Որպես էներգահամակարգերում էներգիայի սպառումը չափելու հիմնական սարք՝ էլեկտրաէներգիայի հաշվիչի կառուցվածքային դիզայնն ուղղակիորեն ազդում է դրա չափման ճշգրտության, հուսալիության և հետախուզության մակարդակի վրա: Ժամանակակից էլեկտրաէներգիայի հաշվիչները սովորաբար բաղկացած են բազմաթիվ ֆունկցիոնալ մոդուլներից, որոնք միասին աշխատում են էներգիայի տվյալները հավաքելու, մշակելու և փոխանցելու համար: Այս հոդվածը մանրամասն կներկայացնի էլեկտրաէներգիայի հաշվիչի հիմնական կառուցվածքը և հիմնական բաղադրիչները ինչպես մեխանիկական, այնպես էլ էլեկտրոնային տեսանկյունից:
Էլեկտրաէներգիայի մեխանիկական հաշվիչի կառուցվածքը
Ավանդական մեխանիկական էլեկտրաէներգիայի հաշվիչները (օրինակ՝ ինդուկցիոն հաշվիչներ) էներգիան չափելու համար հիմնականում հիմնված են էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի սկզբունքի վրա: Նրանց հիմնական կառուցվածքը ներառում է հետևյալ բաղադրիչները.
1.Drive տարր
Շարժիչի տարրը բաղկացած է լարման կծիկից և ընթացիկ կծիկից: Լարման կծիկը միացված է բեռին զուգահեռ, մինչդեռ ընթացիկ կծիկը միացված է բեռին հաջորդաբար: Երբ սնուցվում են, այս երկու կծիկները առաջացնում են փոփոխական մագնիսական դաշտ, որը գործում է ալյումինե պտտվող սեղանի վրա՝ առաջացնելով դրա պտտումը:
2. Պտտվող տարր
Պտտվող տարրը հիմնականում բաղկացած է ալյումինե պտտվող սեղանից և առանցքից: Շարժիչի տարրից առաջացած մագնիսական դաշտը պտտում է ալյումինե պտտվող սեղանը բեռի կողմից սպառվող էներգիային համաչափ արագությամբ:
3. Արգելակման տարր
Արգելակման մագնիսը առաջացնում է արգելակման ոլորող մոմենտ պտտվող սեղանի պտտման հակառակ ուղղությամբ՝ ապահովելով կայուն արագություն և, հետևաբար, չափման ճշգրտություն:
4. Հաշվիչ
Հաշվիչը միացված է պտտվող լիսեռին փոխանցման գնացքի միջոցով: Այն գրանցում է թվաչափի պտույտների քանակը և այն վերածում էներգիայի սպառման (սովորաբար կիլովատ-ժամով (կՎտժ)):
Մեխանիկական հաշվիչները պարզ և էժան են, բայց դրանք տառապում են այնպիսի սահմանափակումներից, ինչպիսիք են սահմանափակ ճշգրտությունը և հեռակա հաղորդակցվելու անկարողությունը: Դրանք աստիճանաբար փոխարինվում են էլեկտրոնային հաշվիչներով։
Էլեկտրոնային հաշվիչների կառուցվածքը
Էլեկտրոնային հաշվիչները օգտագործում են թվային սխեմաներ և միկրոպրոցեսորային տեխնոլոգիա՝ առաջարկելով չափումների ավելի բարձր ճշգրտություն և ընդլայնված ֆունկցիոնալություն: Նրանց հիմնական կառուցվածքը ներառում է.
1. Լարման և հոսանքի նմուշառման սխեմաներ
Էլեկտրոնային հաշվիչները հավաքում են լարման և հոսանքի ազդանշանները՝ օգտագործելով ճշգրիտ ռեզիստորային բաժանիչներ կամ տրանսֆորմատորներ և դրանք վերածում ցածր-լարման, ցածր-հոսանքի ազդանշանների, որոնք հարմար են մշակման համար:
2. Անալոգային-թվային փոխարկիչ (ADC)
Նմուշառված անալոգային ազդանշանները ADC-ի կողմից վերածվում են թվային ազդանշանների միկրոպրոցեսորի համար՝ էներգիայի սպառումը հետագա հաշվարկելու համար:
3. Միկրոպրոցեսոր (MCU)
Միկրոպրոցեսորը էլեկտրոնային հաշվիչի «ուղեղն» է, որը պատասխանատու է տվյալների մշակման, էներգիայի հաշվարկման, պահպանման և ցուցադրման կառավարման համար: Անհրաժեշտության դեպքում այն կարող է կատարել ավելի բարդ հաշվարկներ, ինչպիսիք են հզորության գործակիցը և լարման տատանումների մոնիտորինգը:
4. Ցուցադրման մոդուլ
Էլեկտրոնային էլեկտրաէներգիայի հաշվիչները սովորաբար օգտագործում են հեղուկ բյուրեղյա էկրան (LCD) կամ LED էկրան՝ ցուցադրելու այնպիսի տեղեկատվություն, ինչպիսիք են էներգիայի սպառումը, լարումը և հոսանքը: Որոշ բարձր-հաշվիչներ աջակցում են նաև հետևի լուսավորության և բազմագծային ցուցադրման:
5.Հաղորդակցության մոդուլ
Ժամանակակից խելացի հաշվիչները միավորում են հաղորդակցման միջերեսները, ինչպիսիք են RS-485-ը, էլեկտրահաղորդման գծի կրիչը (PLC), LoRa-ն և NB-IoT-ը, որոնք ապահովում են հաշվիչների հեռակառավարման ընթերցումը, բեռնվածության կառավարումը և ցանցի կառավարումը:
6. Հիշողության միավոր
Էլեկտրոնային հաշվիչները ներկառուցված են-ոչ-ոչ անկայուն հիշողության մեջ (օրինակ՝ EEPROM կամ Flash) էներգիայի տվյալների, իրադարձությունների մատյանների և կազմաձևման պարամետրերի երկարաժամկետ պահպանման համար՝ ապահովելով տվյալների կորստի ժամանակ հոսանքազրկման ժամանակ:
7. Էլեկտրաէներգիայի մատակարարման մոդուլ
Էլեկտրոնային էլեկտրաէներգիայի հաշվիչները սովորաբար օգտագործում են օժանդակ սնուցման աղբյուր (օրինակ՝ տրանսֆորմատոր կամ անջատիչ էլեկտրամատակարարում): Որոշ մոդելներ կարող են էլեկտրաէներգիա վերցնել անմիջապես չափման գծից՝ ապահովելու հիմնական ֆունկցիոնալությունը հոսանքի անջատումների ժամանակ:
Էլեկտրաէներգիայի հաշվիչների հատուկ տեսակների կառուցվածքային առանձնահատկությունները
1.Կանխավճարային հաշվիչներ
Էլեկտրոնային հաշվիչների հիման վրա այս հաշվիչները ներառում են IC քարտ կամ ռադիոհաճախականության (RF) հաղորդակցման մոդուլ, որը թույլ է տալիս օգտվողներին գնել էլեկտրաէներգիա օգտագործելուց առաջ և օգտագործել կոդավորումը՝ կանխելու էլեկտրաէներգիայի գողությունը:
2. Բազմաֆունկցիոնալ հաշվիչներ
Ի լրումն հիմնական էներգիայի հաշվառման, այս հաշվիչներն առաջարկում են նաև ներդաշնակ վերլուծություն, պահանջարկի վիճակագրություն և անսարքությունների գրանցում, ինչը նրանց հարմար է դարձնում արդյունաբերական և առևտրային օգտագործողների համար:
3.Խելացի հաշվիչներ
Խելացի հաշվիչներն էլեկտրոնային հաշվիչների արդիականացված տարբերակն են, որն ինտեգրում է իրերի ինտերնետ (IoT) տեխնոլոգիան՝ աջակցելու երկկողմանի-կապին,-էլեկտրաէներգիայի գնի իրական արձագանքմանը և ցանցի ավտոմատ կառավարմանը:
Ամփոփում
Էլեկտրաէներգիայի հաշվիչների կառուցվածքային ձևավորումը զարգացել է տեխնոլոգիական առաջընթացներով՝ մեխանիկականից մինչև էլեկտրոնային մինչև խելացի հաշվիչներ: Նրանց հիմնական սկզբունքները միշտ եղել են ճշգրիտ հաշվառումը, հուսալի շահագործումը և խելացի կառավարումը: Ապագայում, էներգետիկ ինտերնետի զարգացմամբ, էլեկտրաէներգիայի հաշվիչները հետագայում կմիավորեն արհեստական ինտելեկտը և մեծ տվյալների վերլուծությունը՝ դառնալով խելացի ցանցի հիմնական հանգույցներ: Էլեկտրաէներգիայի հաշվիչների կառուցվածքը հասկանալը ոչ միայն հեշտացնում է սպասարկումն ու անսարքությունները, այլև հիմք է դնում նոր էներգահամակարգերի կառուցմանը: