Prvi števci električne energije so se pojavili v 19. stoletju. To je mogoče pojasniti z obsežnimi raziskavami elektromagnetizma, ki so jih izvedli znanstveniki. Danes so električni števci razdeljeni na več vrst in so nameščeni v vseh prostorih, kjer ljudje porabijo električno energijo. Njegova glavna naloga je stabilizirati in, če se pravilno uporablja, zmanjšati račune za komunalne storitve.
Razvrstitev naprav za merjenje električne energije
Vsi števci električne energije so razvrščeni po vrsti glede na vrsto povezave, konstrukcijske značilnosti in izmerjene vrednosti. Naprave delimo na tiste, ki so neposredno priključene na daljnovod, in naprave, ki so priključene na električni tokokrog s pomočjo merilnih transformatorjev.
Glede na oblikovne značilnosti so električni števci razdeljeni na naslednje vrste:
- Elektromehanski ali indukcijski. Načelo delovanja električnega števca je naslednje: na gibljivi del iz prevodnega materiala neposredno vpliva magnetno polje, ki ga tvorijo stacionarne tokovne tuljave. Gibljivi del je disk, tuljave pa proizvajajo tokove, ki poganjajo ta disk.Količina porabljenega vira je neposredno sorazmerna s številom vrtljajev tega diska.
Enotarifni indukcijski števec - Statična ali elektronska merilna naprava. Načelo delovanja elektronskega števca električne energije je naslednje: elektronski ali polprevodniški deli so dovzetni za učinke napetosti in izmeničnega toka, ki na izhodu ustvarja impulze, katerih število je enako prostornini izmerjenega energetski vir. Ta električni števec vam omogoča merjenje delovne energije s pretvorbo napetostnih in analognih tokovnih signalov v štetje impulzov.
- Hibridne vrste merilnih naprav so precej redke. Konstrukcijska značilnost električnega števca je v podobnosti zasnove mehanskih in elektronskih naprav.
Električni števci so razvrščeni v več vrst glede na izmerjene vrednosti in število tarif. V prvem primeru so merilne naprave enofazne in trifazne, v drugem pa eno- in dvotarifne.
Zasnova in princip delovanja električnega števca
Za spremljanje aktivne porabe energije izmeničnega toka v realnem času in neprekinjeno je potrebno namestiti enofazne ali trifazne indukcijske merilne naprave. Če je pomembno merjenje enosmernega toka, ki je zelo razširjeno na železnici in vseh vrstah električnega prometa, se vgradijo elektrodinamične merilne naprave.
Indukcijski električni števci so opremljeni z diskom iz aluminija; ko se porabi vir, se ta gibljivi element vrti zaradi vrtinčnih tokov, ki jih ustvarjajo indukcijske tuljave. V tem primeru se srečata dve različni sili - magnetno polje indukcijskih tuljav in magnetno polje vrtinčnih tokov.Nastali tokovi tečejo v vzporednem bremenskem tokokrogu. Vsaka tuljava je opremljena z jedrom, ki je magnetizirano z izmeničnim tokom. Izpostavljenost neprekinjenemu izmeničnemu toku povzroči nenehno spreminjanje polov elektromagnetov. To vodi do prehoda magnetnega polja med njimi. To je tisto, kar vleče aluminijasto ploščo skupaj s seboj in tvori vrtenje.
Hitrost vrtenja diska je neposredno sorazmerna z velikostjo tokov v obeh tuljavah. Pri izdelavi električnih števcev se uporabljajo preproste mehanske tehnike povezovanja, zaradi katerih je vrtljivi disk povezan z digitalnimi odčitki na plošči.
Obračunavanje porabe virov temelji na prednji napetosti in toku. Vsi podatki se posredujejo indikatorju; pri naprednih modelih so podatki shranjeni v pomnilniku naprave.
- Naprave natančneje berejo informacije, kar pomaga zmanjšati račune za komunalne storitve.
- V primerjavi z mehanskimi števci električne energije imajo kompaktne velikosti in privlačnejši videz.
- Samodejni preklop na dnevne in nočne tarife, človeško posredovanje ni potrebno. Že v fazi proizvodnje je naprava programirana za dva časovna intervala - od 07:00 do 23:00 in od 23:00 do 07:00.
- Izboljšane modele je treba preveriti enkrat na 5-16 let. Takšno preverjanje je potrebno za pravilnost računovodstva in vračunavanje sredstev. Pregled mora opraviti podjetje za oskrbo z energijo.
Prvo preverjanje delovanja naprave se opravi v tovarni; datum mora biti naveden v priloženi dokumentaciji.
Med pomanjkljivostmi dvotarifnih merilnih naprav so visoki stroški in nezanesljivost v primerjavi z mehanskimi analogi. Kot kaže praksa, elektronski modeli pogosto ne uspejo.
Shema električnega števca
Shema delovanja vseh vrst električnih naprav nima bistvenih razlik, vsi so podobni.
Za merjenje moči se uporablja več preprostih senzorjev:
- Senzorji napetosti, katerih delovanje temelji na dobro znanem delilnem vezju.
- Tokovni senzorji, ki temeljijo na navadnem šantu, skozi katerega poteka faza električnega omrežja.
Signal, ki ga zabeležijo ti senzorji, je majhen, zato ga je treba ojačati z elektronskimi ojačevalci. Nato se izvede analogno-digitalna obdelava za transformacijo signalov in njihovo množenje.
Naslednja koraka sta filtriranje digitaliziranega signala in prikaz podatkov na zaslonu naprave:
- integracija;
- indikacije;
- prenos izračunov;
- transformacija.
V tej shemi uporabljeni vhodni senzorji ne morejo zagotoviti meritev visokega razreda vektorske natančnosti in s tem izračunov moči.
Če je potrebna visoka merilna natančnost, je vezje dodatno opremljeno s posebnimi merilnimi transformatorji.
Če za primerjavo upoštevamo načelni diagram delovanja enofazne elektronske merilne naprave, je v njem VT dodatno povezan z ničlo in fazo, CT pa je sestavni del prekinitve fazne žice. Ker signala prihajata iz dveh transformatorjev, dodatno ojačanje signala ni potrebno.Vse nadaljnje transformacije izvaja mikrokrmilnik, ki krmili zaslon, pomnilnik z naključnim dostopom in elektronski rele. Izhodni signal se lahko naprej prenaša preko RAM-a v informacijski kanal.
