8 parti del contatore di energia elettrica

UNcontatore di energia elettricaè uno strumento utilizzato per misurare l'energia elettrica, noto anche come contatore di kilowattora o contatore elettrico. La sua unità di misura è il grado o kilowattora. È un prodotto di energia e tempo e può essere utilizzato per misurare il consumo energetico degli utenti finali, fungendo da base per la fatturazione da parte delle società elettriche. L'elettricità è una fonte di energia indispensabile nella vita quotidiana delle persone e in ogni casa sono installati contatori di energia elettrica. Tuttavia, la maggior parte degli utenti non ha familiarità con i principi di funzionamento, la struttura e i componenti dei contatori di energia elettrica.

Basato sui principi di progettazione operativa dicontatore di energia elettrica, possono generalmente essere suddivisi in otto moduli: il modulo di alimentazione, il modulo di visualizzazione, il modulo di memorizzazione, il modulo di campionamento, il modulo di misurazione, il modulo di comunicazione, il modulo di controllo e il modulo di elaborazione MUC. Ogni modulo ha una propria funzione ed è coordinato ed integrato dal modulo di elaborazione MUC, costituendo un tutt'uno.

1. Modulo di alimentazione contatore di energia elettrica

Il modulo di alimentazione delcontatore di energia elettricafunge da centro energetico per il suo normale funzionamento. La funzione principale del modulo di alimentazione è convertire l'alta tensione di 220 V CA in 12 V CC/5 V CC/3 V CC. L'alimentazione a bassa tensione da 3 V viene fornita ai chip e ai dispositivi di altri moduli all'interno del contatore di energia elettrica. Esistono tre tipi comuni di moduli di alimentazione: il trasformatore, il modulo di riduzione della tensione del resistore-condensatore e l'alimentatore a commutazione.

Il tipo a trasformatore converte l'alimentazione CA 220 V in CA 12 V, quindi procede con la rettifica, la riduzione della tensione e la stabilizzazione per raggiungere l'intervallo di tensione richiesto. Ha una piccola capacità di potenza, elevata stabilità, ma è facilmente influenzato dalle interferenze elettromagnetiche.

Il circuito di alimentazione di riduzione della tensione del resistore-condensatore utilizza la reattanza capacitiva prodotta dal condensatore a una frequenza specifica del segnale CA per limitare la corrente operativa massima. È di piccole dimensioni, a basso costo, consuma poca energia e ha un alto livello di autoconsumo.

L'alimentatore a commutazione utilizza dispositivi di commutazione elettronici come transistor, tubi MOS, SCR, ecc. Per accendere e spegnere periodicamente i dispositivi di commutazione elettronici tramite circuiti di controllo, consentendo loro di modulare la tensione di ingresso in impulsi, ottenendo così la trasformazione della tensione mentre fornendo contemporaneamente una tensione di uscita regolabile e stabilizzata automaticamente. Ha un basso consumo energetico, è di piccole dimensioni, ha un ampio intervallo di stabilizzazione della tensione, presenta interferenze ad alta frequenza e ha un prezzo più alto.

Nello sviluppo e nella progettazione dei contatori di energia elettrica, la scelta del tipo di alimentazione viene determinata in base ai requisiti funzionali del prodotto, alle dimensioni della copertura del terminale del contatore, ai requisiti di controllo dei costi e alle politiche e normative di diverse regioni o paesi.

2. Modulo Display Contatore Energia Elettrica

Il modulo display del contatore di energia elettrica viene utilizzato principalmente per la lettura del consumo energetico e offre varie opzioni di visualizzazione come tubi digitali, contatori, LCD standard, LCD a matrice di punti e LCD touch, tra gli altri. I metodi di visualizzazione dei tubi e dei contatori digitali possono mostrare il consumo elettrico solo in un modo. Con lo sviluppo della rete intelligente, i contatori di energia elettrica richiedono un numero crescente di tipi di visualizzazione dei dati energetici. I tubi e i contatori digitali non sono in grado di soddisfare le esigenze della moderna intelligenza energetica. Attualmente il metodo di visualizzazione principale per i contatori di energia elettrica è la tecnologia LCD. Durante il processo di ricerca e sviluppo vengono scelti diversi tipi di LCD a seconda della complessità delle informazioni presentate.

3. Modulo di accumulo contatore di energia elettrica

Il modulo di memorizzazione del contatore di energia elettrica viene utilizzato principalmente per memorizzare i parametri del contatore, la cronologia del consumo energetico e altre informazioni rilevanti. I dispositivi di archiviazione comuni includono chip EEPROM, chip ferroelettrici e chip flash. Questi tre tipi di chip hanno applicazioni diverse nei contatori di energia elettrica. Flash è un tipo di memoria flash che memorizza dati temporanei, dati del profilo di caricamento, pacchetti di aggiornamento software, ecc.

EEPROM è una memoria di sola lettura programmabile cancellabile elettricamente che consente agli utenti di cancellare e riprogrammare le informazioni in essa memorizzate utilizzando il dispositivo stesso o dispositivi dedicati. Ciò rende la EEPROM molto utile in scenari che richiedono frequenti modifiche e aggiornamenti ai dati. La EEPROM può memorizzare fino a 1 milione di byte di informazioni e viene utilizzata nei contatori di energia elettrica per memorizzare il consumo energetico e altri dati relativi all'energia. Il numero di accumuli disponibili soddisfa i requisiti di accumulo per l'intero ciclo di vita di un contatore di energia elettrica e hanno un prezzo ragionevole.

I chip ferroelettrici utilizzano le caratteristiche dei materiali ferroelettrici per ottenere operazioni logiche e di archiviazione dei dati ad alta velocità, a basso consumo e altamente affidabili. Hanno una capacità di stoccaggio di un miliardo di volte. I dati non verranno cancellati dopo un'interruzione di corrente, il che rende vantaggiosi i chip ferroelettrici grazie alla loro elevata densità di archiviazione, alta velocità e basso consumo energetico. I chip ferroelettrici vengono utilizzati principalmente nei contatori di energia elettrica per memorizzare il consumo di energia e altri dati correlati. Hanno un prezzo più alto e vengono utilizzati solo in prodotti che richiedono esigenze di archiviazione ad alta frequenza.
 

4. Modulo di campionamento del contatore di energia elettrica

Il modulo di campionamento del contatore di energia elettrica è responsabile della conversione di grandi segnali di corrente e grandi segnali di tensione in piccoli segnali di corrente e piccoli segnali di tensione per una facile acquisizione da parte del contatore di energia elettrica. I comuni dispositivi di campionamento della corrente includono shunt, trasformatori di corrente e bobine di Rogowski. Il campionamento della tensione viene in genere eseguito utilizzando un metodo di campionamento del partitore di tensione del resistore ad alta precisione.

5. Modulo Misurazione Contatore Energia Elettrica

Il modulo di misurazione del contatore di energia elettrica viene utilizzato principalmente per acquisire segnali analogici di corrente e tensione e convertirli in segnali digitali. Può essere suddiviso in un modulo di misurazione monofase e un modulo di misurazione trifase.

6. Modulo di Comunicazione Contatore di Energia Elettrica

Il modulo di comunicazione del contatore di energia elettrica funge da base per la trasmissione e l'interazione dei dati, fungendo da base per la gestione scientifica della rete intelligente, la digitalizzazione dei dati, l'intelligenza e l'accuratezza. Costituisce anche la base per consentire l’interazione uomo-computer nello sviluppo dell’Internet delle cose. In passato, i principali mezzi di comunicazione erano gli infrarossi e la comunicazione RS-485. Con lo sviluppo della tecnologia di comunicazione e dell'Internet delle cose (IoT), la scelta dei metodi di comunicazione dei contatori di energia elettrica è diventata ampia. Questi includono PLC, RF, RS485, LoRa, ZigBee, GPRS, NB-IoT e altri. È possibile scegliere diversi metodi di comunicazione in base ai vantaggi e agli svantaggi, nonché agli scenari applicativi specifici, per soddisfare le richieste del mercato.

7. Modulo Controllo Contatore Energia Elettrica

Il modulo di controllo del contatore di energia elettrica consente un controllo e una gestione efficace del carico elettrico. Il metodo più comune è installare un relè ad ritenuta magnetica all'interno del contatore di energia elettrica. Il controllo e la gestione dei carichi elettrici possono essere ottenuti utilizzando dati di potenza, schemi di controllo e comandi in tempo reale per l'accensione o lo spegnimento. Le funzioni comuni in un contatore di energia elettrica includono la protezione da sovracorrente e sovraccarico tramite la disconnessione del relè per controllare il carico, il controllo basato sul tempo per accendere o spegnere l'alimentazione durante periodi di tempo specifici, la disconnessione del relè quando il credito è insufficiente nella funzionalità prepagata e il controllo remoto tramite trasmissione dei comandi in tempo reale.

8. Modulo di elaborazione MCU del contatore di energia elettrica

Il modulo di elaborazione MCU del contatore di energia elettrica è il cervello del contatore di energia elettrica. Esegue calcoli su vari tipi di dati, converte ed esegue vari tipi di istruzioni e coordina i vari moduli per implementare con successo le funzioni.

Un contatore di energia elettrica è un dispositivo di misurazione elettronico complesso che comprende diversi aspetti della tecnologia elettronica, tra cui la tecnologia di alimentazione, la tecnologia di misurazione della potenza, la tecnologia di comunicazione, la tecnologia di visualizzazione e la tecnologia di archiviazione. Ogni modulo funzionale e tecnologia elettronica deve essere integrato e combinato per formare un'unità completa al fine di creare un contatore elettrico stabile, affidabile e preciso.