Η βασική λειτουργία ενός μετρητή ηλεκτρικής ενέργειας δεν είναι μόνο να μετρήσει το μέγεθος της ισχύος του φορτίου αλλά και να αντικατοπτρίζει τη διάρκεια χρήσης ισχύος. Για να επιτευχθεί αυτός ο στόχος, ο μετρητής πρέπει να μετατρέψει το μεγάλο ρεύμα από το ηλεκτρικό δίκτυο σε ένα μικρό σήμα για επεξεργασία από το εσωτερικό τσιπ μέτρησης.
Η βασική λειτουργία ενός μετρητή ηλεκτρικής ενέργειας δεν είναι μόνο να μετρήσει το μέγεθος της ισχύος του φορτίου αλλά και να αντικατοπτρίζει τη διάρκεια χρήσης ισχύος. Για να επιτευχθεί αυτός ο στόχος, ο μετρητής πρέπει να μετατρέψει το μεγάλο ρεύμα από το ηλεκτρικό δίκτυο σε ένα μικρό σήμα για επεξεργασία από το εσωτερικό τσιπ μέτρησης.
Γιατί δεν μπορούμε να μετρήσουμε απευθείας τα μεγάλα ρεύματα;
Αυτό οφείλεται κυρίως σε λόγους ασφάλειας και πρακτικών ζητημάτων. Τα οικιακά και βιομηχανικά ηλεκτρικά ρεύματα μπορούν να φτάσουν δεκάδες ή και εκατοντάδες αμπέρ. Η απευθείας μέτρηση τέτοιων μεγάλων ρευμάτων όχι μόνο θα επιβάρυνε το ίδιο το όργανο μέτρησης αλλά θα δημιουργούσε επίσης σοβαρούς κινδύνους για την ασφάλεια.
Τα εξαρτήματα ανίχνευσης ρεύματος λειτουργούν σαν "κλιμακωτές ρεύματος" για μετρητές ηλεκτρικής ενέργειας. μειώνουν αναλογικά το ρεύμα σε επίπεδο κατάλληλο για την επεξεργασία του κυκλώματος μέτρησης. Αυτή η μετατροπή πρέπει να είναι όσο το δυνατόν ακριβέστερη, καθώς οποιοδήποτε σφάλμα θα επηρεάσει άμεσα τους υπολογισμούς των λογαριασμών ηλεκτρικής ενέργειας.
Επί του παρόντος, τα κύρια εξαρτήματα δειγματοληψίας ρεύματος που χρησιμοποιούνται στους μετρητές ενέργειας εναλλασσόμενου ρεύματος περιλαμβάνουν αντιστάσεις διακλάδωσης (που αναφέρονται ως διακλαδώσεις) και μετασχηματιστές ρεύματος (CTs). Οι διαφορές στα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα μεταξύ των μετασχηματιστών ρεύματος και των διακλαδώσεων προέρχονται από τις αρχές λειτουργίας και τα δομικά τους σχέδια και η επιλογή μεταξύ τους απαιτεί προσεκτική εξέταση με βάση τις ειδικές απαιτήσεις εφαρμογής:
| Διάσταση σύγκρισης | Αντίσταση διακλάδωσης | Μετασχηματιστής ρεύματος (CT) |
|---|---|---|
| Φόντα | 1.Χαμηλό κόστος, απλή δομή, μειώνει σημαντικά το συνολικό κόστος του συστήματος. 2. Εξαιρετικά μικρός όγκος, χωρίς μαγνητικά εξαρτήματα ή προβλήματα κορεσμού. Σταθερή μικρή-μέτρηση ρεύματος πεδίου, κατάλληλη για σχέδια συμπαγούς χώρου. 3. Εντός του εύρους ονομαστικού ρεύματος, παρέχει ακριβή σήματα τάσης χωρίς ανησυχίες για ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές. |
1. Παρέχει εγγενώς απομόνωση υψηλής-τάσης. Οι πρωτεύουσες και δευτερεύουσες πλευρές είναι φυσικά απομονωμένες. 2.Εξαιρετική ακρίβεια και γραμμικότητα. κατάλληλο για μεγάλα εύρη ρεύματος και μεγάλα εύρη λειτουργίας θερμοκρασίας, με ισχυρή εσωτερική σταθερότητα. 3. Ευέλικτο εύρος μέτρησης: προσαρμόζοντας την αναλογία στροφών, μπορεί να προσαρμοστεί από δεκάδες αμπέρ έως δεκάδες κιλοαμπέρ, διευκολύνοντας τον τυποποιημένο σχεδιασμό του μετρητή ισχύος-. |
| Μειονεκτήματα | 1. Οι εφαρμογές υψηλής-τάσης απαιτούν πρόσθετο κύκλωμα απομόνωσης, αυξάνοντας την πολυπλοκότητα και το κόστος σχεδιασμού. 2.Δεν είναι κατάλληλο για περιβάλλοντα υψηλής-ρεύματος ή μεγάλης θερμοκρασίας-διακύμανσης. |
1. Υψηλότερο κόστος, μεγαλύτερο μέγεθος και βάρος. Οι προσαρμοσμένες προδιαγραφές αυξάνουν περαιτέρω το κόστος. 2.Επιρρεπή σε ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές. ο μαγνητικός πυρήνας μπορεί να επηρεαστεί από εξωτερικά μαγνητικά πεδία. Η παρεμβολή παλμών υψηλής-τάσης μπορεί να προκαλέσει κορεσμό και να υποβαθμίσει την ακρίβεια μέτρησης, απαιτώντας πρόσθετο σχεδιασμό θωράκισης. 3.Πολύπλοκη διαδικασία κατασκευής με αυστηρές απαιτήσεις για υλικά πυρήνα και ακρίβεια περιέλιξης. |
Η βασική αρχή για την επιλογή των τρεχόντων εξαρτημάτων δειγματοληψίας για μετρητές ενέργειας εναλλασσόμενου ρεύματος είναι "να δοθεί προτεραιότητα στην καταλληλότητα για το σενάριο εφαρμογής, λαμβάνοντας ταυτόχρονα υπόψη τόσο την ακρίβεια όσο και το κόστος". Για εφαρμογές υψηλής-τάσης, υψηλού-ηλεκτρικού ρεύματος και βιομηχανικών συστημάτων ισχύος που απαιτούν ηλεκτρική απομόνωση, οι μετασχηματιστές ρεύματος είναι η προτιμώμενη επιλογή. Για εφαρμογές χαμηλής-τάσης, χαμηλού- ρεύματος και κόστους-ευαίσθητων καταναλωτών και μικροσκοπικών οργάνων, μπορούν να χρησιμοποιηθούν διακλαδώσεις, υπό την προϋπόθεση ότι εφαρμόζονται τα κατάλληλα σχέδια απαγωγής θερμότητας και απομόνωσης.