8 partes del medidor de energía eléctrica

Unmedidor de energía eléctricaes un instrumento utilizado para medir la energía eléctrica, que también se conoce como medidor de kilovatios hora o medidor de electricidad. Su unidad de medida es el grado o kilovatio-hora. Es producto de potencia y tiempo y puede usarse para medir el consumo de energía de los usuarios finales, sirviendo como base para la facturación de las compañías eléctricas. La electricidad es una fuente de energía indispensable en la vida diaria de las personas y en todos los hogares hay instalados contadores de energía eléctrica. Sin embargo, la mayoría de los usuarios no están familiarizados con los principios de funcionamiento, la estructura y los componentes de los medidores de energía eléctrica.

Basado en los principios de diseño de trabajo demedidor de energía eléctrica, generalmente se pueden dividir en ocho módulos: el módulo de fuente de alimentación, el módulo de visualización, el módulo de almacenamiento, el módulo de muestreo, el módulo de medición, el módulo de comunicación, el módulo de control y el módulo de procesamiento MUC. Cada módulo tiene su propia función y está coordinado e integrado por el módulo de procesamiento MUC formando un todo.

1. Módulo de fuente de alimentación del medidor de energía eléctrica

El módulo de alimentación delmedidor de energía eléctricasirve como centro de energía para su normal funcionamiento. La función principal del módulo de fuente de alimentación es convertir el alto voltaje de 220 V CA en 12 V CC/5 V CC/3 V CC. Se proporciona energía de bajo voltaje de 3 V a chips y dispositivos de otros módulos dentro del medidor de energía eléctrica. Hay tres tipos comunes de módulos de fuente de alimentación: el transformador, el módulo de reducción de voltaje de resistencia-condensador y la fuente de alimentación conmutada.

El tipo de transformador convierte la fuente de alimentación de 220 V CA en 12 V CA y luego procede con la rectificación, reducción de voltaje y estabilización para lograr el rango de voltaje requerido. Tiene una pequeña capacidad de potencia y alta estabilidad, pero se ve fácilmente afectado por interferencias electromagnéticas.

El circuito de alimentación de reducción de voltaje de resistencia-condensador utiliza la reactancia capacitiva producida por el condensador a una frecuencia específica de la señal de CA para restringir la corriente operativa máxima. Es de pequeño tamaño, de bajo coste, consume poca energía y tiene un alto nivel de autoconsumo.

La fuente de alimentación de modo conmutado utiliza dispositivos de conmutación electrónicos como transistores, tubos MOS, SCR, etc. Para encender y apagar periódicamente los dispositivos de conmutación electrónicos a través de circuitos de control, permitiéndoles modular el voltaje de entrada en pulsos, logrando así la transformación de voltaje mientras proporcionando simultáneamente un voltaje de salida ajustable y estabilizado automáticamente. Tiene un bajo consumo de energía, es de tamaño pequeño, tiene un amplio rango de estabilización de voltaje, experimenta interferencias de alta frecuencia y tiene un precio más alto.

En el desarrollo y diseño de medidores de energía eléctrica, la elección del tipo de suministro de energía se determina en función de los requisitos funcionales del producto, la dimensión de la cubierta del terminal del medidor, los requisitos de control de costos y las políticas y regulaciones de diferentes regiones o países.

2. Módulo de visualización del medidor de energía eléctrica

El módulo de visualización del medidor de energía eléctrica se utiliza principalmente para leer el consumo de energía y ofrece varias opciones de visualización, como tubos digitales, contadores, LCD estándar, LCD de matriz de puntos y LCD táctiles, entre otros. Los métodos de visualización de tubos y contadores digitales sólo pueden mostrar el consumo eléctrico de una manera. Con el desarrollo de la red inteligente, los medidores de energía eléctrica requieren un número cada vez mayor de tipos de visualización de datos de energía. Los tubos y contadores digitales no pueden satisfacer las demandas de la inteligencia energética moderna. El principal método de visualización de los contadores de energía eléctrica en la actualidad es la tecnología LCD. Durante el proceso de investigación y desarrollo se eligen diferentes tipos de pantallas LCD según la complejidad de la información que se presenta.

3. Módulo de Almacenamiento de Medidores de Energía Eléctrica

El módulo de almacenamiento del medidor de energía eléctrica se utiliza principalmente para almacenar parámetros del medidor, historial de consumo de energía y otra información relevante. Los dispositivos de almacenamiento comunes incluyen chips EEPROM, chips ferroeléctricos y chips flash. Estos tres tipos de chips tienen diferentes aplicaciones en contadores de energía eléctrica. Flash es un tipo de memoria flash que almacena datos temporales, datos de perfil de carga, paquetes de actualización de software, etc.

EEPROM es una memoria de solo lectura programable y borrable eléctricamente que permite a los usuarios borrar y reprogramar la información almacenada en ella utilizando el propio dispositivo o dispositivos dedicados. Esto hace que la EEPROM sea muy útil en escenarios que requieren modificaciones y actualizaciones frecuentes de los datos. EEPROM puede almacenar hasta 1 millón de bytes de información y se utiliza en medidores de energía eléctrica para almacenar el consumo de energía y otros datos relacionados con la energía. La cantidad de almacenamientos disponibles cumple con los requisitos de almacenamiento para todo el ciclo de vida de un medidor de energía eléctrica y tienen un precio razonable.

Los chips ferroeléctricos utilizan las características de los materiales ferroeléctricos para lograr operaciones lógicas y almacenamiento de datos de alta velocidad, bajo consumo y altamente confiables. Tienen una capacidad de almacenamiento de mil millones de veces. Los datos no se borrarán después de un corte de energía, lo que hace que los chips ferroeléctricos sean ventajosos debido a su alta densidad de almacenamiento, alta velocidad y bajo consumo de energía. Los chips ferroeléctricos se utilizan principalmente en medidores de energía eléctrica para almacenar el consumo de energía y otros datos relacionados. Tienen un precio más elevado y sólo se utilizan en productos que requieren necesidades de almacenamiento de alta frecuencia.
 

4. Módulo de muestreo de medidores de energía eléctrica

El módulo de muestreo del medidor de energía eléctrica es responsable de convertir señales de corriente grandes y señales de voltaje grandes en señales de corriente pequeñas y señales de voltaje pequeñas para una fácil adquisición por parte del medidor de energía eléctrica. Los dispositivos de muestreo de corriente comunes incluyen derivaciones, transformadores de corriente y bobinas de Rogowski. El muestreo de voltaje generalmente se realiza utilizando un método de muestreo de divisor de voltaje de resistencia de alta precisión.

5. Módulo de Medición del Medidor de Energía Eléctrica

El módulo de medición del medidor de energía eléctrica se utiliza principalmente para adquirir señales analógicas de corriente y voltaje y convertirlas en señales digitales. Se puede dividir en un módulo de medida monofásico y un módulo de medida trifásico.

6. Módulo de Comunicación del Medidor de Energía Eléctrica

El Módulo de Comunicación del medidor de energía eléctrica sirve como base para la transmisión e interacción de datos, actuando como base para la gestión científica de la red inteligente, la digitalización de datos, la inteligencia y la precisión. También es la base para permitir la interacción entre humanos y computadoras en el desarrollo de Internet de las cosas. En el pasado, los principales medios de comunicación eran la comunicación por infrarrojos y RS-485. Con el desarrollo de la tecnología de la comunicación y el Internet de las cosas (IoT), la selección de métodos de comunicación de medidores de energía eléctrica se ha vuelto amplia. Estos incluyen PLC, RF, RS485, LoRa, ZigBee, GPRS, NB-IoT y más. Se pueden elegir diferentes métodos de comunicación en función de sus ventajas y desventajas, así como de los escenarios de aplicación específicos, para satisfacer las demandas del mercado.

7. Módulo de Control del Medidor de Energía Eléctrica

El módulo de control del contador de energía eléctrica permite un control y gestión eficaz de la carga eléctrica. El método más común es instalar un relé de bloqueo magnético dentro del medidor de energía eléctrica. El control y la gestión de cargas eléctricas se pueden lograr utilizando datos de energía, esquemas de control y comandos en tiempo real para encender o apagar la energía. Las funciones comunes en un medidor de energía eléctrica incluyen protección contra sobrecorriente y sobrecarga mediante desconexión del relé para controlar la carga, control basado en tiempo para encender o apagar la energía durante períodos de tiempo específicos, desconexión del relé cuando el crédito es insuficiente en la funcionalidad prepago y control remoto mediante Transmisión de comandos en tiempo real.

8. Módulo de procesamiento MCU del medidor de energía eléctrica

El módulo de procesamiento MCU del medidor de energía eléctrica es el cerebro del medidor de energía eléctrica. Realiza cálculos sobre varios tipos de datos, convierte y ejecuta varios tipos de instrucciones y coordina los distintos módulos para implementar con éxito las funciones.

Un medidor de energía eléctrica es un dispositivo de medición electrónico complejo que incluye varios aspectos de la tecnología electrónica, incluida la tecnología de suministro de energía, tecnología de medición de energía, tecnología de comunicación, tecnología de visualización y tecnología de almacenamiento. Cada módulo funcional y tecnología electrónica debe integrarse y combinarse para formar una unidad completa con el fin de crear un medidor de electricidad estable, confiable y preciso.