Prvi brojili električne energije pojavili su se u 19. stoljeću. To se može objasniti masovnim studijama elektromagnetizma, koje su proveli znanstvenici. Danas su brojila električne energije podijeljena u nekoliko vrsta i ugrađuju se u sve prostorije u kojima ljudi troše električnu energiju. Njegova glavna zadaća je stabiliziranje i, ako se pravilno koristi, minimiziranje računa za komunalije.
Klasifikacija brojila električne energije
Svi brojila električne energije razvrstavaju se prema vrsti ovisno o vrsti priključka, izvedbenim značajkama i izmjerenim vrijednostima. Uređaji se dijele na izravno spojene na dalekovod i uređaje koji su povezani s električnim krugom pomoću mjernih transformatora.
Ovisno o dizajnerskim značajkama, električni brojila dijele se u sljedeće vrste:
- Elektromehanički ili indukcijski. Princip rada električnog brojila je sljedeći: na pokretni dio izrađen od vodljivog materijala izravno utječe magnetsko polje, koje nastaje od stacionarnih provodnih zavojnica. Pokretni dio je disk, a zavojnice proizvode struju, pokretajući ovaj disk. Količina utrošenog resursa izravno je proporcionalna broju okretaja ovog diska.
Jedan tarifni indukcijski brojač - Statički ili elektronički mjerni uređaj. Princip rada elektronskog brojila energije je sljedeći: elektronički su oni u čvrstom stanju, dijelovi su osjetljivi na napon i naizmjeničnu struju, što stvara impulse na izlazu, čija je količina jednaka volumenu izmjerenog energetskog resursa. Takav uređaj s električnim brojilom omogućuje vam mjerenje aktivne energije pretvaranjem naponskih i analognih strujnih signala u brojanje impulsa.
- Hibridni tipovi mjernih uređaja prilično su rijetki. Značajka uređaja električnog brojila je sličnost dizajna mehaničkih i elektroničkih uređaja.
Električni brojila razvrstavaju se u nekoliko vrsta prema izmjerenim vrijednostima i broju tarifa. U prvom su slučaju uređaji za mjerenje jednofazni i trofazni, u drugom - jednofazni i dvotarifni.
Uređaj i princip rada električnog brojila
Da bi se u stvarnom vremenu i kontinuirano bilježilo aktivno trošenje energije naizmjeničnom strujom, potrebno je ugraditi jednofazne ili trofazne indukcijske brojile. Ako je važno uzeti u obzir istosmjernu struju, koja je široko rasprostranjena na željeznici i svim vrstama električnih vozila, ugrađuju se elektrodinamički mjerni uređaji.
Indukcijski električni brojili opremljeni su diskom izrađenim od aluminija, a kada se taj resurs troši, taj se pokretni element rotira zbog vrtložnih protoka stvorenih indukcijskim zavojnicama. U ovom slučaju postoje dvije različite sile - magnetsko polje indukcijskih zavojnica i magnetsko polje vrtložnih struja. Rezultirajuće struje teku u paralelnom krugu opterećenja. Svaka zavojnica opremljena je jezgrom koja se magnetizira izmjeničnom strujom. Učinak kontinuirane izmjenične struje dovodi do činjenice da se polovi elektromagneta stalno mijenjaju. To dovodi do prolaska magnetskog polja između njih. Upravo aluminijski disk povlači za sobom, stvarajući rotaciju.
Brzina rotacije diska izravno je proporcionalna veličini struja u obje zavojnice.U proizvodnji električnih brojila koriste se jednostavne tehnike spajanja mehanike, zbog kojih je okretni disk povezan s digitalnim očitanjima na ploči.
Računanje potrošenog resursa temelji se na naponu napona i strujnom naponu. Svi se podaci šalju na indikator, a kod naprednih modela podaci se pohranjuju u memoriji uređaja.
Posljednjih godina ljudi sve više preferiraju elektroničke dvocarinske strukture. Kontinuirano povećana potražnja objašnjava se sljedećim popisom prednosti:
- Uređaji preciznije čitaju informacije, što smanjuje troškove računa za komunalne usluge.
- U usporedbi s mehaničkim električnim brojilima, imaju kompaktnu veličinu i atraktivniji izgled.
- Automatski se prebacuju na dnevne i noćne tarife, ljudsko sudjelovanje nije potrebno. Čak i u fazi proizvodnje uređaj se programira u dva vremenska intervala - od 07:00 do 23:00 i od 23:00 do 07:00.
- Napredne modele treba provjeriti jednom tijekom 5-16 godina. Takva je provjera potrebna za ispravno knjiženje i obračun sredstava. Provjeru treba obaviti tvrtka za opskrbu energijom.
Prva provjera performansi uređaja obavlja se u tvornici, a datum mora biti naveden u priloženoj dokumentaciji.
Među nedostatcima dvotarifnih mjernih uređaja izdvajaju se visoki troškovi i njihova nepouzdanost u usporedbi s mehaničkim kolegama. Kao što praksa pokazuje, elektronički modeli često ne uspijevaju.
Shematski dijagram električnog brojila
Shema rada svih vrsta električnih uređaja nema temeljnih razlika, svi su slični.
Za mjerenje snage uključeno je nekoliko jednostavnih senzora:
- Senzori napona, čiji se rad temelji na poznatom krugu razdjelnika.
- Senzori struje temeljeni na običnom šantu kroz koji prolazi faza električnog glavnog.
Signal koji detektiraju ti senzori je mali, pa ga treba pojačati pomoću elektronskih pojačala. Zatim se provodi analogno-digitalna obrada za transformiranje signala i njihovo množenje.
Sljedeći koraci su filtriranje digitaliziranog signala i prikaz podataka na zaslonu:
- integracija;
- indikacija;
- transferni proračuni;
- konverzija.
U ovoj shemi korišteni ulazni senzori nisu u mogućnosti pružiti mjerenja vektora visoke točnosti vektora, pa samim tim i proračun snage.
Ako je potrebna visoka točnost mjerenja, krug je dodatno opremljen posebnim mjernim transformatorima.
Ako za usporedbu razmotrimo osnovnu shemu rada jednofaznog elektroničkog brojila, u njemu je VT dodatno spojen na nulu i fazu, a CT je sastavni dio prekida fazne žice. Budući da signali dolaze iz dva transformatora, nije potrebno dodatno pojačavanje signala. Sve daljnje transformacije izvodi mikrokontroler, on upravlja zaslonom, memorijom sa slučajnim pristupom i elektroničkim relejem. Izlazni signal putem RAM-a može se dalje prenijeti na informacijski kanal.
