Công tơ điện tử là gì ?
Công tơ điện tử là thiết bị đo công suất tiêu thụ điện sử dụng chip điện tử để lập trình đo, tính toán và lưu trữ dữ liệu theo thời gian thực. Bên cạnh đó công tơ điện tử còn có khả năng kết nối truyền thông với các thiết bị khác như thiết bị đọc dữ liệu qua sóng hồng ngoại, radio,... thậm chí có thể kết nối các công tơ điện trong cùng mạng điện bằng phương pháp truyền tín hiệu trên đường dây tải điện.
Do những tính năng ưu việt như trên mà công tơ điện tử đang được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và dân dụng. Vấn đề trở ngại hiện nay là chi phí để lắp công tơ điện tử cao hơn đáng kể so với công tơ cơ truyền thống. Cùng với sự phát triển của công nghệ thì thiết bị điện tử ngày càng rẻ, khi được sản xuất với quy mô lớn cũng sẽ giảm giá thành của công tơ điện tử trong tương lai không xa.
Hình ảnh:Công tơ điện tử Elster, Công tơ điện tử Emic
Chức năng của công tơ điện tử
- Đo năng lượng hữu công, vô công theo 2 chiều giao/nhận.
- Thiết lập nhiều biểu giá theo ngày, theo mùa.
- Đo các thông số điện V, A, kW, kVAr,...
- Cảnh báo quá áp, thấp áp, quá dòng, sai thứ tự pha, Pin yếu, ngược chiều công suất,...
- Hỗ trợ chức năng chốt hóa đơn theo ngày.
- Lưu trữ được nhiều hóa đơn theo ngày, theo tháng.
- Các thông tin được lưu trong bộ nhớ FlashRom không bị mất dữ liệu.
- Hiển thị thông tin qua màn hình LCD.
- Chức năng kết nối truyền thông với bộ thu thập dữ liệu qua cổng quang, RS485.
- Một số dòng công tơ điện tử được thiết kế chức năng kết nối mạng cho phép giám sát và thu thập dữ liệu từ trung tâm.
Nguyên lý hoạt động của công tơ điện tử 1 pha và 3 pha:
Công tơ điện tử 1 pha:
Hình ảnh: Sơ đồ khối của công tơ điện tử 1 pha
Khối xử lý trung tâm (chip vi xử lý) thực hiện nhiệm vụ thu thập, tính toán, xử lý và điều khiển chức năng hoạt động của công tơ điện tử.
Khối chức năng này thiết kế dựa trên các tính năng của IC chuyên dụng bao gồm: vi điều khiển khả trình tích hợp bộ nhớ EEPROM, hỗ trợ giao tiếp truyền thông UART & SPI. Dựa trên các tính năng này các mạch điện chức năng khác được thiết kế để tương thích tạo ra chức năng hoạt động của công tơ điện tử.
Mạch tín hiệu đo lường bao gồm các phần tử: Điện trở Shunt đo dòng điện, mạch biến đổi tín hiệu đo lường (mạch chia áp điện trở và mạch lọc RC), IC đo năng lượng 1 pha chuyên dụng.
Bộ nhớ EEPROM theo chuẩn giao tiếp I2C được thiết kế để lưu trữ các dữ liệu hoạt động của công tơ.
Khối hiển thị màn hình LCD kiểu panel 1 hàng, có 1 số ký tự đặc biệt được sử dụng để hiển thị thông tin điện năng hữu công (kWh) tổng. Khối phát xung năng lượng (đèn led đỏ) 1000 xung/kWh phục vụ kiểm định công tơ và khối cảnh báo phát hiện dòng điện rò.
Công tơ điện tử 3 pha:
Hình ảnh: Sơ đồ khối của công tơ điện tử 3 pha
Khi công tơ điện tử 3 pha làm việc thì điện áp và dòng điện lấy mẫu riêng biệt. Dữ liệu được sử lý bằng một mạch tổ hợp đặc biệt để tính công suất sau đó gửi tới CPU để xử lý. CPU xử lý các dữ liệu vào ra, tính toán công suất 3 pha A, B, C hiển thị lên LCD, giao tiếp với cổng quang hoặc cổng RS485.
Ưu điểm của công tơ điện tử ?
Công tơ điện tử có ưu điểm vượt trội so với công tơ cơ truyền thống. Rất nhiều tính năng hữu ích như cho phép tính toán công suất tiêu thụ nhiều biểu giá, lưu trữ trong thời gian dài, đọc dữ liệu bằng thiết bị cầm tay, thậm chí kết nối với trung tâm để giám sát và thu thập dữ liệu từ xa,... là những tính năng mà công tơ cơ trước nay không thể thực hiện được.
Với người sử dụng điện: việc ghi chỉ số công tơ bằng thiết bị đọc chỉ số công tơ di động, toàn bộ số liệu được ghép tự động. Loại bỏ được những sai sót khách quan cũng giống như chủ quan từ nhân viên ghi điện, giúp tiết kiệm thơi gian.
Đối với ngành điện: ứng dụng công nghệ tự động ghi, nhập chỉ số công tơ một trong những bước cải tiến căn bản so với cách ghi chữ bình thường. Nó vừa giúp người mua và người bán không có các vấn đề tác động xung quanh và đồng thời tăng năng xuất lao động.
So với công tơ điện cơ thì dòng công tơ điện điện tử có độ chính xác cao lên đến ±1% hoạt động ổn định. Thiết kế có kết cấu nhỏ gọn dễ dàng cho việc thi công lắp đặt có khả năng mở rộng hoặc là có thể tích hợp thêm các tiện ích riêng khác.
Phân loại công tơ điện tử
Công tơ điện tử bao gồm:
- Công tơ điện tử 1 pha 1 biểu giá
- Công tơ điện tử 1 pha nhiều biểu giá
- Công tơ điện tử 3 pha 1 biểu giá
- Công tơ điện tử 3 pha nhiều biểu giá
Cách đọc công tơ điện tử 3 pha
Công tơ điện tử 3 pha bao gồm 6 chữ số đo điện năng tổng. Điện năng này được sử dụng trong 3 thời điểm: Vào những giờ bình thường (T1), vào những giờ cao điểm (T2), giờ ít người sử dụng, thấp điện (T3). Điện năng của T2 và T3 sẽ được hiển thị trên màn hình. Điện năng T1 = Tổng – T2 – T3.
Công tơ điện tử 3 pha cũng là loại công tơ điện được nhiều người sử dụng hiện nay. Công tơ điện tử 3 pha được chia làm 2 loại Công tơ điện tử 3 pha trực tiếp và công tơ điện tử 3 pha gián tiếp.
Công tơ điện tử 3 pha trực tiếp
Thông thường công tơ điện tử 3 pha trực tiếp bao gồm những loại 10(20)A, 20(40)A, 30(60)A, 50(100)A. Chỉ số khi đọc công tơ điện 3 pha 10(20)A sẽ có 6 chữ số, trong đó có 5 chữ số đầu có màu đen biểu thị giá trị kWh, số màu đỏ cuối cùng biểu thị giá trị 0.1kWh. Những thông số khác cũng đọc tương tự.
Ví dụ: Nếu công tơ điện tử có chỉ số là 123456 thì giá trị đó được đọc là 12345.6 kWh. Tuy nhiên, hiện nay người ta thường sẽ lược bỏ chữ số thập phân cuối cùng còn lại 12345 kW.
Công tơ điện tử 3 pha gián tiếp
Chỉ số công tơ điện tử 3 pha gián tiếp có định mức công tơ là 5A và có thêm những ký hiệu gián tiếp. Chỉ số công tơ điện tử có 6 số, trong đó 5 số đầu màu đen ghép lại có giá trị 1kWh, chỉ số màu đỏ ở cuối có giá trị 0.1kWh.
Ví dụ: Số xem được là 345678 thì giá trị cần đọc là 34567.8 kWh.
Tuy nhiên, đây chỉ là chỉ số đọc được. Nếu muốn tính chỉ số điện trên công tơ điện tử sử dụng thực tế, bạn cần nhân thêm những hệ số biến dòng điện và biến áp đo lường. Thường thì, ở mạng hạ thế không dùng biến áp đo lường, chỉ dùng 3 biến dòng đo lường.
Từ đó ta có số công tơ điện tử là 345678, chỉ số biến dòng điện là 100/5A = 20 lần. Vậy chỉ số điện năng thức tế là: 34,567.8 x 20 = 691,356kWh.Các chỉ số từ công tơ điện tử được theo dõi qua phần mềm quản lý.
Số liệu được truyền về trung tâm theo chương trình phần mềm quản lý định sẵn gồm, dòng điện, điện áp, tần số, góc lệch pha... với tần suất 30 phút/lần và hiển thị trực quan trên trên biểu đồ. Những số liệu này sẽ giúp cho khách hàng có thể quản lý và giám sát chất lượng dịch vụ của nhà cung cấp điện.
Những sự cố bất thường xảy ra trên công tơ điện tử, cũng như hệ thống điện đều được thống kê, cảnh báo và chuyển đến bảng thống kê cảnh báo sự kiện công tơ điện tử trong ngày.
Khi lựa chọn công tơ điện tử cần căn cứ vào các thông số kỹ thuật cũng như nhu cầu sử dụng, mục đích sử dụng cho hệ thống điện 1 pha hay 3 pha. Dùng cho hộ gia đình, chung cư, công ty hay nhà máy sản xuất...