Jenis Meter Energi Listrik (KWh) dan Prinsip Kerja
Meter Energi Listrik atau Watt-Hour Meter atau kWh adalah alat listrik yang mengukur jumlah energi listrik yang digunakan oleh konsumen. Utilitas adalah salah satu departemen kelistrikan, yang memasang instrumen ini di setiap tempat seperti rumah, industri, organisasi, bangunan komersial untuk membebani konsumsi listrik oleh beban seperti lampu, kipas angin, kulkas, dan peralatan listrik lainnya.
Satuan daya listrik adalah watt dan diukur dengan menggunakan pengukur watt. Seribu watt menghasilkan satu kilowatt. Jika seseorang menggunakan satu kilowatt dalam durasi satu jam, satu unit energi akan dikonsumsi.
Jadi meter energi listrik mengukur tegangan dan arus yang cepat, menghitung produk mereka dan memberikan daya instan. Kekuatan ini terintegrasi selama interval waktu, yang memberikan energi yang digunakan selama periode waktu itu.
Jenis Meter Energi Listrik (KWh)
Meter energi listrik diklasifikasikan ke dalam dua kategori dasar, seperti:
• Meter Induksi Tipe Elektromekanis
• Meter Energi Elektronik
Pengukur energi diklasifikasikan menjadi dua jenis dengan mempertimbangkan faktor-faktor berikut:
• Jenis tampilan meteran listrik analog atau digital.
• Jenis titik pengukuran: transmisi sekunder, kisi, distribusi lokal dan primer.
• Aplikasi akhir seperti tujuan komersial, industri dan domestik
• Aspek teknis seperti 1 phase, 3 phase, Ketegangan Tinggi (HT), Ketegangan Rendah (LT) dan materi kelas akurasi.
Koneksi supply listrik dapat berupa 1 phase atau 3 phase tergantung pada supply yang digunakan oleh instalasi domestik atau komersial. Khususnya dalam artikel ini, kita akan mempelajari tentang prinsip kerja meter energi listrik tipe induksi elektromekanis 1 phase dan juga tentang meter energi listrik 3 phase dari penjelasan dua meter energi listrik dasar seperti dijelaskan di bawah ini.
Meter Energi Listrik Induksi Elektromekanis 1 Phase
Ini adalah jenis meteran energi kuno yang terkenal dan paling umum. Ini terdiri dari cakram aluminium berputar yang ditempatkan pada poros di antara dua elektromagnet. Kecepatan rotasi disk sebanding dengan daya, dan daya ini terintegrasi dengan penggunaan gir dan mekanisme penghitung. Itu terbuat dari dua baja silikon dilaminasi elektromagnet: magnet shunt dan seri.
Seri magnet membawa kumparan yang terdiri dari beberapa putaran kawat tebal yang dihubungkan seri dengan garis; sedangkan magnet shunt membawa sebuah kumparan dengan banyak putaran kawat tipis yang terhubung di seluruh supply.
Magnet pengereman adalah sejenis magnet permanen yang menerapkan gaya yang berlawanan dengan rotasi disk normal untuk menggerakkan disk tersebut ke posisi yang seimbang dan menghentikan disk saat listrik mati.
Magnet Seri menghasilkan fluks yang sebanding dengan arus yang mengalir, dan magnet shunt menghasilkan fluks yang sebanding dengan tegangan. Kedua fluks ini tertinggal pada 90 derajat karena sifat induktif. Antarmuka kedua bidang ini menghasilkan arus eddy dalam disk, menggunakan gaya, yang sebanding dengan hasil dari tegangan sesaat, arus dan sudut phase di antara mereka.
Magnet pengereman ditempatkan di satu sisi cakram, yang menghasilkan torsi pengereman pada cakram dengan medan konstan yang disediakan dengan menggunakan magnet permanen. Setiap kali torsi pengereman dan penggerak sama, kecepatan cakram menjadi mantap.
Batang atau poros vertikal dari cakram aluminium dikaitkan dengan susunan roda gigi yang mencatat jumlah yang sebanding dengan putaran cakram. Susunan roda gigi ini menetapkan angka dalam serangkaian putaran dan menunjukkan energi yang dikonsumsi dari waktu ke waktu.
Jenis meteran energi ini sederhana dalam konstruksi dan akurasinya agak kurang karena merangkak dan bidang eksternal lainnya. Masalah utama dengan jenis-jenis meter energi listrik ini adalah kecenderungan mereka untuk merusak, yang mengharuskan sistem pemantauan energi-listrik. Seri dan jenis tipe shunt ini banyak digunakan dalam aplikasi domestik dan industri.
Pengukur energi elektronik adalah jenis alat ukur yang akurat, tepat dan andal jika dibandingkan dengan pengukur tipe induksi elektromekanis. Ketika terhubung ke beban, mereka mengkonsumsi lebih sedikit daya dan mulai mengukur seketika. Jadi, tipe elektronik meteran energi 3 phase dijelaskan di bawah ini dengan prinsip kerjanya.
Meter Energi Listrik Elektronik 3 Phase
Meter ini mampu melakukan pengukuran arus, tegangan dan daya dalam sistem supply 3 phase. Dengan menggunakan meter 3 phase ini, dimungkinkan juga untuk mengukur tegangan dan arus tinggi dengan menggunakan transduser yang sesuai.
Salah satu jenis meter energi listrik 3 phase ditunjukkan di bawah ini (diberikan sebagai contoh) yang memastikan pengukuran energi yang andal dan akurat dibandingkan dengan meter elektromekanis.
Menggunakan AD7755, IC pengukuran energi 1 phase untuk memperoleh dan memproses tegangan input dan parameter arus. Tegangan dan arus dari saluran listrik dinilai ke level sinyal menggunakan transduser seperti transformator tegangan dan arus dan diberikan kepada IC tersebut seperti yang ditunjukkan pada gambar.
Sinyal-sinyal ini disampel dan diubah menjadi digital, dikalikan satu sama lain untuk mendapatkan kekuatan instan. Kemudian output digital ini dikonversi ke frekuensi untuk menggerakkan counter elektromekanis. Tingkat frekuensi pulsa output sebanding dengan daya sesaat, dan (dalam interval tertentu) ia memberikan transfer energi ke beban untuk sejumlah pulsa tertentu.
Mikrokontroler menerima input dari ketiga IC pengukuran energi untuk pengukuran energi 3 phase dan berfungsi sebagai otak sistem dengan menjalankan semua operasi yang diperlukan seperti menyimpan dan mengambil data dari EEPROM, mengoperasikan meter menggunakan tombol untuk melihat konsumsi energi, phase kalibrasi dan pembacaan kliring; dan, itu juga mendorong layar menggunakan decoder IC.
Sampai sekarang kita telah membaca tentang meter energi listrik dan prinsip kerjanya. Untuk pemahaman yang lebih dalam tentang konsep ini, uraian berikut tentang meter energi listrik memberikan detail rangkaian lengkap dan koneksinya menggunakan mikrokontroler.
Rangkaian Meter Energi Lisrtik Menggunakan Mikrokontroler
Gambar di bawah ini menunjukkan rangkaian KWh meter watt-hour dilaksanakan dengan menggunakan mikrokontroler Atmel AVR. Rangkaian ini secara terus-menerus memonitor dan memperoleh parameter tegangan dan arus dari catu daya utama. Mikrokontroler mendapatkan nilai parameter ini dari rangkaian pengkondisian sinyal, yang digerakkan oleh IC OP-AMP.
Rangkaian ini memiliki dua transformator arus yang terhubung secara seri dengan masing-masing jalur supply: phase dan netral. Nilai arus dari transformator ini dikirim ke masing-masing ADC dari mikrokontroler, dan kemudian ADC mengubah nilai-nilai ini menjadi nilai digital, dan dengan demikian mikrokontroler melakukan perhitungan untuk menemukan konsumsi energi.
Mikrokontroler diprogram sedemikian rupa sehingga tegangan dan nilai-nilai arus dari ADC dikalikan dan terintegrasi selama periode waktu tertentu, dan kemudian Sejalan mendorong mekanisme counter yang menampilkan jumlah unit yang dikonsumsi (KWS) selama periode waktu.
Selain pengukuran energi, sistem ini juga menyediakan indikasi gangguan pembumian (grounding) jika terjadi gangguan atau kelebihan arus yang mungkin terjadi pada garis netral atau pembumian dan dengan tepat mengubah indikasi Dioda Pemancar Cahaya (LED) untuk deteksi gangguan pembumian serta untuk setiap konsumsi unit.
