الوظيفة الأساسية لعداد الكهرباء ليست فقط قياس حجم طاقة الحمل ولكن أيضًا تعكس مدة استخدام الطاقة. ولتحقيق هذا الهدف يحتاج العداد إلى تحويل التيار الكبير القادم من شبكة الكهرباء إلى إشارة صغيرة لمعالجتها بواسطة شريحة القياس الداخلية.
الوظيفة الأساسية لعداد الكهرباء ليست فقط قياس حجم طاقة الحمل ولكن أيضًا تعكس مدة استخدام الطاقة. ولتحقيق هذا الهدف يحتاج العداد إلى تحويل التيار الكبير القادم من شبكة الكهرباء إلى إشارة صغيرة لمعالجتها بواسطة شريحة القياس الداخلية.
لماذا لا نستطيع قياس التيارات الكبيرة بشكل مباشر؟
ويرجع ذلك أساسًا إلى اعتبارات السلامة والعملية. يمكن أن تصل التيارات الكهربائية المنزلية والصناعية إلى عشرات أو حتى مئات الأمبيرات. إن قياس مثل هذه التيارات الكبيرة بشكل مباشر لن يضع عبئًا كبيرًا على أداة القياس نفسها فحسب، بل سيشكل أيضًا مخاطر خطيرة على السلامة.
تعمل مكونات الاستشعار الحالية مثل "مقياس التيار" لعدادات الكهرباء؛ إنها تقلل التيار بشكل متناسب إلى مستوى مناسب لمعالجة دائرة القياس. ويجب أن يكون هذا التحويل دقيقًا قدر الإمكان، حيث أن أي خطأ سيؤثر بشكل مباشر على حسابات فاتورة الكهرباء.
حاليًا، تشتمل مكونات أخذ العينات الحالية الرئيسية المستخدمة في عدادات طاقة التيار المتردد على مقاومات التحويل (يشار إليها باسم التحويلات) ومحولات التيار (CTs). تنبع الاختلافات في المزايا والعيوب بين محولات التيار والمجزئات من مبادئ عملها وتصميماتها الهيكلية، ويتطلب الاختيار بينها دراسة متأنية بناءً على متطلبات التطبيق المحددة:
| البعد المقارنة | المقاوم التحويلة | المحول الحالي (CT) |
|---|---|---|
| المزايا | 1.تكلفة منخفضة، بنية بسيطة، تقلل بشكل كبير من تكلفة النظام الإجمالية؛ 2. حجم صغير للغاية، لا توجد مكونات مغناطيسية أو مشاكل في التشبع؛ قياس المجال الحالي-الصغير والمستقر، ومناسب لتصميمات المساحات المدمجة؛ 3. ضمن النطاق الحالي المقدر، يوفر إشارات جهد دقيقة دون أي مخاوف من التداخل الكهرومغناطيسي. |
1. يوفر بطبيعته-عزلًا للجهد العالي؛ الجانبان الأساسي والثانوي معزولان جسديًا؛ 2.دقة وخطية ممتازة. مناسبة لنطاقات تيار واسعة ونطاقات تشغيل واسعة لدرجة الحرارة، مع استقرار داخلي قوي؛ 3. نطاق قياس مرن: من خلال ضبط نسبة الدورات، يمكن التكيف من عشرات الأمبيرات إلى عشرات الكيلومبيرات، مما يسهل تصميم عدادات الطاقة -القياسية. |
| العيوب | 1. تتطلب التطبيقات ذات الجهد العالي-دوائر عزل إضافية، مما يزيد من تعقيد التصميم والتكلفة؛ 2.غير مناسب لبيئات التقلبات-التيارية العالية أو درجات الحرارة الواسعة-. |
1. تكلفة أعلى وحجم ووزن أكبر؛ المواصفات المخصصة تزيد التكلفة بشكل أكبر؛ 2.عرضة للتداخل الكهرومغناطيسي. قد يتأثر النواة المغناطيسية بالمجالات المغناطيسية الخارجية؛ يمكن أن يتسبب تداخل نبضات الجهد العالي- في حدوث التشبع وتقليل دقة القياس، مما يتطلب تصميم حماية إضافي؛ 3.عملية تصنيع معقدة مع متطلبات صارمة للمواد الأساسية ودقة اللف. |
المبدأ الأساسي في اختيار مكونات أخذ العينات الحالية لأجهزة قياس طاقة التيار المتردد هو "إعطاء الأولوية للملاءمة لسيناريو التطبيق مع مراعاة الدقة والتكلفة". بالنسبة إلى -الجهد العالي والتيار العالي-والتطبيقات الصناعية وتطبيقات أنظمة الطاقة التي تتطلب عزلًا كهربائيًا، فإن محولات التيار هي الاختيار المفضل. بالنسبة إلى -الجهد المنخفض، والتيار المنخفض-، والتكلفة -الحساسة للمستهلك وتطبيقات الأجهزة المصغرة، يمكن استخدام التحويلات، بشرط تنفيذ تصميمات مناسبة لتبديد الحرارة والعزل.