ऊर्जा मीटर के प्रकार और वे कैसे काम करते हैं
ऊर्जा मीटर या वाट-घंटे मीटर एक विद्युत उपकरण है जो उपभोक्ताओं द्वारा उपयोग की जाने वाली विद्युत ऊर्जा को मापता है। यूटिलिटी कंपनियाँ बिजली क्षेत्रों में से एक हैं जो रोशनी, पंखे, रेफ्रिजरेटर और अन्य घरेलू उपकरणों जैसे भार के बिजली के उपयोग का बिल देने के लिए घरों, उद्योगों, संगठनों, वाणिज्यिक भवनों आदि जैसे विभिन्न स्थानों पर इन मीटरों को स्थापित करती हैं।
शक्ति की मूल इकाई वाट है, जिसे वाटमीटर से मापा जाता है। एक किलोवाट एक हजार वाट के बराबर होता है। यदि एक घंटे में एक किलोवाट का उपयोग किया जाता है, तो एक यूनिट ऊर्जा की खपत होती है। इसलिए, एक ऊर्जा मीटर तेज़ वोल्टेज और करंट को मापता है, उनके उत्पाद की गणना करता है और तात्कालिक शक्ति देता है। उस समय अवधि के दौरान उपयोग की गई ऊर्जा देने के लिए इस शक्ति को एक समय अंतराल में एकीकृत किया जाता है।
ऊर्जा मीटर के प्रकार
ऊर्जा मीटरों को दो बुनियादी श्रेणियों में विभाजित किया गया है जैसे:
इलेक्ट्रोमैकेनिकल इंडक्शन मीटर
इलेक्ट्रॉनिक ऊर्जा मीटर
निम्नलिखित कारकों को ध्यान में रखते हुए, विद्युत ऊर्जा मीटरों को दो प्रकारों में विभाजित किया गया है:
डिस्प्ले प्रकार एनालॉग या डिजिटल मीटर है।
मीटरिंग बिंदु प्रकार: द्वितीयक ट्रांसमिशन, ग्रिड, स्थानीय और प्राथमिक वितरण।
वाणिज्यिक, औद्योगिक और घरेलू उपयोग जैसे अंतिम अनुप्रयोग
प्रौद्योगिकी पहलू जैसे एकल चरण, तीन चरण, उच्च तनाव (एचटी), कम तनाव (एलटी) और सटीक ग्रेड सामग्री।
आपूर्ति कनेक्शन एकल चरण या तीन चरण हो सकता है, जो घर या वाणिज्यिक सुविधा द्वारा उपयोग किए जाने वाले बिजली स्रोत पर निर्भर करता है। विशेष रूप से, इस लेख में, हम दो बुनियादी ऊर्जा मीटरों के निम्नलिखित स्पष्टीकरण के माध्यम से एकल-चरण आगमनात्मक ऊर्जा मीटर के कार्य सिद्धांत और तीन-चरण इलेक्ट्रॉनिक ऊर्जा मीटर के कार्य सिद्धांत का अध्ययन करेंगे।
एकल चरण आगमनात्मक ऊर्जा मीटर
यह एक प्रसिद्ध और सबसे आम प्राचीन विद्युत ऊर्जा मीटर है। इसमें एक घूमने वाली एल्यूमीनियम डिस्क होती है जो दो विद्युत चुम्बकों के बीच एक धुरी पर रखी जाती है। डिस्क की घूर्णन गति सीधे शक्ति के समानुपाती होती है, जो गियर ट्रेन और गिनती तंत्र के माध्यम से एकीकृत होती है। इसमें दो सिलिकॉन स्टील लेमिनेटेड इलेक्ट्रोमैग्नेट समानांतर और श्रृंखला में जुड़े हुए हैं।
एक श्रृंखला चुंबक में सर्किट के साथ श्रृंखला में जुड़े मोटे तार के कई मोड़ के साथ एक कुंडल होता है, जबकि एक समानांतर चुंबक में एक शक्ति स्रोत से जुड़े पतले तार के कई मोड़ के साथ एक कुंडल होता है।
ब्रेक चुंबक एक स्थायी चुंबक है जो एक बल लगाता है जो सामान्य डिस्क रोटेशन का विरोध करता है, डिस्क को एक संतुलन स्थिति में ले जाता है और बिजली हटा दिए जाने पर डिस्क को रोक देता है।
श्रृंखला में जुड़े चुंबक प्रवाहित धारा के समानुपाती चुंबकीय प्रवाह उत्पन्न करते हैं, और समानांतर में जुड़े चुंबक वोल्टेज के समानुपाती चुंबकीय प्रवाह उत्पन्न करते हैं। आगमनात्मक गुणों के कारण ये दोनों फ्लक्स 90 डिग्री तक पिछड़ जाते हैं। इन दो क्षेत्रों का प्रतिच्छेदन तात्कालिक वोल्टेज, करंट और उनके बीच के चरण कोण के उत्पाद के आनुपातिक बल का उपयोग करके डिस्क में एड़ी धाराएं बनाता है। ब्रेक मैग्नेट को ब्रेक डिस्क के एक तरफ रखा जाता है और स्थायी मैग्नेट द्वारा प्रदान किए गए निरंतर चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करके ब्रेक डिस्क पर ब्रेकिंग टॉर्क उत्पन्न करता है। जब ब्रेकिंग और ड्राइविंग टॉर्क बराबर होते हैं, तो ब्रेक डिस्क की गति स्थिर हो जाती है।
एल्यूमीनियम डिस्क की धुरी, या ऊर्ध्वाधर स्पिंडल, एक गियर तंत्र से जुड़ा होता है जो डिस्क के क्रांतियों की संख्या के अनुपात में एक संख्या दर्ज करता है। यह गियर तंत्र डायल में संख्याओं की एक श्रृंखला सेट करता है और समय के साथ खपत की गई ऊर्जा की मात्रा को इंगित करता है।
इस प्रकार के विद्युत ऊर्जा मीटर की संरचना सरल होती है, लेकिन रेंगने जैसे बाहरी क्षेत्रों के प्रभाव के कारण इसकी सटीकता थोड़ी खराब होती है। इस प्रकार के ऊर्जा मीटरों के साथ एक प्राथमिक समस्या यह है कि उनमें छेड़छाड़ की आशंका होती है, जिसके लिए ऊर्जा निगरानी प्रणाली की आवश्यकता होती है। ये श्रृंखला और स्प्लिट मीटर मीटर घरेलू और औद्योगिक अनुप्रयोगों में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं।
इलेक्ट्रोमैकेनिकल इंडक्शन एनर्जी मीटर की तुलना में, इलेक्ट्रॉनिक एनर्जी मीटर सटीक, सटीक और विश्वसनीय माप उपकरण हैं। लोड से कनेक्ट होने पर, वे कम बिजली की खपत करते हैं और तुरंत माप शुरू कर देते हैं। निम्नलिखित इलेक्ट्रॉनिक तीन-चरण ऊर्जा मीटर और इसके कार्य सिद्धांत का वर्णन करता है।
तीन चरण इलेक्ट्रॉनिक ऊर्जा मीटर
मीटर तीन-चरण आपूर्ति प्रणालियों में करंट, वोल्टेज और बिजली माप करने में सक्षम है। इन तीन चरण मीटरों का उपयोग करके, उपयुक्त सेंसर का उपयोग करके उच्च वोल्टेज और करंट को भी मापा जा सकता है। तीन-चरण ऊर्जा मीटर के प्रकारों में से एक को नीचे दिखाया गया है (उदाहरण के तौर पर), जो इलेक्ट्रोमैकेनिकल मीटर की तुलना में विश्वसनीय और सटीक ऊर्जा माप सुनिश्चित करता है।
यह इनपुट वोल्टेज और वर्तमान मापदंडों को इकट्ठा करने और संसाधित करने के लिए एकल-चरण बिजली माप आईसी AD7755 का उपयोग करता है। वोल्टेज और करंट ट्रांसफार्मर जैसे सेंसर का उपयोग बिजली लाइनों के वोल्टेज और करंट रेटिंग को सिग्नल स्तर तक कम करने और उन्हें आईसी को प्रदान करने के लिए किया जाता है जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। इन संकेतों का नमूना लिया जाता है और उन्हें डिजिटल संकेतों में परिवर्तित किया जाता है, जिन्हें तात्कालिक शक्ति प्राप्त करने के लिए एक दूसरे के साथ गुणा किया जाता है। फिर इन डिजिटल आउटपुट को इलेक्ट्रोमैकेनिकल काउंटरों को चलाने के लिए आवृत्तियों में परिवर्तित किया जाता है। आउटपुट पल्स की आवृत्ति तात्कालिक शक्ति के समानुपाती होती है, और (एक निश्चित अंतराल के भीतर) यह लोड को विशिष्ट संख्या में पल्स की ऊर्जा प्रदान करती है।
माइक्रोकंट्रोलर तीन-चरण बिजली माप के लिए सभी तीन बिजली माप आईसी से इनपुट स्वीकार करता है और ईईपीरोम से डेटा को संग्रहीत और पुनर्प्राप्त करने, ऊर्जा खपत को देखने के लिए बटन का उपयोग करके मीटर को संचालित करने जैसे सभी आवश्यक संचालन करके सिस्टम के नियंत्रक के रूप में कार्य करता है। मस्तिष्क, चरण को अंशांकित करता है और रीडिंग को साफ़ करता है; और, यह डिकोडर आईसी का उपयोग करके डिस्प्ले को भी चलाता है।
अब तक, हमने ऊर्जा मीटरों के बारे में और वे कैसे काम करते हैं, इसके बारे में सीखा। अवधारणा को अधिक गहराई से समझने के लिए, ऊर्जा मीटर के बारे में निम्नलिखित विवरण एक माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग करके संपूर्ण सर्किट विवरण और इसका कनेक्शन प्रदान करता है।
माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग कर ऊर्जा मीटर सर्किट:
नीचे दिया गया चित्र एटमेल एवीआर माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग करके कार्यान्वित बिजली मीटर सर्किट को दर्शाता है। यह सर्किट मुख्य एकल-चरण बिजली आपूर्ति के वोल्टेज और वर्तमान मापदंडों की लगातार निगरानी करता है और प्राप्त करता है। माइक्रोकंट्रोलर इन पैरामीटर मानों को सिग्नल कंडीशनिंग सर्किट से प्राप्त करता है, जो एक ऑपरेशनल एम्पलीफायर आईसी द्वारा संचालित होता है।
इस सर्किट में प्रत्येक विद्युत लाइन के साथ श्रृंखला में दो वर्तमान ट्रांसफार्मर जुड़े हुए हैं: चरण और तटस्थ। इन ट्रांसफार्मर से वर्तमान मान माइक्रोकंट्रोलर के संबंधित एडीसी को भेजे जाते हैं और फिर एडीसी इन मानों को डिजिटल मानों में परिवर्तित करता है और इसलिए माइक्रोकंट्रोलर ऊर्जा खपत का पता लगाने के लिए आवश्यक गणना करता है। माइक्रोकंट्रोलर को एक निर्दिष्ट अवधि में एडीसी से वोल्टेज और वर्तमान मूल्यों को गुणा और एकीकृत करके और समय की अवधि में खपत इकाइयों (केडब्ल्यू) की संख्या को प्रदर्शित करने के लिए काउंटर तंत्र को चलाकर प्रोग्राम किया जाता है।
ऊर्जा माप के अलावा, सिस्टम न्यूट्रल या अर्थ कंडक्टर में होने वाली किसी भी गलती या ओवरकरंट के मामले में पृथ्वी दोष संकेत भी प्रदान करता है और पृथ्वी दोष का पता लगाने के साथ-साथ प्रति यूनिट खपत के लिए उचित रूप से एलईडी संकेत पर स्विच करता है।
