وظیفه اصلی یک کنتور برق نه تنها اندازه گیری مقدار توان بار است، بلکه همچنین نشان دادن مدت زمان مصرف برق است. برای دستیابی به این هدف، کنتور باید جریان بزرگ از شبکه برق را به یک سیگنال کوچک برای پردازش توسط تراشه اندازه گیری داخلی تبدیل کند.
وظیفه اصلی یک کنتور برق نه تنها اندازه گیری مقدار توان بار است، بلکه همچنین نشان دادن مدت زمان مصرف برق است. برای دستیابی به این هدف، کنتور باید جریان بزرگ از شبکه برق را به یک سیگنال کوچک برای پردازش توسط تراشه اندازه گیری داخلی تبدیل کند.
چرا نمی توانیم مستقیماً جریان های بزرگ را اندازه گیری کنیم؟
این عمدتا به دلیل ملاحظات ایمنی و عملی است. جریان الکتریکی خانگی و صنعتی می تواند به ده ها یا حتی صدها آمپر برسد. اندازهگیری مستقیم چنین جریانهای بزرگی نهتنها بار زیادی بر خود ابزار اندازهگیری وارد میکند، بلکه خطرات ایمنی جدی را نیز به همراه دارد.
اجزای حسگر جریان مانند "مقیاس کننده های جریان" برای کنتورهای برق عمل می کنند. آنها به طور متناسب جریان را به سطحی مناسب برای پردازش مدار اندازه گیری کاهش می دهند. این تبدیل باید تا حد امکان دقیق باشد، زیرا هرگونه خطا مستقیماً بر محاسبات قبض برق تأثیر می گذارد.
در حال حاضر، اجزای اصلی نمونهگیری جریان مورد استفاده در کنتورهای انرژی AC شامل مقاومتهای شنت (که به آنها شنت گفته میشود) و ترانسفورماتورهای جریان (CTs) میباشد. تفاوت در مزایا و معایب بین ترانسفورماتورهای جریان و شنت ها از اصول کار و طراحی ساختاری آنها ناشی می شود و انتخاب بین آنها مستلزم بررسی دقیق بر اساس الزامات کاربردی خاص است:
| بعد مقایسه | مقاومت شنت | ترانسفورماتور جریان (CT) |
|---|---|---|
| مزایا | 1.هزینه کم، ساختار ساده، به طور قابل توجهی هزینه کلی سیستم را کاهش می دهد. 2. حجم بسیار کم، بدون اجزای مغناطیسی یا مسائل اشباع. اندازهگیری میدان کوچک-پایدار، مناسب برای طراحیهای فضای فشرده. 3. در محدوده جریان نامی، سیگنال های ولتاژ دقیق را بدون نگرانی از تداخل الکترومغناطیسی ارائه می دهد. |
1. ذاتاً ایزوله-ولتاژ بالا را فراهم میکند. طرف های اولیه و ثانویه از نظر فیزیکی ایزوله هستند. 2.دقت و خطی بودن عالی؛ مناسب برای محدوده جریان گسترده و محدوده عملیاتی دمای گسترده، با ثبات داخلی قوی؛ 3. محدوده اندازهگیری انعطافپذیر: با تنظیم نسبت چرخش، میتواند از دهها آمپر تا دهها کیلو آمپر تطبیق داده شود، و طراحی استاندارد شده توان- را تسهیل میکند. |
| معایب | 1. برنامه های کاربردی ولتاژ بالا به مدارهای جداسازی اضافی نیاز دارند که پیچیدگی و هزینه طراحی را افزایش می دهد. 2.برای محیطهای با نوسانات شدید-جریان یا دمای گسترده{1} مناسب نیست. |
1. هزینه بیشتر، اندازه و وزن بیشتر؛ مشخصات سفارشی هزینه را بیشتر افزایش می دهد. 2.مستعد تداخل الکترومغناطیسی؛ هسته مغناطیسی ممکن است تحت تأثیر میدان های مغناطیسی خارجی قرار گیرد. تداخل پالس ولتاژ بالا-میتواند باعث اشباع و کاهش دقت اندازهگیری شود که به طراحی محافظ اضافی نیاز دارد. 3.فرآیند تولید پیچیده با الزامات سختگیرانه برای مواد هسته و دقت سیم پیچ. |
اصل کلیدی در انتخاب اجزای نمونهبرداری فعلی برای کنتورهای انرژی AC، «اولویتبندی مناسببودن برای سناریوی کاربردی با در نظر گرفتن دقت و هزینه» است. برای کاربردهای-ولتاژ بالا، جریان بالا-صنعتی و سیستم قدرت که نیاز به ایزولاسیون الکتریکی دارند، ترانسفورماتورهای جریان انتخاب ارجح هستند. برای کاربردهای مینیاتوری و مصرفکنندهای با ولتاژ پایین، جریان پایین و هزینه