8. Mòdul de processament MCU del comptador d'energia elèctrica
El mòdul de processament MCU del comptador d'energia elèctrica és el cervell del comptador d'energia elèctrica. Realitza càlculs sobre diversos tipus de dades, converteix i executa diversos tipus d'instruccions i coordina els diferents mòduls per implementar amb èxit les funcions.
Un comptador d'energia elèctrica és un dispositiu de mesura electrònic complex que inclou diversos aspectes de la tecnologia electrònica, com ara la tecnologia d'alimentació, la tecnologia de mesura de potència, la tecnologia de comunicació, la tecnologia de visualització i la tecnologia d'emmagatzematge. Cada mòdul funcional i tecnologia electrònica s'han d'integrar i combinar per formar una unitat completa per tal de crear un comptador d'electricitat estable, fiable i precís.
