Contatore di energia o Misuratore di wattora è uno strumento elettrico che misura la quantità di energia elettrica utilizzata dai consumatori. Le utility sono uno dei reparti elettrici, che installano questi strumenti in ogni luogo come case, industrie, organizzazioni, edifici commerciali per caricare il consumo di elettricità da carichi come luci, ventilatori, frigorifero e altri elettrodomestici .
Misuratore di wattora
L'unità di base della potenza sono i watt e viene misurata utilizzando un wattmetro. Mille watt fanno un chilowatt. Se si utilizza un kilowatt in un'ora, viene consumata un'unità di energia. Quindi energia metri misurare la tensione e le correnti rapide, calcolare il loro prodotto e fornire potenza istantanea. Questa potenza è integrata in un intervallo di tempo, che fornisce l'energia utilizzata in quel periodo di tempo.
Tipi di contatori di energia
I contatori di energia sono classificati in due categorie fondamentali, quali:
- Misuratore di induzione di tipo elettromeccanico
- Contatore elettronico di energia
I contatori di energia sono classificati in due tipi tenendo conto dei seguenti fattori:
- Tipi di display contatore elettrico analogico o digitale.
- Tipologie di punti di misura: trasmissione secondaria, rete, distribuzione locale e primaria.
- Applicazioni finali come scopi commerciali, industriali e domestici
- Aspetti tecnici come monofase, tre fasi, alta tensione (HT), bassa tensione (LT) e materiali di classe di precisione.
Il collegamento alla rete elettrica può essere uno dei due monofase o trifase a seconda della fornitura utilizzata dagli impianti domestici o commerciali. In particolare in questo articolo, studieremo i principi di funzionamento del contatore di energia del tipo a induzione elettromeccanica monofase e anche il contatore di energia elettronico trifase dalla spiegazione di due contatori di energia di base come descritto sotto.
Contatore di energia ad induzione elettromeccanica monofase
È un tipo ben noto e più comune di contatore di energia secolare. È costituito da un disco rotante in alluminio posto su un mandrino tra due elettromagneti. La velocità di rotazione del disco è proporzionale alla potenza, e questa potenza è integrata dall'uso di ingranaggi e contromeccanismo. È costituito da due elettromagneti laminati in acciaio al silicio: shunt e magneti in serie.
Il magnete in serie trasporta una bobina che è di pochi giri di filo di spessore collegato in serie con la linea mentre il magnete di derivazione trasporta una bobina con numerose spire di filo sottile collegate attraverso l'alimentazione.
Il magnete del freno è un tipo di magnete permanente che applica la forza opposta alla normale rotazione del disco per spostare il disco in una posizione bilanciata e per fermare il disco mentre l'alimentazione viene interrotta.
Contatore di energia ad induzione elettromeccanica monofase
Il magnete in serie produce un flusso proporzionale alla corrente che scorre e il magnete shunt produce un flusso proporzionale alla tensione. Questi due flussi sono in ritardo di 90 gradi a causa della natura induttiva. L'interfaccia di questi due campi produce correnti parassite nel disco, utilizzando una forza, che è proporzionale al prodotto di tensione, corrente e angolo di fase istantanei tra di loro. Un magnete frenante è posizionato su un lato del disco, che produce una coppia frenante sul disco da un campo costante fornito utilizzando un magnete permanente. Ogni volta che la coppia frenante e quella motrice diventano uguali, la velocità del disco diventa costante.
Alla disposizione degli ingranaggi è associato un albero o mandrino verticale del disco in alluminio che registra un numero proporzionale ai giri del disco. Questa disposizione degli ingranaggi imposta il numero in una serie di quadranti e indica l'energia consumata nel tempo.
Questo tipo di misuratore di energia è semplice nella costruzione e la precisione è leggermente inferiore a causa dello strisciante e di altri campi esterni. Un problema principale con questi tipi di contatori di energia è la loro predisposizione alla manomissione, che richiede un sistema di monitoraggio dell'energia elettrica. Questi misuratori di serie e di tipo shunt sono ampiamente utilizzati nelle applicazioni domestiche e industriali.
Contatori di energia elettronici sono strumenti di misura accurati, precisi e affidabili rispetto ai misuratori di tipo elettromeccanico a induzione. Quando sono collegati ai carichi, consumano meno energia e iniziano a misurare istantaneamente. Quindi, il tipo elettronico di contatore di energia trifase è spiegato di seguito con il suo principio di funzionamento.
Contatore di energia elettronico trifase
Questo misuratore è in grado di eseguire misurazioni di corrente, tensione e potenza in sistemi di alimentazione trifase. Utilizzando questi misuratori trifase, è anche possibile misurare tensioni e correnti elevate utilizzando trasduttori appropriati. Di seguito viene mostrata una delle tipologie di contatori di energia trifase (dato come esempio) che garantisce una misurazione dell'energia affidabile e precisa rispetto ai contatori elettromeccanici.
Contatore di energia elettronico trifase
Utilizza AD7755, un circuito integrato di misurazione dell'energia monofase per acquisire ed elaborare i parametri di tensione e corrente in ingresso. La tensione e le correnti della linea di alimentazione sono classificate fino al livello del segnale utilizzando trasduttori come trasformatori di tensione e corrente e dato a quel CI come mostrato nella figura. Questi segnali vengono campionati e convertiti in digitale, moltiplicati l'uno per l'altro per ottenere la potenza istantanea. Successivamente queste uscite digitali vengono convertite in frequenza per pilotare un contatore elettromeccanico. La frequenza dell'impulso di uscita è proporzionale alla potenza istantanea e (in un dato intervallo) fornisce trasferimenti di energia al carico per un particolare numero di impulsi.
Il microcontrollore accetta gli input da tutti e tre i circuiti integrati di misurazione dell'energia per la misurazione dell'energia trifase e funge da cervello del sistema eseguendo tutte le operazioni necessarie come la memorizzazione e il recupero dei dati da EEPROM , azionando il contatore utilizzando i pulsanti per visualizzare il consumo di energia, calibrare le fasi e cancellare le letture e, inoltre, aziona il display utilizzando decoder IC .
Finora abbiamo letto dei contatori di energia e dei loro principi di funzionamento. Per una più profonda comprensione di questo concetto, la seguente descrizione del contatore di energia fornisce i dettagli completi del circuito e le sue connessioni utilizzando un microcontrollore.
Circuito del contatore di energia con microcontrollore:
La figura seguente mostra il circuito del contatore wattora implementato utilizzando Microcontrollore Atmel AVR . Questo circuito monitora e acquisisce continuamente i parametri di tensione e corrente dell'alimentazione di rete monofase. Il microcontrollore ottiene questi valori di parametro da un circuito di condizionamento del segnale, che è pilotato da CI OP-AMP .
Circuito del contatore di energia tramite microcontrollore
Questo circuito ne ha due trasformatori di corrente collegati in serie con ciascuna linea di alimentazione: fase e neutro. I valori di corrente da questi trasformatori vengono inviati ai rispettivi ADC del microcontrollore , quindi l'ADC converte questi valori in valori digitali e quindi il microcontrollore esegue necessariamente i calcoli per trovare il consumo di energia. Il Il microcontrollore è programmato in modo tale che i valori di tensione e corrente dell'ADC vengano moltiplicati e integrati in un periodo di tempo specificato, quindi azionare corrispondentemente il meccanismo del contatore che visualizza il numero di unità consumate (KW) in un periodo di tempo.
Oltre alla misura dell'energia, questo sistema fornisce anche l'indicazione di guasto a terra in caso di qualsiasi guasto o sovracorrente che può verificarsi in neutro o linea di terra e trasforma opportunamente il Diodi emettitori di luce indicazione per rilevamento guasto a terra nonché per ogni consumo di unità.
Questo articolo riguarda il circuito del misuratore di wattora e i suoi principi di funzionamento. Questo è anche noto come contatore di energia, che viene utilizzato nello sviluppo kit progetti elettrici ed elettronici da diverse tecnologie. Per qualsiasi aiuto in merito a concetti come manomissione del contatore di energia e fatturazione del contatore di energia tramite tecnologia wireless o commentare nella sezione riportata di seguito.
Crediti fotografici:
- Watt-Hour Meter di tradeindia
- Contatore di energia a induzione monofase da ingegneria
- Contatore elettronico di elettricità trifase di analogico
- Circuito contatore elettrico con microcontrollore di Il prossimo
