מכשירי מדידת חשמל - סוגים וסוגים, מאפיינים עיקריים

אנרגיה חשמלית מועברת על פני מרחקים גדולים בין מצבים שונים, והיא מופצת ונצרכת במקומות ובנפחים הכי לא צפויים. כל התהליכים הללו דורשים חשבונאות אוטומטית של יכולות העוברות והעבודות שבוצעו על ידם. מצבה של מערכת האנרגיה משתנה ללא הרף. יש צורך לנתח ולנהל בצורה מיומנת את הפרמטרים הטכניים העיקריים.

מדידת ההספק הנוכחי מוקצית לוואטמטרים, שיחידת המדידה שלה היא 1 וואט, והעבודה המתבצעת לאורך פרק זמן מסוים מוקצית למטרות שלוקחות בחשבון את מספר הוואט לשעה.

בהתאם לכמות האנרגיה שנלקחת בחשבון, המכשירים פועלים בתוך יחידות קילו, מגה, גיגו או טרה. זה מאפשר לך:

• על ידי מטר עיקרי אחד שנמצא בתחנת הרכבת התחתית ומספק כוח לעיר מודרנית גדולה, כדי להעריך את טרה-בייט של שעות הקילוואט שהושקעו בצריכת כל הדירות ומפעלי הייצור של מרכז התעשייה והמגורים המינהליים;

• מספר גדול של מכשירים המותקנים בתוך כל דירה או ייצור, לוקחים בחשבון את הצריכה האישית שלהם.

ווטמטרים ודלפקים פועלים עקב המידע על מצבם של וקטורי הזרם והמתח במעגל הכוח המסופק להם כל העת, המסופק על ידי החיישנים המתאימים - מדידת שנאים במעגלי זרם חילופין או ממירי DC.

ניתן לייצג את עקרון הפעולה של כל מונה בתכנית חסימת פשט המורכבת מ:

• מעגלי כניסה ופלט;

• מעגלים פנימיים.

מוני אנרגיה חשמליים מחולקים לשתי קבוצות גדולות הפועלות ברשתות:

1. מתח AC של תדר תעשייתי;

2. זרם DC.

הקטגוריה הראשונה של מכשירים אלה היא הרובה ביותר. בעזרתו נתחיל בסקירה קצרה של דגמים שונים.

מד כוח AC

סוג זה של מונים לפי עיצוב מחולק לשלושה סוגים:

1. אינדוקציה, עובדת מאז סוף המאה התשע עשרה;

2. מכשירים אלקטרוניים שהופיעו לפני זמן לא רב;

3. מוצרים היברידיים המשלבים טכנולוגיה דיגיטלית עם חלק אינדוקציה או מדידה חשמלית ומתקן מדידה מכני בעיצובם.

מכשירי מדידת אינדוקציה

עקרון הפעולה של מונה כזה מבוסס על אינטראקציה של שדות מגנטיים. נוצר על ידי אלקטרומגנטים של סליל זרם המוטמע במעגל העומס, וסליל מתח המחובר במקביל למעגל מתח האספקה.

הם יוצרים שטף מגנטי כולל פרופורציונלי לערך הכוח העובר במונה. בתחום פעולתו נמצא דיסק אלומיניום דק המותקן במיסב סיבוב. זה מגיב לעוצמתו וכיוון שדה הכוח שנוצר ומתרוצץ סביב הציר שלו.

המהירות וכיוון התנועה של דיסק זה תואמים לערך הכוח המופעל. ערכה קינמטית קשורה אליו, המורכבת ממערכת הילוכים וגלגלים עם מחוונים דיגיטליים המציינים את מספר המהפכות שהושלמו, הפועלת כמנגנון ספירה פשוט.

מד אינדוקציה חד פאזי, תכונות מכשיר

העיצוב של מד האינדוקציה הנפוץ ביותר, המיועד לרשת אספקת חשמל חד-פאזית, מוצג בצורה לא מורכבת בתמונה, המורכבת משני תצלומים משולבים.

כל היחידות הטכנולוגיות העיקריות מסומנות על ידי מצביעים, והתרשים החשמלי של חיבורים פנימיים, מעגלי כניסה ויציאה מוצג בתמונה הבאה.

תמיד יש להדק את בורג המתח המותקן מתחת לכיסוי במהלך פעולת המונה. הוא משמש רק עובדי מעבדות חשמל בעת ביצוע פעולות טכנולוגיות מיוחדות - בדיקת המכשיר.

לגבי המכשיר, תואר בעבר עקרון הפעולה ותכונות הפעולה של מטרים חשמליים:

כיצד לחבר נכון את מד החשמל

כיצד לקחת קריאות ממד חשמל

מדי אינדוקציה חשמליים מסוג זה משנים בהצלחה את משאבם בבנייני מגורים ובדירות של אנשים. הם מחוברים במרכזיות בהתאם לתכנית הרגילה דרך מפסקי זרם מוט יחיד ומתג מנות.

תכונות עיצוב של מד אינדוקציה תלת פאזי

המכשיר של מכשיר מדידה זה עולה בקנה אחד עם דגמים חד פאזיים, פרט לכך ששדות מגנטיים הנוצרים על ידי סלילי הזרמים והמתחים של שלושת השלבים במעגל הכוח של מעגל הכוח משתתפים ביצירת השטף המגנטי הכולל המשפיע על סיבוב דיסק האלומיניום.

בשל כך, מספר החלקים בתוך התיק מוגבר, והם צפופים יותר. גם דיסק האלומיניום מוכפל. מערך החיבור לסלילי זרם ומתח מבוצע על פי אפשרות החיבור הקודמת, אך תוך התחשבות בסיכום שטפי המגנט מכל אחד מהם.

ניתן להשיג את אותה האפקט אם במקום מד תלת פאזי אחד, מכשירים חד פאזיים כלולים בכל שלב במערכת. עם זאת, במקרה זה, יהיה עליכם להתמודד עם הוספת התוצאות שלהם באופן ידני. במד אינדוקציה תלת פאזי, פעולה זו מבוצעת אוטומטית על ידי מנגנון ספירה אחד.

ניתן לבצע מדי אינדוקציה תלת פאזיים בשני סוגים לחיבור:

1. מייד למעגלי חשמל, אשר יש לקחת בחשבון את כוחם;

2. דרך שנאי מדידת מתח ביניים וזרם.

המכשירים מהסוג הראשון משמשים במעגלי כוח של 0.4 קילוואט עם עומסים שלא יכולים לגרום נזק למונה עם כמות הנזק הקטנה שלהם. הם עובדים במוסכים, סדנאות קטנות, בתים פרטיים ונקראים מד חיבור ישיר.

דיאגרמת המעגלים של המעגלים החשמליים של מכשיר כזה במרכזיה מוצגת בתמונה הבאה.

כל שאר מכשירי מדידת האינדוקציה עובדים ישירות דרך מדידת שנאי זרם ומתחים בנפרד, בהתאם לתנאים הספציפיים של מערכת אספקת החשמל, או בשימוש המשותף שלהם.

בתצלום נראה לוח הלוח של מד האינדוקציה הישן מסוג דומה (SAZU-IT).

זה עובד במעגלים משניים עם מדידת שנאי זרם בערך נומינלי של 5 אמפר ושנאי מתח - 100 וולט בין שלבים.

האות "A" בשם סוג המכשיר "SAZU" פירושה שהמכשיר נועד להסביר את המרכיב הפעיל של הכוח הכולל. מדידות של הרכיב המגיב המעורב בסוגים אחרים של מכשירים, תוך שילוב האות P. הם מסומנים בסוג "SRZU-IT".

הדוגמה לעיל עם ייעוד של מוני אינדוקציה תלת פאזיים מעידה כי העיצוב שלהם אינו יכול לקחת בחשבון את כמות הכוח הכולל שהושקע בעבודה. כדי לקבוע את ערכו, יש צורך לבצע קריאות ממוני אנרגיה פעילים ותגובות ולבצע חישובים מתמטיים על פי טבלאות או נוסחאות מוכנות.

תהליך זה מחייב השתתפות של מספר רב של אנשים, אינו שולל טעויות תכופות והוא עמלני. טכנולוגיות ומכשירי מדידה חדשים העובדים על אלמנטים מוליכים למחצה חוסכים אותו מביצועו.

מטרים ישנים מסוג אינדוקציה כמעט ולא חדלו לייצר בקנה מידה תעשייתי. הם פשוט משנים את המשאב שלהם כחלק מציוד חשמלי עובד. הם כבר לא משמשים במתחמים חדשים שהוכנסו ומכניסים אותם לתפעול, אלא מותקנים דגמים חדשים ומודרניים.

מכשירי מדידה אלקטרוניים

כדי להחליף את מוני סוג הגיוס, מייצרים כעת מכשירים אלקטרוניים רבים, המיועדים לעבוד ברשת ביתית או כחלק ממדידת קומפלקסים של ציוד תעשייתי מורכב הצורך כוח עצום.

בעבודתם הם מנתחים כל העת את מצב הרכיבים הפעילים והתגוביים של כוח מלא על בסיס דיאגרמות וקטוריות של זרמים ומתחים. בעזרתם מחושב הכוח הכולל וכל הערכים נרשמים בזיכרון ההתקן. ממנו אתה יכול להציג נתונים אלה בזמן הנכון.

שני סוגים של מערכות הנהלת חשבונות אלקטרוניות נפוצות

על פי סוג המדידה של כמויות קלט מורכבות, מטרים מסוג אלקטרוניים מייצרים:

• עם שנאי מדידה מובנים של זרם ומתח;

• עם חיישני מדידה.

התקנים עם שנאי מדידה משולבים

תרשים סכמטי של המונה האלקטרוני חד פאזי המוצג בתמונה.

בקר המיקרו מעבד את האותות משנאי הזרם והמתח דרך הממיר ומעביר את הפקודות המתאימות ל:

• תצוגה עם תצוגת מידע;

• ממסר אלקטרוני המעביר את המעגל הפנימי;

• זיכרון RAM RAM, שיש לו חיבור מידע עם יציאה אופטית להעברת פרמטרים טכניים דרך ערוצי תקשורת.

מכשירים עם חיישנים משולבים

זהו עיצוב נוסף של המונה האלקטרוני. המעגל שלה עובד על בסיס חיישנים:

• זרם, המורכב ממתקן רגיל דרכו זורם כל העומס של מעגל הכוח;

• מתח הפועל בעיקרון של מחלק פשוט.

אותות הזרם והמתח שמגיעים מחיישנים אלה הם קטנים מאוד. לכן הם מוגברים על ידי מכשיר מיוחד המבוסס על מעגל אלקטרוני בעל דיוק גבוה ומוזנים ליחידות המרה דיגיטליות-אמפליטודה. אחריהם האותות מוכפלים, מסוננים ומוצאים למכשירים המתאימים לשילוב, אינדיקציה, המרה והעברה נוספת למשתמשים שונים.

מונים העובדים על עיקרון זה הם בעלי רמת דיוק מעט נמוכה יותר, אך הם עומדים במלואה בתקנים ודרישות טכניות.

העיקרון של שימוש בחיישני זרם ומתח במקום מדידת שנאים מאפשר ליצור מכשירים מדידה מסוג זה למעגלים של לא רק מתחלפים, אלא גם זרם ישר, שמרחיב מאוד את יכולותיהם התפעוליות.

על בסיס זה, החלו להופיע עיצובים של מטר שניתן להשתמש בהם בשני סוגים של מערכות אספקת חשמל DC ו AC.

תעריף מכשירי מדידה מודרניים

בשל האפשרות לתכנת את אלגוריתם הפעולה, המונה האלקטרוני יכול לקחת בחשבון את צריכת החשמל לפי שעות היום. זה יוצר את האינטרס של האוכלוסייה להפחית את צריכת החשמל בשעות העומס החזקות ביותר ובכך לפרוק את העומס שנוצר לארגונים המספקים אנרגיה.

בין מכשירי מדידה אלקטרוניים ישנם דגמים שיש להם יכולות שונות של מערכת התעריפים. היכולות הגדולות ביותר ניכרות על ידי מטרים, המאפשרים תכנות מחדש גמישה של מכשיר המדידה לשינוי תעריפי רשתות חשמל תוך התחשבות בזמן השנה, בחגים, בהנחות שונות בסופי שבוע.

הפעלת מדדי חשמל בהתאם למערכת התעריפים מועילה לצרכנים - כסף נחסך עבור תשלום עבור חשמל ועבור אספקת ארגונים - עומס השיא מופחת.

ראה גם בנושא זה:

איך מסודרים ופועלים מד החשמל האלקטרוני?

תכנן תכונות של מכשירי מדידה תעשייתיים למעגלי מתח גבוה

כדוגמה למכשיר כזה, קחו למשל את מותג הדלפק הבלארוסי Gran-Electro SS-301.

יש לו פונקציות שימושיות רבות למשתמשים. כמו מכשירי מדידה ביתיים רגילים, הוא אטום ומכויל מעת לעת.

בתוך המקרה אין אלמנטים מכניים הניתנים להזזה. כל העבודות מבוססות על שימוש בלוחות אלקטרוניים וטכנולוגיות מיקרו-מעבדים. מדידת שנאים עוסקים בעיבוד אותות זרם כניסה.

מכשירים אלה שמים לב במיוחד לאמינות והגנת אבטחת המידע. על מנת לשמר אותו, הוא מוצג:

1. מערכת דו-מפלסית לאיטום לוחות פנימיים;

2. תוכנית חמש דרגות של ארגון הגישה לסיסמאות.

מערכת המילוי מתבצעת בשני שלבים:

1. הגישה לגוף של מד זה מוגבלת באופן מיידי במפעל לאחר השלמת הבדיקות הטכניות שלו והשלמת אימות המדינה ברישום הפרוטוקול;

2. הגישה לחוטי חיבור למסופים נחסמת על ידי נציגי פיקוח האנרגיה או חברת אספקת האנרגיה.

יתר על כן, באלגוריתם התפעול של המכשיר ישנה פעולה טכנולוגית שמתקנת בזיכרון האלקטרוני של המכשיר את כל האירועים הקשורים בהסרה והתקנה של כיסוי בלוק המסוף עם כריכה מדויקת לפי תאריך ושעה.

תוכנית בקרת גישה לסיסמא

המערכת מאפשרת להבדיל בין זכויות המשתמשים במכשיר, להפריד ביניהם לפי הגישה להגדרות המונה על ידי יצירת רמות:

• אפס, מתן הסרת מגבלות על צפייה בנתונים באופן מקומי או מרחוק, סנכרון זמן, תיקון אינדיקציות. הזכות ניתנת למשתמשים מורשים במכשיר;

• הראשון, המאפשר לבצע הגדרת ציוד באתר ההתקנה ולרשום פרמטרי הפעלה שאינם משפיעים על מאפייני השימוש המסחרי ב- RAM;

• השני, מאפשר גישה למידע של המכשיר לנציגי פיקוח אנרגטי לאחר התאמתו והכנתו לביצוע;

• השלישית, שנותנת את הזכות להסיר ולהתקין את הכיסוי מגוש המסוף לגישה למסופים או ליציאה האופטית;

• רביעית, מתן אפשרות לגישה ללוחות ההתקנה להתקנה או החלפה של מפתחות חומרה, הסרת כל החותמות, ביצוע עבודות עם היציאה האופטית, שדרוג התצורה, כיול גורמי תיקון.

דרכים לחיבור מוני תעשיה במפעלי אנרגיה

להפעלת מכשירי מדידה נוצרים מעגלים משניים מסועפים של שרשרות מדידה באמצעות שנאי זרם ומתחים בעלי דיוק גבוה.

בתמונה שבר קטן של מעגל כזה למעגלים הנוכחיים של מטר Gran-Electro SS-301. זה לקוח מתיעוד העבודה.

לאותו מד, מוצג למטה שבר של מעגלי מתח מחברים.

שילוב מכשירי מדידה למערכת אחידה של מערכות מדידה ובקרה אוטומטיות

מערכת השליטה והדידה האוטומטית של אנרגיה חשמלית החלה להתפתח באופן פעיל בזכות יכולותיהם של מטרים אלקטרוניים ופיתוח שיטות להעברת מידע מרחוק. לחיבור התקני המדידה של מערכת האינדוקציה מפותחים חיישנים מיוחדים.

המטרה העיקרית של מערכת ASKUE היא איסוף מידע מהיר במרכז בקרה יחיד. במקביל היא מקבלת זרמי נתונים מכל צרכני התחנות הקיימות. הם מכילים מידע בנושאי יכולת שנצרכה ומשוחררת עם אפשרות לניתוח שיטות לייצורם והפצתם, חישוב עלות וחשבונאות עבור אינדיקטורים כלכליים.

כדי לפתור את הבעיות הארגוניות של מערכת ASKUE, הוא מסופק:

• התקנת מכשירי מדידת דיוק גבוהה במקומות למדידת חשמל;

• העברת מידע מהם מתבצעת על ידי אותות דיגיטליים באמצעות "תוספים" בעלי זיכרון גישה אקראי;

• ארגון מערכת תקשורת בערוצי חוטית וברדיו;

• יישום תוכנית העיבוד של המידע שהתקבל.

מד חשמל DC

מודלים של מטרים ממעמד זה רושמים אנרגיה במצבים טכנולוגיים שונים, אך לרוב הם משמשים על ציוד של מלאי מתגלגל חשמלי של תחבורה עירונית ועל מסילות ברזל.

הם נוצרים על בסיס מערכת אלקטרודינאמית.

העיקרון העיקרי בפעולה של מונים כאלה הוא האינטראקציה בין כוחות השטף המגנטי הנוצרים על ידי שני סלילים:

1. הראשון קבוע לצמיתות;

2. לשני יש יכולת להסתובב תחת השפעת שטף מגנטי, שעוצמתו תלויה באופן יחסי בערך הזרם הזורם לאורך המעגל.

פרמטרי הסיבוב של הסליל מועברים למנגנון הספירה ונלקחים בחשבון על ידי צריכת אנרגיה חשמלית.

ראה גם: דרכים לחסכון בחשמל בדירה ובבית פרטי