8 osa elektrienergia arvestist

Anelektrienergia arvestion elektrienergia mõõtmiseks kasutatav instrument, mida tuntakse ka kilovatt-tunni- või elektriarvestina. Selle mõõtühik on kraad või kilovatt-tund. See on võimsuse ja aja korrutis ning seda saab kasutada lõppkasutajate energiatarbimise mõõtmiseks, mis on elektriettevõtete arvelduste aluseks. Elekter on inimeste igapäevaelus asendamatu energiaallikas ning elektrienergia arvestid on paigaldatud igasse majapidamisse. Kuid enamik kasutajaid ei ole kursis elektrienergia arvestite tööpõhimõtete, struktuuri ja komponentidega.

Põhineb töödisaini põhimõtetelelektrienergia arvesti, saab need üldiselt jagada kaheksaks mooduliks: toitemoodul, kuvamoodul, salvestusmoodul, proovivõtumoodul, mõõtemoodul, sidemoodul, juhtmoodul ja MUC-töötlusmoodul. Igal moodulil on oma funktsioon ning seda koordineerib ja integreerib MUC töötlemismoodul, moodustades terviku.

1. Elektrienergia arvesti toitemoodul

Seadme toitemoodulelektrienergia arvestitoimib selle normaalse töö energiakeskusena. Toitemooduli põhiülesanne on teisendada AC 220V kõrgepinge DC 12V/DC5V/DC3V. 3V madalpinge toide antakse elektrienergia arvesti kiipidele ja muude moodulite seadmetele. Levinud on kolme tüüpi toitemooduleid: trafo, takisti-kondensaatori pinge alandamise moodul ja lüliti toiteallikas.

Trafotüüp muudab vahelduvvoolu 220 V toiteallika vahelduvvooluks 12 V ning seejärel jätkab alaldamist, pinge vähendamist ja stabiliseerimist, et saavutada vajalik pingevahemik. Sellel on väike võimsus, kõrge stabiilsus, kuid see on kergesti mõjutatav elektromagnetiliste häirete poolt.

Takisti-kondensaatori pinge alandamise toiteahel kasutab kondensaatori poolt tekitatud mahtuvuslikku reaktiivsust vahelduvvoolu signaali kindlal sagedusel, et piirata maksimaalset töövoolu. See on väikese suurusega, madala hinnaga, tarbib vähe energiat ja omab suurt omatarbimist.

Lülitusrežiimis toiteallikas kasutatakse elektroonilisi lülitusseadmeid, nagu transistorid, MOS-torud, SCR-id jne. Elektrooniliste lülitusseadmete perioodiliseks sisse- ja väljalülitamiseks juhtahelate kaudu, võimaldades neil moduleerida sisendpinget impulsside kujul, saavutades seeläbi pinge muundamise samal ajal pakkudes samaaegselt reguleeritavat ja automaatselt stabiliseeritud väljundpinget. Sellel on madal energiatarve, väike suurus, lai pinge stabiliseerimisvahemik, kõrgsageduslikud häired ja kõrgem hind.

Elektrienergia arvestite väljatöötamisel ja projekteerimisel lähtutakse toiteallika tüübi valikul toote funktsionaalsetest nõuetest, arvesti klemmi katte mõõtmetest, kulude kontrolli nõuetest ning erinevate piirkondade või riikide poliitikatest ja määrustest.

2. Elektrienergia arvesti kuvamoodul

Elektrienergia arvesti kuvamoodulit kasutatakse peamiselt energiatarbimise lugemiseks ja see pakub erinevaid kuvamisvõimalusi, nagu digitaalsed torud, loendurid, standardsed LCD-d, maatriks-LCD-d ja puutetundlikud LCD-d. Digitaalsete torude ja loendurite kuvamismeetodid suudavad elektritarbimist näidata ainult ühel viisil. Nutivõrgu arenedes nõuavad elektriarvestid üha rohkem erinevaid võimsusandmete kuvamise tüüpe. Digitaalsed torud ja loendurid ei suuda vastata kaasaegse võimsusintelligentsi nõudmistele. Elektriarvestite peamine kuvamisviis on praegu LCD-tehnoloogia. Sõltuvalt esitatava teabe keerukusest valitakse uurimis- ja arendusprotsessi käigus erinevat tüüpi LCD-ekraane.

3. Elektrienergia arvesti salvestusmoodul

Elektrienergia arvesti salvestusmoodulit kasutatakse peamiselt arvesti parameetrite, energiatarbimise ajaloo ja muu asjakohase teabe salvestamiseks. Levinud salvestusseadmete hulka kuuluvad EEPROM-kiibid, ferroelektrilised kiibid ja välkkiibid. Neil kolmel kiibil on elektriarvestites erinevad rakendused. Flash on välkmälu tüüp, mis salvestab ajutisi andmeid, laadimisprofiili andmeid, tarkvarauuenduse pakette jne.

EEPROM on elektriliselt kustutatav programmeeritav kirjutuskaitstud mälu, mis võimaldab kasutajatel kustutada ja ümber programmeerida sellesse salvestatud teavet, kasutades kas seadet ennast või spetsiaalseid seadmeid. See muudab EEPROM-i väga kasulikuks stsenaariumide puhul, mis nõuavad andmete sagedast muutmist ja värskendamist. EEPROM suudab salvestada kuni 1 miljon baiti teavet ja seda kasutatakse elektrienergia arvestites energiatarbimise ja muude energiaga seotud andmete salvestamiseks. Olemasolevate salvestusruumide arv vastab kogu elektriarvesti elutsükli hoiustamise nõuetele ja on mõistliku hinnaga.

Ferroelektrilised kiibid kasutavad ferroelektriliste materjalide omadusi, et saavutada kiiret, väikese võimsusega ja väga usaldusväärset andmesalvestust ja loogilisi toiminguid. Nende mälumaht on miljard korda. Andmeid ei kustutata pärast voolukatkestust, mistõttu on ferroelektrilised kiibid nende suure salvestustiheduse, kiire kiiruse ja madala energiatarbimise tõttu kasulikud. Ferroelektrilisi kiipe kasutatakse peamiselt elektrienergia arvestites energiatarbimise ja muude sellega seotud andmete salvestamiseks. Neil on kõrgem hind ja neid kasutatakse ainult sellistes toodetes, mis nõuavad kõrgsagedussalvestust.
 

4. Elektrienergia arvesti proovivõtumoodul

Elektrienergia arvesti proovivõtumoodul vastutab suurte voolusignaalide ja suurte pingesignaalide teisendamise eest väikesteks voolusignaalideks ja väikesteks pingesignaalideks, et neid oleks lihtne elektrienergia arvesti abil hankida. Levinud voolu proovivõtuseadmed hõlmavad šunte, voolutrafosid ja Rogowski mähiseid. Pinge diskreetimine toimub tavaliselt ülitäpse takisti pingejaguri diskreetimismeetodi abil.

5. Elektrienergia arvesti mõõtmise moodul

Elektrienergia arvesti mõõtemoodulit kasutatakse eelkõige analoogvoolu- ja pingesignaalide hankimiseks ning digitaalsignaalideks teisendamiseks. Seda saab jagada ühefaasiliseks mõõtemooduliks ja kolmefaasiliseks mõõtmismooduliks.

6. Elektrienergia arvesti sidemoodul

Elektrienergia arvesti kommunikatsioonimoodul on andmeedastuse ja interaktsiooni alus, mis on aluseks nutika võrgu teaduslikule haldamisele, andmete digiteerimisele, luurele ja täpsusele. See on ka aluseks inimeste ja arvutite interaktsiooni võimaldamisele asjade Interneti arendamisel. Varem olid peamised sidevahendid infrapuna- ja RS{1}}-side. Kommunikatsioonitehnoloogia ja asjade interneti (IoT) arenguga on elektrienergia arvestite sidemeetodite valik muutunud ulatuslikuks. Nende hulka kuuluvad PLC, RF, RS485, LoRa, ZigBee, GPRS, NB-IoT ja palju muud. Turu nõudluse rahuldamiseks saab valida erinevaid suhtlusmeetodeid nende eeliste ja puuduste ning konkreetsete rakendusstsenaariumide põhjal.

7. Elektrienergia arvesti juhtimismoodul

Elektrienergia arvesti juhtimismoodul võimaldab tõhusalt juhtida ja juhtida elektrilist koormust. Kõige tavalisem meetod on magnetilise lukustusrelee paigaldamine elektrienergia arvesti sisse. Elektriliste koormuste juhtimine ja haldamine on saavutatav toiteandmete, juhtimisskeemide ja toite sisse- või väljalülitamiseks mõeldud reaalajas käskude abil. Elektriarvesti levinud funktsioonide hulka kuuluvad ülevoolu- ja ülekoormuskaitse relee lahtiühendamise kaudu koormuse juhtimiseks, ajapõhine juhtimine toite sisse- või väljalülitamiseks teatud ajaperioodidel, relee lahtiühendamine, kui krediit ei ole ettemakstud funktsioonide jaoks piisav, ja kaugjuhtimine reaalajas käskude edastamine.

8. Elektrienergia arvesti MCU töötlemismoodul

Elektrienergia arvesti MCU töötlemismoodul on elektrienergia arvesti aju. See teostab arvutusi erinevat tüüpi andmetega, teisendab ja täidab erinevat tüüpi käske ning koordineerib erinevaid mooduleid funktsioonide edukaks rakendamiseks.

Elektrienergia arvesti on kompleksne elektrooniline mõõteseade, mis hõlmab mitmeid elektroonikatehnoloogia aspekte, sealhulgas toiteallika tehnoloogiat, võimsuse mõõtmise tehnoloogiat, sidetehnoloogiat, kuvamistehnoloogiat ja salvestustehnoloogiat. Iga funktsionaalne moodul ja elektrooniline tehnoloogia tuleb integreerida ja kombineerida terviklikuks üksuseks, et luua stabiilne, töökindel ja täpne elektriarvesti.