8 Teile eines Stromzählers
EinStromzählerist ein Messgerät zur Messung elektrischer Energie, das auch als Kilowattstundenzähler oder Stromzähler bezeichnet wird. Seine Maßeinheit ist das Grad oder die Kilowattstunde. Es ist ein Produkt aus Leistung und Zeit und kann zur Messung des Stromverbrauchs von Endverbrauchern verwendet werden, was als Grundlage für die Abrechnung durch Stromversorger dient. Strom ist eine unverzichtbare Energiequelle im täglichen Leben der Menschen und in jedem Haushalt sind Stromzähler installiert. Die meisten Benutzer sind jedoch nicht mit den Funktionsprinzipien, dem Aufbau und den Komponenten von Stromzählern vertraut.
Basierend auf den Arbeitsdesignprinzipien vonStromzählerSie können im Allgemeinen in acht Module unterteilt werden: das Stromversorgungsmodul, das Anzeigemodul, das Speichermodul, das Probenahmemodul, das Messmodul, das Kommunikationsmodul, das Steuermodul und das MUC-Verarbeitungsmodul. Jedes Modul hat seine eigene Funktion und wird vom MUC-Verarbeitungsmodul koordiniert und integriert und bildet ein Ganzes.
1. Stromversorgungsmodul für Stromzähler
Das Stromversorgungsmodul desStromzählerdient als Energiezentrum für seinen normalen Betrieb. Die Hauptfunktion des Stromversorgungsmoduls besteht darin, die Hochspannung von AC 220 V in DC 12 V/DC5V/DC3V umzuwandeln. Chips und Geräte anderer Module im Stromzähler werden mit 3 V Niederspannungsstrom versorgt. Es gibt drei gängige Arten von Stromversorgungsmodulen: den Transformator, das Widerstands-Kondensator-Spannungsreduzierungsmodul und das Schaltnetzteil.
Der Transformatortyp wandelt die 220-V-Wechselstromversorgung in 12-V-Wechselstrom um und führt dann die Gleichrichtung, Spannungsreduzierung und Stabilisierung durch, um den erforderlichen Spannungsbereich zu erreichen. Es verfügt über eine geringe Leistungskapazität und eine hohe Stabilität, wird jedoch leicht durch elektromagnetische Störungen beeinträchtigt.
Die Widerstands-Kondensator-Spannungsreduzierungs-Stromversorgungsschaltung nutzt die kapazitive Reaktanz, die der Kondensator bei einer bestimmten Frequenz des Wechselstromsignals erzeugt, um den maximalen Betriebsstrom zu begrenzen. Es ist klein, kostengünstig, verbraucht wenig Strom und weist einen hohen Eigenverbrauch auf.
Das Schaltnetzteil verwendet elektronische Schaltgeräte wie Transistoren, MOS-Röhren, SCRs usw. Zum periodischen Ein- und Ausschalten der elektronischen Schaltgeräte über Steuerschaltungen, die es ihnen ermöglichen, die Eingangsspannung in Impulsen zu modulieren und so eine Spannungstransformation zu erreichen Gleichzeitig wird eine einstellbare und automatisch stabilisierte Ausgangsspannung bereitgestellt. Es hat einen geringen Stromverbrauch, ist klein, verfügt über einen großen Spannungsstabilisierungsbereich, ist hochfrequenten Störungen ausgesetzt und hat einen höheren Preis.
Bei der Entwicklung und Konstruktion von Stromzählern wird die Wahl des Stromversorgungstyps auf der Grundlage der Produktfunktionsanforderungen, der Abmessungen der Zählerklemmenabdeckung, der Kostenkontrollanforderungen sowie der Richtlinien und Vorschriften verschiedener Regionen oder Länder bestimmt.
2. Anzeigemodul für Stromzähler
Das Anzeigemodul für Stromzähler wird hauptsächlich zum Ablesen des Stromverbrauchs verwendet und bietet verschiedene Anzeigeoptionen wie unter anderem digitale Röhren, Zähler, Standard-LCDs, Punktmatrix-LCDs und Touch-LCDs. Die Anzeigemethoden digitaler Röhren und Zähler können den Stromverbrauch nur auf eine Art anzeigen. Mit der Entwicklung des Smart Grids erfordern Stromzähler immer mehr Arten der Leistungsdatenanzeige. Digitale Röhren und Zähler sind den Anforderungen moderner Energieintelligenz nicht gewachsen. Die primäre Anzeigemethode für Stromzähler ist derzeit die LCD-Technologie. Abhängig von der Komplexität der präsentierten Informationen werden im Forschungs- und Entwicklungsprozess verschiedene Arten von LCDs ausgewählt.
3. Speichermodul für Stromzähler
Das Speichermodul für Stromzähler wird hauptsächlich zum Speichern von Zählerparametern, dem Verlauf des Stromverbrauchs und anderen relevanten Informationen verwendet. Zu den gängigen Speichergeräten gehören EEPROM-Chips, ferroelektrische Chips und Flash-Chips. Diese drei Arten von Chips finden unterschiedliche Anwendungen in Stromzählern. Flash ist eine Art Flash-Speicher, der temporäre Daten, Lastprofildaten, Software-Upgrade-Pakete usw. speichert.
EEPROM ist ein elektrisch löschbarer, programmierbarer Nur-Lese-Speicher, der es Benutzern ermöglicht, die darin gespeicherten Informationen entweder mit dem Gerät selbst oder mit dedizierten Geräten zu löschen und neu zu programmieren. Dies macht EEPROM sehr nützlich in Szenarien, die häufige Änderungen und Aktualisierungen der Daten erfordern. EEPROM kann bis zu 1 Million Byte an Informationen speichern und wird in Stromzählern zum Speichern des Stromverbrauchs und anderer energiebezogener Daten verwendet. Die Anzahl der verfügbaren Speicher deckt den Speicherbedarf für den gesamten Lebenszyklus eines Stromzählers ab und ist preisgünstig.
Ferroelektrische Chips nutzen die Eigenschaften ferroelektrischer Materialien, um eine schnelle, stromsparende und äußerst zuverlässige Datenspeicherung und logische Operationen zu erreichen. Sie haben eine Speicherkapazität von einer Milliarde Mal. Die Daten werden nach einem Stromausfall nicht gelöscht, was ferroelektrische Chips aufgrund ihrer hohen Speicherdichte, hohen Geschwindigkeit und geringen Energieaufnahme vorteilhaft macht. Ferroelektrische Chips werden hauptsächlich in Stromzählern zur Speicherung des Stromverbrauchs und anderer damit verbundener Daten verwendet. Sie haben einen höheren Preis und werden nur in Produkten verwendet, die eine Hochfrequenzspeicherung erfordern.
4. Probenahmemodul für Stromzähler
Das Abtastmodul des Stromzählers ist für die Umwandlung großer Stromsignale und großer Spannungssignale in kleine Stromsignale und kleine Spannungssignale für eine einfache Erfassung durch den Stromzähler verantwortlich. Zu den gängigen Stromabtastgeräten gehören Shunts, Stromwandler und Rogowski-Spulen. Die Spannungsabtastung erfolgt typischerweise mithilfe einer hochpräzisen Widerstandsspannungsteiler-Abtastmethode.
5. Modul zur Messung des Stromzählers
Das Messmodul für Stromzähler dient in erster Linie dazu, analoge Strom- und Spannungssignale zu erfassen und in digitale Signale umzuwandeln. Es kann in ein einphasiges Messmodul und ein dreiphasiges Messmodul unterteilt werden.
6. Kommunikationsmodul für Stromzähler
Das Kommunikationsmodul für Stromzähler dient als Grundlage für die Datenübertragung und -interaktion und dient als Grundlage für das wissenschaftliche Management des Smart Grid, die Datendigitalisierung, Intelligenz und Genauigkeit. Es ist auch die Grundlage für die Ermöglichung der Mensch-Computer-Interaktion bei der Entwicklung des Internets der Dinge. In der Vergangenheit waren die primären Kommunikationsmittel Infrarot- und RS-485-Kommunikation. Mit der Entwicklung der Kommunikationstechnologie und des Internets der Dinge (IoT) ist die Auswahl an Kommunikationsmethoden für Stromzähler umfangreich geworden. Dazu gehören SPS, RF, RS485, LoRa, ZigBee, GPRS, NB-IoT und mehr. Abhängig von ihren Vor- und Nachteilen sowie den spezifischen Anwendungsszenarien können verschiedene Kommunikationsmethoden ausgewählt werden, um den Marktanforderungen gerecht zu werden.
7. Steuermodul für Stromzähler
Das Steuermodul für den Stromzähler ermöglicht eine effektive Steuerung und Verwaltung der elektrischen Last. Die gebräuchlichste Methode ist die Installation eines magnetischen Verriegelungsrelais im Inneren des Stromzählers. Die Steuerung und Verwaltung elektrischer Lasten kann mithilfe von Leistungsdaten, Steuerungsschemata und Echtzeitbefehlen zum Ein- und Ausschalten der Stromversorgung erfolgen. Zu den allgemeinen Funktionen eines Stromzählers gehören Überstrom- und Überlastschutz durch Relaistrennung zur Steuerung der Last, zeitbasierte Steuerung zum Ein- und Ausschalten des Stroms während bestimmter Zeiträume, Relaistrennung bei unzureichendem Guthaben in der Prepaid-Funktionalität und Fernsteuerung über Befehlsübertragung in Echtzeit.
8. MCU-Verarbeitungsmodul für Stromzähler
Das MCU-Verarbeitungsmodul des Stromzählers ist das Gehirn des Stromzählers. Es führt Berechnungen für verschiedene Datentypen durch, konvertiert und führt verschiedene Arten von Anweisungen aus und koordiniert die verschiedenen Module, um die Funktionen erfolgreich zu implementieren.
Ein elektrischer Energiezähler ist ein komplexes elektronisches Messgerät, das mehrere Aspekte der elektronischen Technologie umfasst, darunter Stromversorgungstechnik, Leistungsmesstechnik, Kommunikationstechnik, Anzeigetechnik und Speichertechnik. Um einen stabilen, zuverlässigen und genauen Stromzähler zu schaffen, müssen jedes Funktionsmodul und jede elektronische Technologie integriert und zu einer vollständigen Einheit kombiniert werden.
