Као основни уређај за мерење потрошње енергије у електроенергетским системима, конструкцијски дизајн мерача електричне енергије директно утиче на његову тачност мерења, поузданост и ниво интелигенције. Модерна бројила електричне енергије се обично састоје од више функционалних модула који раде заједно на прикупљању, процесуирању и преносу података о енергији. Овај чланак ће детаљно описати основну структуру и кључне компоненте мерача електричне енергије из механичке и електронске перспективе.
Структура механичког бројила електричне енергије
Традиционална механичка бројила електричне енергије (као што су индукциона бројила) првенствено се ослањају на принцип електромагнетне индукције за мерење енергије. Њихова основна структура укључује следеће компоненте:
1.Дриве Елемент
Погонски елемент се састоји од напонског и струјног намотаја. Напонски калем је повезан паралелно са оптерећењем, док је струјни калем повезан серијски са оптерећењем. Када су под напоном, ова два намотаја генеришу наизменично магнетно поље, које делује на алуминијумски грамофон, изазивајући његову ротацију.
2.Ротатинг Елемент
Ротирајући елемент се првенствено састоји од алуминијумске окретне плоче и осовине. Магнетно поље које генерише погонски елемент ротира алуминијумски грамофон брзином пропорционалном енергији коју троши оптерећење.
3. Елемент кочења
Кочиони магнет генерише кочиони момент у супротном смеру од ротације грамофона, обезбеђујући стабилну брзину, а тиме и тачност мерења.
4. Цоунтер
Бројач је повезан са ротирајућим вратилом преко зупчаника. Он бележи број обртаја бројчаника и претвара га у потрошњу енергије (обично у киловат-сатима (кВх)).
Механичка бројила су једноставна и јефтина, али пате од ограничења као што су ограничена прецизност и немогућност даљинске комуникације. Постепено их замењују електронски бројили.
Структура електронских бројила
Електронска бројила користе дигитална кола и микропроцесорску технологију, нудећи већу тачност мерења и проширену функционалност. Њихова основна структура укључује:
1. Кругови за узорковање напона и струје
Електронска бројила прикупљају сигнале напона и струје помоћу прецизних отпорничких разделника или трансформатора и претварају их у сигнале ниског{0}}ниског напона, ниске-напоне погодне за обраду.
2. Аналог-у-дигитални претварач (АДЦ)
Узорковане аналогне сигнале АДЦ конвертује у дигиталне сигнале за микропроцесор да би даље израчунао потрошњу енергије.
3. Микропроцесор (МЦУ)
Микропроцесор је "мозак" електронског бројила, одговоран за обраду података, прорачун енергије, складиштење и контролу приказа. Може да изврши сложеније прорачуне по потреби, као што су фактор снаге и праћење флуктуације напона.
4.Дисплаи Модуле
Електронска бројила електричне енергије обично користе дисплеј са течним кристалима (ЛЦД) или ЛЕД екран за приказ информација као што су потрошња енергије, напон и струја. Неки врхунски{1}}мерирачи такође подржавају позадинско осветљење и више{2}}дисплеје.
5. Комуникациони модул
Модерна паметна бројила интегришу комуникационе интерфејсе као што су РС-485, носач електричне мреже (ПЛЦ), ЛоРа и НБ-ИоТ, подржавајући даљинско очитавање бројила, контролу оптерећења и управљање мрежом.
6.Мемори Унит
Електронска бројила имају уграђену-несталну-несталну меморију (као што је ЕЕПРОМ или Фласх) за дуготрајно-чување података о енергији, евиденције догађаја и конфигурационих параметара, чиме се обезбеђује да се подаци не изгубе током нестанка струје.
7. Модул за напајање
Електронска бројила електричне енергије обично користе помоћно напајање (као што је трансформатор или прекидач за напајање). Неки модели могу да црпе струју директно са мерне линије како би осигурали основну функционалност током нестанка струје.
Структурне карактеристике посебних типова бројила електричне енергије
1.Препаид Метерс
Заснована на електронским бројилима, ова бројила садрже ИЦ картицу или радио-фреквентни (РФ) комуникациони модул, омогућавајући корисницима да купе електричну енергију пре употребе и користе шифровање да би спречили крађу електричне енергије.
2.Мулти{1}}метари
Поред основног мерења енергије, ова бројила нуде и хармонијску анализу, статистику потражње и евидентирање кварова, што их чини погодним за индустријске и комерцијалне кориснике.
3.Смарт Метерс
Паметна бројила су надограђена верзија електронских бројила, која интегришу технологију Интернета ствари (ИоТ) за подршку-двосмерне комуникације,-реаговања цена електричне енергије у реалном времену и аутоматизовано управљање мрежом.
Резиме
Структурни дизајн бројила електричне енергије је еволуирао са технолошким напретком, од механичких преко електронских до паметних бројила. Њихови основни принципи су увек били прецизно мерење, поуздан рад и интелигентно управљање. У будућности, са развојем енергетског интернета, бројила електричне енергије ће додатно интегрисати вештачку интелигенцију и аналитику великих података, постајући кључни чворови у паметној мрежи. Разумевање структуре бројила електричне енергије не само да олакшава одржавање и решавање проблема, већ и поставља темеље за изградњу нових енергетских система.