8 partes do medidor de energia elétrica

Ummedidor de energia elétricaé um instrumento usado para medir energia elétrica, também conhecido como medidor de quilowatt-hora ou medidor de eletricidade. Sua unidade de medida é o grau ou quilowatt-hora. É um produto de potência e tempo e pode ser utilizado para medir o consumo de energia dos usuários finais, servindo de base para o faturamento das concessionárias de energia elétrica. A eletricidade é uma fonte de energia indispensável no dia a dia das pessoas, e medidores de energia elétrica estão instalados em todas as residências. No entanto, a maioria dos usuários não está familiarizada com os princípios de funcionamento, estrutura e componentes dos medidores de energia elétrica.

Com base nos princípios de design de trabalho demedidor de energia elétrica, eles geralmente podem ser divididos em oito módulos: o módulo de fonte de alimentação, o módulo de exibição, o módulo de armazenamento, o módulo de amostragem, o módulo de medição, o módulo de comunicação, o módulo de controle e o módulo de processamento MUC. Cada módulo tem sua função própria e é coordenado e integrado pelo módulo de processamento MUC, formando um todo.

1. Módulo de fonte de alimentação do medidor de energia elétrica

O módulo de alimentação domedidor de energia elétricaserve como centro de energia para seu funcionamento normal. A principal função do módulo de fonte de alimentação é converter a alta tensão de AC 220V em DC 12V/DC5V/DC3V. A alimentação de baixa tensão de 3V é fornecida aos chips e dispositivos de outros módulos dentro do medidor de energia elétrica. Existem três tipos comuns de módulos de fonte de alimentação: o transformador, o módulo de redução de tensão resistor-capacitor e a fonte de alimentação comutada.

O tipo de transformador converte a fonte de alimentação AC 220V em AC12V e, em seguida, prossegue com a retificação, redução de tensão e estabilização para atingir a faixa de tensão necessária. Possui pequena capacidade de potência, alta estabilidade, mas é facilmente afetado por interferências eletromagnéticas.

O circuito de fonte de alimentação de redução de tensão resistor-capacitor utiliza a reatância capacitiva produzida pelo capacitor em uma frequência específica do sinal CA para restringir a corrente operacional máxima. É pequeno em tamanho, baixo custo, consome pouca energia e possui alto nível de autoconsumo.

A fonte de alimentação chaveada utiliza dispositivos de comutação eletrônicos, como transistores, tubos MOS, SCRs, etc. Para ligar e desligar periodicamente os dispositivos de comutação eletrônicos através de circuitos de controle, permitindo-lhes modular a tensão de entrada em pulsos, conseguindo assim a transformação de tensão enquanto fornecendo simultaneamente uma tensão de saída ajustável e estabilizada automaticamente. Possui baixo consumo de energia, é pequeno em tamanho, possui ampla faixa de estabilização de tensão, sofre interferência de alta frequência e tem um preço mais elevado.

No desenvolvimento e projeto de medidores de energia elétrica, a escolha do tipo de fonte de alimentação é determinada com base nos requisitos funcionais do produto, dimensão da cobertura do terminal do medidor, requisitos de controle de custos e políticas e regulamentos de diferentes regiões ou países.

2. Módulo de exibição do medidor de energia elétrica

O módulo display do medidor de energia elétrica é utilizado principalmente para leitura do consumo de energia e oferece diversas opções de display como tubos digitais, contadores, LCDs padrão, LCDs matriciais e LCDs sensíveis ao toque, entre outros. Os métodos de exibição de tubos e contadores digitais só podem mostrar o consumo elétrico de uma maneira. Com o desenvolvimento da rede inteligente, os medidores de energia elétrica exigem um número crescente de tipos de exibição de dados de energia. Os tubos e contadores digitais não conseguem atender às demandas da inteligência energética moderna. O principal método de exibição para medidores de energia elétrica atualmente é a tecnologia LCD. Diferentes tipos de LCDs são escolhidos durante o processo de pesquisa e desenvolvimento, dependendo da complexidade da informação apresentada.

3. Módulo de armazenamento de medidor de energia elétrica

O módulo de armazenamento do medidor de energia elétrica é usado principalmente para armazenar parâmetros do medidor, histórico de consumo de energia e outras informações relevantes. Dispositivos de armazenamento comuns incluem chips EEPROM, chips ferroelétricos e chips flash. Esses três tipos de chips possuem diferentes aplicações em medidores de energia elétrica. Flash é um tipo de memória flash que armazena dados temporários, dados de perfil de carga, pacotes de atualização de software, etc.

EEPROM é uma memória somente leitura programável apagável eletricamente que permite aos usuários apagar e reprogramar as informações armazenadas nela usando o próprio dispositivo ou dispositivos dedicados. Isso torna a EEPROM muito útil em cenários que exigem modificações e atualizações frequentes nos dados. A EEPROM pode armazenar até 1 milhão de bytes de informações e é usada em medidores de energia elétrica para armazenar o consumo de energia e outros dados relacionados à energia. O número de armazenamentos disponíveis atende aos requisitos de armazenamento para todo o ciclo de vida de um medidor de energia elétrica e têm preços razoáveis.

Os chips ferroelétricos utilizam as características dos materiais ferroelétricos para obter armazenamento de dados e operações lógicas de alta velocidade, baixo consumo de energia e altamente confiáveis. Eles têm uma capacidade de armazenamento de um bilhão de vezes. Os dados não serão apagados após uma falha de energia, tornando os chips ferroelétricos vantajosos devido à sua alta densidade de armazenamento, alta velocidade e baixo consumo de energia. Os chips ferroelétricos são usados ​​principalmente em medidores de energia elétrica para armazenar o consumo de energia e outros dados relacionados. Eles têm um preço mais elevado e são utilizados apenas em produtos que exigem necessidades de armazenamento de alta frequência.
 

4. Módulo de amostragem de medidor de energia elétrica

O módulo de amostragem do medidor de energia elétrica é responsável por converter grandes sinais de corrente e grandes sinais de tensão em pequenos sinais de corrente e pequenos sinais de tensão para fácil aquisição pelo medidor de energia elétrica. Dispositivos comuns de amostragem de corrente incluem derivações, transformadores de corrente e bobinas de Rogowski. A amostragem de tensão é normalmente realizada usando um método de amostragem de divisor de tensão de resistor de alta precisão.

5. Módulo de Medição de Medidor de Energia Elétrica

O módulo de medição do medidor de energia elétrica é utilizado principalmente para adquirir sinais analógicos de corrente e tensão e convertê-los em sinais digitais. Pode ser dividido em um módulo de medição monofásico e um módulo de medição trifásico.

6. Módulo de comunicação do medidor de energia elétrica

O Módulo de Comunicação do medidor de energia elétrica serve de base para a transmissão e interação de dados, atuando como base para a gestão científica da rede inteligente, digitalização de dados, inteligência e precisão. É também a base para permitir a interação humano-computador no desenvolvimento da Internet das Coisas. No passado, os principais meios de comunicação eram a comunicação infravermelha e RS-485. Com o desenvolvimento da tecnologia de comunicação e da Internet das Coisas (IoT), a seleção de métodos de comunicação de medidores de energia elétrica tornou-se extensa. Isso inclui PLC, RF, RS485, LoRa, ZigBee, GPRS, NB-IoT e muito mais. Diferentes métodos de comunicação podem ser escolhidos com base em suas vantagens e desvantagens, bem como nos cenários específicos de aplicação, para atender às demandas do mercado.

7. Módulo de controle do medidor de energia elétrica

O módulo de controle do medidor de energia elétrica permite o controle e gerenciamento efetivo da carga elétrica. O método mais comum é instalar um relé de travamento magnético dentro do medidor de energia elétrica. O controle e gerenciamento de cargas elétricas podem ser alcançados usando dados de potência, esquemas de controle e comandos em tempo real para ligar ou desligar a energia. As funções comuns em um medidor de energia elétrica incluem proteção contra sobrecorrente e sobrecarga por meio de desconexão do relé para controlar a carga, controle baseado em tempo para ligar ou desligar durante períodos de tempo específicos, desconexão do relé quando o crédito é insuficiente na funcionalidade pré-paga e controle remoto via transmissão de comando em tempo real.

8. Módulo de processamento MCU do medidor de energia elétrica

O Módulo de Processamento MCU do Medidor de Energia Elétrica é o cérebro do medidor de energia elétrica. Ele realiza cálculos em vários tipos de dados, converte e executa vários tipos de instruções e coordena os vários módulos para implementar as funções com sucesso.

Um medidor de energia elétrica é um dispositivo de medição eletrônico complexo que inclui vários aspectos da tecnologia eletrônica, incluindo tecnologia de fornecimento de energia, tecnologia de medição de energia, tecnologia de comunicação, tecnologia de exibição e tecnologia de armazenamento. Cada módulo funcional e tecnologia eletrônica precisa ser integrado e combinado para formar uma unidade completa, a fim de criar um medidor de eletricidade estável, confiável e preciso.