8 delov števca električne energije

Anštevec električne energijeje instrument za merjenje električne energije, znan tudi kot števec kilovatnih ur ali števec električne energije. Njegova merska enota je stopinja ali kilovatna ura. Je produkt moči in časa in se lahko uporablja za merjenje porabe energije končnih uporabnikov, ki služi kot osnova za zaračunavanje elektropodjetjem. Električna energija je nepogrešljiv vir energije v vsakdanjem življenju ljudi, zato so števci električne energije nameščeni v vsakem gospodinjstvu. Vendar pa večina uporabnikov ne pozna principov delovanja, zgradbe in komponent števcev električne energije.

Temelji na načelih delovnega načrtovanjaštevec električne energije, jih lahko na splošno razdelimo na osem modulov: napajalni modul, prikazovalni modul, shranjevalni modul, modul za vzorčenje, merilni modul, komunikacijski modul, krmilni modul in modul za obdelavo MUC. Vsak modul ima svojo funkcijo in ga koordinira ter integrira procesorski modul MUC, tako da tvori celoto.

1. Napajalni modul števca električne energije

Napajalni modul zaštevec električne energijesluži kot energijsko središče za njegovo normalno delovanje. Glavna funkcija napajalnega modula je pretvorba visoke napetosti AC 220V v DC 12V/DC5V/DC3V. Nizkonapetostna napetost 3V se napaja na čipe in naprave drugih modulov znotraj števca električne energije. Obstajajo tri običajne vrste napajalnih modulov: transformator, modul za zmanjšanje napetosti upor-kondenzator in stikalno napajanje.

Tip transformatorja pretvori napajalnik AC 220V v AC12V, nato pa nadaljuje z rektifikacijo, zmanjšanjem napetosti in stabilizacijo, da se doseže zahtevano območje napetosti. Ima majhno moč, visoko stabilnost, vendar je zlahka izpostavljen elektromagnetnim motnjam.

Napajalno vezje za zmanjšanje napetosti upor-kondenzator uporablja kapacitivno reaktanco, ki jo proizvede kondenzator pri določeni frekvenci AC signala, da omeji največji delovni tok. Je majhen, poceni, porabi malo energije in ima visoko stopnjo lastne porabe.

Preklopni napajalnik uporablja elektronske preklopne naprave, kot so tranzistorji, cevi MOS, SCR-ji itd. Za periodični vklop in izklop elektronskih preklopnih naprav prek krmilnih vezij, kar jim omogoča modulacijo vhodne napetosti v impulzih, s čimer se doseže transformacija napetosti med istočasno zagotavlja nastavljivo in samodejno stabilizirano izhodno napetost. Ima nizko porabo energije, je majhen, ima širok razpon stabilizacije napetosti, doživlja visokofrekvenčne motnje in ima višjo ceno.

Pri razvoju in načrtovanju števcev električne energije je izbira vrste napajanja določena na podlagi funkcionalnih zahtev izdelka, dimenzije pokrova sponk števca, zahtev za nadzor stroškov ter politik in predpisov različnih regij ali držav.

2. Prikazovalni modul števca električne energije

Prikazovalni modul števca električne energije se uporablja predvsem za odčitavanje porabe energije in med drugim ponuja različne možnosti prikaza, kot so digitalne cevi, števci, standardni LCD-ji, matrični LCD-ji in LCD-ji na dotik. Načini prikaza digitalnih elektronk in števcev lahko prikazujejo električno porabo le na en način. Z razvojem pametnega omrežja števci električne energije zahtevajo vse več vrst prikazovalnikov podatkov o moči. Digitalne elektronke in števci ne morejo zadostiti zahtevam sodobne energetske inteligence. Primarna metoda prikazovanja števcev električne energije je trenutno LCD tehnologija. Med raziskovalnim in razvojnim procesom se izberejo različne vrste LCD-jev, odvisno od kompleksnosti predstavljenih informacij.

3. Modul za shranjevanje števca električne energije

Shranjevalni modul števca električne energije se uporablja predvsem za shranjevanje parametrov števca, zgodovine porabe električne energije in drugih pomembnih informacij. Običajne naprave za shranjevanje vključujejo čipe EEPROM, feroelektrične čipe in bliskovne čipe. Te tri vrste čipov imajo različne aplikacije v števcih električne energije. Flash je vrsta bliskovnega pomnilnika, ki shranjuje začasne podatke, podatke o profilu nalaganja, pakete za nadgradnjo programske opreme itd.

EEPROM je električno izbrisljiv programabilni pomnilnik samo za branje, ki uporabnikom omogoča brisanje in ponovno programiranje informacij, shranjenih v njem, z uporabo same naprave ali namenskih naprav. Zaradi tega je EEPROM zelo uporaben v scenarijih, ki zahtevajo pogoste spremembe in posodobitve podatkov. EEPROM lahko shrani do 1 milijon bajtov informacij in se uporablja v števcih električne energije za shranjevanje porabe energije in drugih podatkov, povezanih z energijo. Število hranilnikov, ki so na voljo, ustreza zahtevam za shranjevanje za celotno življenjsko dobo števca električne energije in so cenovno ugodni.

Feroelektrični čipi izkoriščajo značilnosti feroelektričnih materialov za doseganje visoke hitrosti, nizke porabe in zelo zanesljivega shranjevanja podatkov in logičnih operacij. Imajo milijardokratno zmogljivost shranjevanja. Podatki po izpadu električne energije ne bodo izbrisani, zaradi česar so feroelektrični čipi prednostni zaradi visoke gostote shranjevanja, visoke hitrosti in nizke porabe energije. Feroelektrični čipi se uporabljajo predvsem v števcih električne energije za shranjevanje porabe energije in drugih povezanih podatkov. Imajo višjo ceno in se uporabljajo samo v izdelkih, ki zahtevajo visokofrekvenčno shranjevanje.
 

4. Modul za vzorčenje števca električne energije

Modul za vzorčenje števca električne energije je odgovoren za pretvorbo velikih tokovnih signalov in velikih napetostnih signalov v majhne tokovne signale in majhne napetostne signale za enostavno pridobivanje s števcem električne energije. Običajne naprave za vzorčenje toka vključujejo šante, tokovne transformatorje in tuljave Rogowskega. Vzorčenje napetosti se običajno izvaja z metodo vzorčenja z visoko natančnim upornim delilnikom napetosti.

5. Merilni modul števca električne energije

Merilni modul števca električne energije se uporablja predvsem za zajem analognih tokovnih in napetostnih signalov ter njihovo pretvorbo v digitalne signale. Razdelimo ga lahko na enofazni merilni modul in trifazni merilni modul.

6. Komunikacijski modul števca električne energije

Komunikacijski modul števca električne energije služi kot osnova za prenos in interakcijo podatkov, deluje kot osnova za znanstveno upravljanje pametnega omrežja, digitalizacijo podatkov, inteligenco in natančnost. Je tudi temelj za omogočanje interakcije človek-računalnik pri razvoju interneta stvari. V preteklosti sta bili primarni komunikacijski sredstvi infrardeča in RS-485 komunikacija. Z razvojem komunikacijske tehnologije in interneta stvari (IoT) je izbor načinov komuniciranja števcev električne energije postal širok. Sem spadajo PLC, RF, RS485, LoRa, ZigBee, GPRS, NB-IoT itd. Za izpolnitev zahtev trga je mogoče izbrati različne komunikacijske metode glede na njihove prednosti in slabosti ter specifične scenarije uporabe.

7. Nadzorni modul števca električne energije

Krmilni modul števca električne energije omogoča učinkovit nadzor in upravljanje električnega bremena. Najpogostejša metoda je namestitev magnetnega zaskočnega releja v števec električne energije. Nadzor in upravljanje električnih obremenitev je mogoče doseči z uporabo podatkov o moči, krmilnih shem in ukazov v realnem času za vklop ali izklop napajanja. Običajne funkcije v števcu električne energije vključujejo zaščito pred prevelikim tokom in preobremenitvijo prek odklopa releja za nadzor obremenitve, časovno krmiljenje za vklop ali izklop napajanja v določenih časovnih obdobjih, odklop releja, ko dobroimetje ni dovolj v predplačniški funkciji, in daljinsko upravljanje prek prenos ukazov v realnem času.

8. Obdelovalni modul MCU števca električne energije

Procesni modul MCU števca električne energije je možgani števca električne energije. Izvaja izračune na različnih vrstah podatkov, pretvarja in izvaja različne vrste ukazov ter usklajuje različne module za uspešno izvajanje funkcij.

Števec električne energije je kompleksna elektronska merilna naprava, ki vključuje več vidikov elektronske tehnologije, vključno s tehnologijo napajanja, tehnologijo merjenja moči, komunikacijsko tehnologijo, tehnologijo prikaza in tehnologijo shranjevanja. Vsak funkcionalni modul in elektronsko tehnologijo je treba integrirati in združiti v popolno enoto, da se ustvari stabilen, zanesljiv in natančen števec električne energije.