Энергия жүйелеріндегі энергияны тұтынуды өлшеуге арналған негізгі құрылғы ретінде электр есептегішінің құрылымдық дизайны оның өлшеу дәлдігіне, сенімділігіне және интеллект деңгейіне тікелей әсер етеді. Қазіргі заманғы электр есептегіштері әдетте энергия деректерін жинау, өңдеу және беру үшін бірге жұмыс істейтін бірнеше функционалды модульдерден тұрады. Бұл мақалада механикалық және электронды тұрғыдан электр есептегішінің негізгі құрылымы мен негізгі компоненттері егжей-тегжейлі қарастырылады.
Механикалық электр есептегіштің құрылымы
Дәстүрлі механикалық электр есептегіштері (мысалы, индукциялық есептегіштер) энергияны өлшеу үшін ең алдымен электромагниттік индукция принципіне сүйенеді. Олардың негізгі құрылымы келесі компоненттерден тұрады:
1.Drive элементі
Жетекші элемент кернеу катушкасынан және ток катушкасынан тұрады. Кернеу орамы жүктемеге параллель қосылған, ал ток катушкасы жүктемемен тізбектей қосылған. Қуат берілген кезде, бұл екі катушкалар айнымалы магнит өрісін тудырады, ол алюминий айналмалы табаққа әсер етіп, оның айналуына әкеледі.
2.Айналмалы элемент
Айналмалы элемент ең алдымен алюминий айналмалы табақ пен біліктен тұрады. Қозғалтқыш элементі тудыратын магнит өрісі алюминий бұрылмалы табақты жүкпен тұтынылатын энергияға пропорционалды жылдамдықпен айналдырады.
3.Тежегіш элемент
Тежеу магниті айналмалы табақтың айналуына қарама-қарсы бағытта тежеу моментін жасайды, тұрақты жылдамдықты және осылайша өлшеу дәлдігін қамтамасыз етеді.
4. Есептегіш
Есептегіш айналмалы білікке редуктор арқылы қосылады. Ол циферблаттың айналу санын жазады және оны энергияны тұтынуға түрлендіреді (әдетте киловатт-сағатпен (кВтсағ)).
Механикалық есептегіштер қарапайым және қымбат емес, бірақ олар шектеулі дәлдік және қашықтан байланысу мүмкін еместігі сияқты шектеулерден зардап шегеді. Оларды біртіндеп электронды есептегіштер алмастыруда.
Электрондық есептегіштердің құрылымы
Электрондық есептегіштер жоғары өлшеу дәлдігі мен кеңейтілген функционалдылықты ұсынатын цифрлық схемалар мен микропроцессорлық технологияны пайдаланады. Олардың негізгі құрылымы мыналарды қамтиды:
1. Кернеу мен токты іріктеу сұлбалары
Электрондық есептегіштер дәл резистор бөлгіштері немесе трансформаторлар арқылы кернеу мен ток сигналдарын жинап, оларды өңдеуге жарамды төмен-вольтты, төмен{1}}ток сигналдарына түрлендіреді.
2. Аналогты{1}}-Цифрлық түрлендіргіш (ADC)
Таңдалған аналогтық сигналдар энергияны тұтынуды одан әрі есептеу үшін ADC арқылы микропроцессорға арналған цифрлық сигналдарға түрлендіріледі.
3. Микропроцессор (MCU)
Микропроцессор электронды есептегіштің «миы» болып табылады, ол деректерді өңдеуге, энергияны есептеуге, сақтауға және дисплейді басқаруға жауап береді. Ол қажет болған жағдайда қуат факторы мен кернеудің ауытқуын бақылау сияқты күрделірек есептеулерді орындай алады.
4. Дисплей модулі
Электрондық электр есептегіштер әдетте тұтынылатын қуат, кернеу және ток сияқты ақпаратты көрсету үшін сұйық кристалды дисплейді (СКД) немесе жарықдиодты дисплейді пайдаланады. Кейбір жоғары деңгейлі есептегіштер артқы жарықтандыруды және көп сызықты-дисплейлерді де қолдайды.
5. Коммуникациялық модуль
Заманауи смарт есептегіштер RS{1}}485, электр желісінің тасымалдаушысы (PLC), LoRa және NB-IoT сияқты байланыс интерфейстерін біріктіреді, есептегіштерді қашықтан оқуды, жүктемені басқаруды және желіні басқаруды қолдайды.
6. Жад бірлігі
Электрондық есептегіштер энергия деректерін, оқиғалар журналдарын және конфигурация параметрлерін ұзақ мерзімді сақтау үшін-тұрақты емес жадқа (EEPROM немесе Flash сияқты) орнатылған, бұл электр қуатын өшіру кезінде деректердің жоғалмауын қамтамасыз етеді.
7. Қуат көзі модулі
Электрондық электр есептегіштер әдетте қосалқы қуат көзін (мысалы, трансформатор немесе коммутациялық қуат көзі) пайдаланады. Кейбір үлгілер электр қуатын өшіру кезінде негізгі функционалдылықты қамтамасыз ету үшін қуатты өлшеу сызығынан тікелей тарта алады.
Электр есептегіштердің ерекше түрлерінің құрылымдық ерекшеліктері
1.Алдын ала төленген есептегіштер
Электрондық есептегіштерге негізделген бұл есептегіштер IC картасын немесе радиожиілік (RF) байланыс модулін біріктіреді, бұл пайдаланушыларға электр энергиясын ұрлауды болдырмау үшін шифрлауды қолданар алдында электр энергиясын сатып алуға мүмкіндік береді.
2.Көп-функциялық есептегіштер
Негізгі энергияны есепке алудан басқа, бұл есептегіштер гармоникалық талдауды, сұраныс статистикасын және ақауларды тіркеуді ұсынады, бұл оларды өнеркәсіптік және коммерциялық пайдаланушылар үшін қолайлы етеді.
3.Ақылды есептегіштер
Ақылды есептегіштер – екі жақты байланысты, нақты уақыт-электр энергиясының бағасына жауап беруді және электр желісін автоматтандырылған басқаруды қолдау үшін заттар Интернеті (IoT) технологиясын біріктіретін электрондық есептегіштердің жаңартылған нұсқасы.
Түйіндеме
Электр есептегіштерінің құрылымдық дизайны механикалықтан электрондыға дейін смарт есептегіштерге дейін технологиялық жетістіктермен дамыды. Олардың негізгі принциптері әрқашан дәл өлшеу, сенімді жұмыс және интеллектуалды басқару болды. Болашақта Energy Internet-тің дамуымен электр есептегіштері жасанды интеллект пен үлкен деректердің аналитикасын одан әрі біріктіріп, смарт желідегі негізгі түйіндерге айналады. Электр есептегіштерінің құрылымын түсіну техникалық қызмет көрсетуді және ақауларды жоюды жеңілдетіп қана қоймайды, сонымен қатар жаңа қуат жүйелерін салудың негізін қалады.