Dispositius de dosificació d’electricitat: tipus i tipus, característiques principals

L’energia elèctrica es transmet a grans distàncies entre diferents estats i es distribueix i es consumeix en els llocs i volums més inesperats. Tots aquests processos requereixen una comptabilització automàtica de les capacitats que passen i de les obres que realitzen. L’estat del sistema energètic està canviant constantment. Cal analitzar i gestionar de forma competent els principals paràmetres tècnics.

La mesura de la potència actual s’assigna a wattmeters, la unitat de mesura dels quals és d’1 watt, i el treball realitzat durant un determinat període de temps s’assigna a comptadors que tenen en compte el nombre de watts per hora.

Depenent de la quantitat d'energia que es tingui en compte, els dispositius funcionen en unitats de quilo, mega-, gigo- o tera. Això us permet:

• en un metre principal situat a la subestació que proporciona energia a una gran ciutat moderna, per avaluar els terabytes d’hores de quilowatt dedicades al consum de tots els pisos i empreses de fabricació del centre industrial i residencial administratiu;

• un gran nombre de dispositius instal·lats a cada apartament o producció, tenen en compte el seu consum individual.

Els wattmeters i els comptadors funcionen a causa de la informació sobre l’estat dels vectors de corrent i de tensió al circuit d’alimentació que se’ls subministra constantment, proporcionada pels corresponents sensors: transformadors de mesura en circuits de CA o convertidors de corrent continu.

El principi de funcionament de qualsevol comptador es pot representar en un esquema de blocs simplificat consistent en:

• circuits d’entrada i sortida;

• circuits interns.

Els comptadors d’energia elèctrica es divideixen en dos grans grups que operen en xarxes:

1. Tensió alterna de freqüència industrial;

2. Corrent continu.

La primera categoria d’aquests dispositius és la més nombrosa. Amb ella, comencem una breu panoràmica de diversos models.

Mesuradors de corrent alterna

Aquesta classe de comptadors per disseny es divideix en tres tipus:

1. inducció, funcionant des de finals del segle XIX;

2. dispositius electrònics apareguts no fa tant;

3. productes híbrids que combinen la tecnologia digital amb una inducció o una part de mesura elèctrica i un dispositiu de dosificació mecànica en el seu disseny.

Dispositius de dosificació per inducció

El principi de funcionament d'aquest comptador es basa en la interacció de camps magnètics. creat per electroimants d’una bobina de corrent incrustada al circuit de càrrega i una bobina de tensió connectada en paral·lel al circuit de tensió d’alimentació.

Creen un flux magnètic total proporcional al valor de la potència que passa pel mesurador. En el camp de la seva acció hi ha un disc prim d'alumini muntat en un rodament de rotació. Reacciona a la magnitud i direcció del camp de força creat i gira al voltant del seu propi eix.

La velocitat i la direcció del moviment d’aquest disc corresponen al valor de la potència aplicada. Hi està connectat un esquema cinemàtic, format per un sistema d’engranatges i rodes amb indicadors digitals que indiquen el nombre de revolucions completades, que actuen com a simple mecanisme de recompte.

Mesurador d’inducció monofàsic, característiques del dispositiu

El disseny del mesurador d’inducció més comú, dissenyat per a una xarxa d’alimentació CA monofàsica, es mostra d’una forma no muntada a la imatge, que consta de dues fotografies combinades.

Totes les unitats tecnològiques principals s’indiquen mitjançant indicadors, i a la imatge següent es mostra el diagrama elèctric de les connexions internes, circuits d’entrada i sortida.

El cargol de tensió instal·lat sota la coberta s’ha d’apretar sempre durant el funcionament del comptador. Només l'utilitzen els empleats dels laboratoris elèctrics quan realitzen operacions tecnològiques especials: comproven el dispositiu.

Quant al dispositiu, es va descriure anteriorment el principi de funcionament i les característiques del funcionament dels comptadors elèctrics:

Com connectar correctament el mesurador d’electricitat

Com fer lectures des d’un comptador d’electricitat

Els comptadors d’inducció elèctrica d’aquest tipus modifiquen amb èxit el seu recurs en edificis residencials i apartaments per a persones. Estan connectats en centraletes segons l’esquema estàndard mitjançant interruptors d’un sol pol i un commutador de paquets.

Característiques de disseny d’un mesurador d’inducció trifàsic

El dispositiu d’aquest dispositiu de mesura és totalment coherent amb els models monofàsics, excepte que els camps magnètics creats per bobines de corrents i tensions de les tres fases del circuit d’alimentació del circuit de potència participen en la formació del flux magnètic total que afecta la rotació del disc d’alumini.

A causa d'això, augmenta el nombre de parts dins de la caixa i són més denses. El disc d’alumini també es duplica. El diagrama de connexió de les bobines de corrent i tensió es realitza segons l’opció de connexió anterior, però tenint en compte la suma de fluxos magnètics de cada un.

Es pot aconseguir el mateix efecte si en comptes d’un mesurador trifàsic s’inclouen dispositius monofàsics a cada fase del sistema. Tanmateix, en aquest cas, haureu d’afegir l’addició dels seus resultats manualment. En un mesurador d’inducció trifàsic, aquesta operació es realitza automàticament mitjançant un mecanisme de recompte.

Els indicadors trifàsics d’inducció es poden realitzar de dos tipus per a la connexió:

1. immediatament als circuits d’alimentació, la potència dels quals s’ha de tenir en compte;

2. mitjançant transformadors de mesurament de corrent i corrent.

Els dispositius del primer tipus s’utilitzen en circuits d’alimentació de 0,4 kV amb càrregues que no poden causar danys al mesurador amb la petita quantitat de danys. Funcionen en garatges, petits tallers, cases particulars i s’anomenen mesuradors de connexió directa.

A la imatge següent es mostra el diagrama de circuits dels circuits elèctrics d'un dispositiu a la centraleta.

Tots els altres dispositius de dosificació per inducció funcionen directament mitjançant transformadors de corrent o de tensió de mesura per separat, segons les condicions específiques del sistema d’alimentació elèctrica o amb el seu ús conjunt.

A la fotografia es mostra l’aparició del plafó de l’antic metre d’inducció d’un tipus similar (SAZU-IT).

Funciona en circuits secundaris amb transformadors de corrent de mesura d’un valor nominal de 5 amperes i transformadors de tensió - 100 volts entre fases.

La lletra "A" en nom del tipus de dispositiu "SAZU" significa que el dispositiu està dissenyat per tenir en compte el component actiu de la potència total. Mesures del component reactiu implicat en altres tipus de dispositius, incorporant la lletra "P". Estan indicats amb el tipus "SRZU-IT".

L’exemple anterior amb la designació de comptadors d’inducció trifàsics indica que el seu disseny no pot tenir en compte la quantitat de potència total gastada en l’obra. Per determinar el seu valor, és necessari prendre lectures dels comptadors d’energia activa i reactiva i realitzar càlculs matemàtics segons taules o fórmules preparades.

Aquest procés requereix la participació d’un gran nombre de persones, no exclou els errors freqüents i és laboriós. Les noves tecnologies i dispositius de dosificació que treballen en elements de semiconductor li estalvien l'execució.

Els antics mesuradors tipus inducció gairebé han deixat de produir-se a escala industrial. Simplement modifiquen el seu recurs com a part dels equips elèctrics que funcionen. Ja no s'utilitzen en complexos recentment instal·lats i en funcionament, però s'estan instal·lant models nous i moderns.

Dispositius de dosificació electrònica

Per substituir els comptadors de tipus d’inducció, ara s’estan produint molts dispositius electrònics, dissenyats per funcionar en una xarxa domèstica o com a part dels complexos de mesura d’equips industrials complexos que consumeixen enormes capacitats.

En el seu treball, analitzen constantment l’estat dels components actius i reactius de potència completa a partir d’esquemes vectorials de corrents i tensions. Usant-los, es calcula la potència total i tots els valors es graven a la memòria del dispositiu. Des d’ella podeu veure aquestes dades en el moment adequat.

Dos tipus de sistemes de comptabilitat electrònica comuns

Segons el tipus de mesura de les quantitats d’entrada compostes, els mesuradors electrònics produeixen:

• amb transformadors de mesura incorporats de corrent i tensió;

• amb sensors de mesura.

Dispositius amb transformadors de mesura integrats

Diagrama esquemàtic del mesurador monofàsic electrònic que es mostra a la imatge.

El microcontrolador processa els senyals dels transformadors de corrent i de tensió a través del convertidor i emet els ordres adequats per:

• visualització amb visualització d'informació;

• relé electrònic que commuta el circuit intern;

• RAM RAM, que té una connexió d’informació amb un port òptic per a la transmissió de paràmetres tècnics a través de canals de comunicació.

Dispositius amb sensors integrats

Aquest és un altre disseny del mesurador electrònic. El seu circuit funciona en base a sensors:

• corrent, que consisteix en un shunt ordinari pel qual flueix tota la càrrega del circuit de potència;

• tensió que funciona segons el principi d'un simple divisor.

Els senyals de corrent i tensió procedents d’aquests sensors són molt reduïts. Per tant, són amplificats per un dispositiu especial basat en un circuit electrònic d'alta precisió i alimentat a unitats de conversió digital d'amplitud. Després d'ells, els senyals es multipliquen, es filtren i s'envien als dispositius adequats per a la seva integració, visualització, conversió i transmissió posterior a diversos usuaris.

Els comptadors que treballen amb aquest principi tenen una classe de precisió lleugerament inferior, però compleixen plenament els estàndards i els requisits tècnics.

El principi d’ús de sensors de corrent i tensió en lloc de mesurar transformadors permet crear dispositius de dosificació per a circuits de corrent altern no només, sinó també de corrent directe, que amplia les seves capacitats operatives.

Sobre aquesta base, van començar a aparèixer dissenys de mesuradors que es poden utilitzar tant en sistemes de subministrament de corrent continu com en corrent altern.

Tarifa dels dispositius de mesura moderns

A causa de la possibilitat de programar l'algoritme de funcionament, el comptador electrònic pot tenir en compte el consum d'energia per hora del dia. Això crea l’interès de la població per reduir el consum d’electricitat durant les hores punta més intenses i així descarregar la càrrega creada per a les organitzacions subministradores d’energia.

Entre els dispositius de dosificació electrònica hi ha models que tenen diferents capacitats del sistema tarifari. Les màximes capacitats tenen els comptadors, que permeten una reprogramació flexible del dispositiu de dosificació per canviar les tarifes de les xarxes elèctriques tenint en compte l’època de l’any, els dies festius, els diversos descomptes els caps de setmana.

El funcionament dels comptadors d’electricitat d’acord amb el sistema tarifari és beneficiós per als consumidors: s’estalvia diners per pagar l’electricitat i per a les organitzacions subministradores - es redueix la màxima càrrega.

Vegeu també aquest tema:

Com s’ordena i funciona el mesurador electrònic d’electricitat

Disseny de característiques de dispositius de dosificació industrials per a circuits d’alta tensió

Com a exemple d'aquest dispositiu, considereu la marca de contracor bielorús Gran-Electro SS-301.

Té moltes funcions útils per als usuaris. Igual que els aparells de dosificació habituals de la llar, es segella i es calibra periòdicament.

A l’interior de la caixa no hi ha elements mecànics mòbils. Tot el treball es basa en l’ús de taulers electrònics i tecnologies de microprocessador. Els transformadors de mesura participen en el processament de senyals de corrent d’entrada.

Aquests dispositius presten una atenció especial a la fiabilitat i la protecció de la seguretat de la informació. Per preservar-lo, s’introdueix:

1. Sistema de dos nivells per segellar taulers interns;

2. Esquema de cinc nivells d’organització d’accés a contrasenyes.

El sistema d'ompliment es realitza en dues etapes:

1. l'accés al cos d'aquest mesurador es limita immediatament a la fàbrica després de la realització de les seves proves tècniques i de la verificació de l'estat amb l'execució del protocol;

2. Els representants de la supervisió energètica o de la companyia de subministrament d'energia bloquegen l'accés als cables de connexió als terminals.

A més, a l’algoritme d’operació del dispositiu hi ha una operació tecnològica que fixa a la memòria electrònica del dispositiu tots els esdeveniments associats a l’eliminació i la instal·lació de la coberta del bloc de terminals amb vinculació exacta per data i hora.

Esquema de control d'accés de contrasenya

El sistema permet diferenciar els drets dels usuaris del dispositiu, separar-los segons l'accés a la configuració del mesurador creant nivells:

• zero, proporcionant l'eliminació de restriccions a la visualització de dades localment o remotament, sincronització horària, correcció d'indicacions. El dret es concedeix als usuaris autoritzats del dispositiu;

• el primer, que permet configurar equips al lloc d'instal·lació i escriure a la configuració de la memòria operativa de paràmetres de funcionament que no afecten les característiques d'ús comercial;

• el segon, que permet accedir a la informació del dispositiu als representants de la supervisió energètica després del seu ajust i preparació per a la seva posada en servei;

• el tercer, que dóna dret a eliminar i instal·lar la coberta del bloc de terminals per a l’accés als terminals o al port òptic;

• quart, proporcionant la possibilitat d’accedir a les plaques del dispositiu per instal·lar o substituir claus de maquinari, eliminar tots els segells, realitzar treballs amb el port òptic, millorar la configuració, calibrar els factors de correcció.

Maneres de connectar comptadors industrials en empreses energètiques

Per al funcionament de dispositius de dosificació, es creen circuits secundaris ramificats de cadenes de mesura mitjançant l’ús de transformadors de corrent i tensió d’alta precisió.

A la imatge es mostra un petit fragment d'aquest circuit per als circuits actuals del comptador Gran-Electro SS-301. Es pren de la documentació de treball.

A continuació, es mostra un fragment de circuits de tensió de connexió a continuació.

Combinant dispositius de dosificació en un sistema unificat de mesura automatitzada i sistema de control

El sistema de control i mesura automatitzat d’energia elèctrica va començar a desenvolupar-se ràpidament gràcies a les capacitats dels comptadors electrònics i al desenvolupament de mètodes de transmissió remota d’informació. Per connectar els dispositius de dosificació del sistema d’inducció, es desenvolupen sensors especials.

L’objectiu principal del sistema ASKUE és la ràpida recollida d’informació en un centre de control únic. Al mateix temps, rep fluxos de dades de tots els consumidors de subestacions existents. Contenen informació sobre els problemes de capacitat consumida i subministrada amb la possibilitat d'analitzar els mètodes per a la seva generació i distribució, calculant el cost i comptabilitzant els indicadors econòmics.

Per resoldre els problemes organitzatius del sistema ASKUE, es proporciona:

• instal·lació de dispositius de dosificació d’alta precisió en llocs de dosificació d’electricitat

• la transferència d’informació d’ells es realitza mitjançant senyals digitals mitjançant “adders” que tenen memòria d’accés aleatori;

• organització d'un sistema de comunicació per canals de ràdio i per cable;

• implementació de l’esquema de processament de la informació rebuda.

Mesuradors d’electricitat de corrent continu

Els models de comptadors d'aquesta classe registren energia en diferents modalitats tecnològiques, però sovint s'utilitzen en equips elèctrics de material rodant de transport urbà i en ferrocarrils.

Es creen a partir d’un sistema electrodinàmic.

El principi principal de funcionament d'aquests comptadors és la interacció de les forces de flux magnètic formades per dues bobines:

1. el primer es fixa definitivament;

2. el segon té la capacitat de girar sota la influència del flux magnètic, la magnitud del qual depèn proporcionalment del valor del corrent que circula al llarg del circuit.

Els paràmetres de rotació de la bobina es transmeten al mecanisme de recompte i es tenen en compte pel consum d’energia elèctrica.

Vegeu també Formes d’estalviar electricitat en un apartament i una casa privada