Electriciteitsmeter
Monofasig en driefasig net
Electriciteit

Een electriciteitsmeter meet het verbruik van de aansesloten toestellen. Het is mogelijk het verbruik van een deel van het huis apart te meten (deel van het huis dat verhuurd wordt). Maar hoe wordt de meter aangesloten?

Electriciteitsmeters

Het electrisch verbruik (energieverbruik) is het vermogen dat gedurende een bepaalde tijd gevraagd wordt. Het vermogen (uitgedrukt in watt), is de stroom (ampères) maal de spanning (volts). De basisinformatie over stroom en spanning is hier terug te vinden.

De teller moet dus het vermogen constant optellen om zo het energieverbruik te kunnen bepalen. De teller die het verbruik moet optekenen moet dus de spanning en de stroom kunnen meten (het vermogen), en die in de tijd optellen. We gebruiken nog steeds de teller die meer dan 100 jaar geleden uitgevonden werd door Ottó Bláthy.

Op de figuur is de blauwe geleider de nulgeleider en de bruine geleider de fase. De teller meet de spanning in parallel op de spanningstoevoer (dunne geleider) als de stroom (dikke geleider). Beide wikkelingen die 90° in fase verschoven zijn veroorzaken een magnetisch veld. Het draaiveld (die de teller aandrijft) is proportioneel aan beide magnetische velden.

In het geval van een driefasig net moet men de drie stromen meten (de dikke zwarte, bruine en grijze geleiders), alsook de spanning ten opzichten van de nulgeleider. De drie vermogens worden opgeteld. De stroom in de nulgeleider moet niet gemeten worden, want die werd al gemeten in de fase-leidingen. Wat de electriciteitsmaatschappij wel kan doen, is de verbruiker meer belasten als hij het driefasig net meer asymetrisch belast (dit kan gebeuren met [veel te] "slimme" electriciteitsmeters).

Electriciteitsmeters kunnen uitgerust worden met twee of meer tellers die van op afstand geschakeld worden (dag/nacht teller). Bij ons wordt de schakelpuls geleverd door het net zelf, maar in het Verenigd Koninkrijk wordt de schakelpuls uitgezonden door de zender van BBC4 op de lange golf (198kHz). Iedere electriciteitsmaatschappij beschikt over een aantal schakelkodes die gebruikt kunnen worden om delen van het eigen netwerk te doen omschakelen.

De aangesloten apparaten worden ofwel aangesloten tussen de fasen (400V), ofwel tussen fase en neutre (230V), maar in beide gevallen is de stroommeting correct.

Slimme meters bepalen niet alléén het dag- en nachtverbruik, maar ook het blindvermogen en eventueel de asymmetrische belasting van het netwerk. Deze laatste metingen worden niet gebruikt voor de bepaling van de energieverbruik, maar om een extra belasting te leggen op bepaalde consumenten die het netwerk extra zwaar belasten, bijvoorbeeld bij een sterk reactieve belasting (ongecompenseerde motoren), of een belasting van één enkele fase.

Een driefasige meter kan men in monofasige installaties gebruiken: men sluit enkel de neutre aan op N en N' en de fase op één van de fase-aansluitingen (P1 en P1' bijvoorbeeld). De meting zal correct zijn.

Stroomtransfos

Stroomtransfos meten de stroom die door een geleider loopt door het magnetisch veld te bepalen dat de stroomgeleider produceert. De primaire is de stroomgeleider zelf en de secundaire zit in de ring. De eerste stroomtransfo (links) is berekend voor een primaire stroom van 1000A. De stroom die naar de teller gestuurd wordt is precies 1/1000 van de stroom in de stroomgeleider (andere verhoudingen zijn mogelijk). Het feit dat de stroom verlaagd wordt is natuurlijk een groot voordeel.

Een ander voordeel van het gebruik van een transfo is dat primair en secundair gescheiden zijn, de meetkring is volledig geïsoleerd van de stroomdraad (galvanisch gescheiden). Dit is heel interessant bij hoogspanningsinstallaties. Ook voor installaties op lagere spanning kan een gescheiden meting interessant zijn.

De meting met een shuntweerstand is niet geïsoleerd en wordt nu niet meer gebruikt, zelfs niet voor gelijkspanning (waar er nu andere alternatieven zijn). Vòòr het gebruik van hallsensoren was de shuntweerstand de enige manier om een gelijkstroom te meten.

De shuntweerstand hierboven levert een spanningsval van 60mV bij een stroom van 200A. Een kleine berekening geeft aan dat de weerstand van de shunt 0.3mΩ bedraagt. Met 60mV kan bijvoorbeeld een draaispoelampèremeter aangestuurd worden.

De tweede stroomtransfo (rechts) is geschikt voor een stroom van 1A. De transfo levert dan een secundaire stroom van 3.5mA en wordt gebruikt om de stroom in kleine geschakelde voedingen te meten.

Het meetsignaal van een transfo kan naar een electriciteitsmeter gestuurd worden, maar kan ook bijvoorbeeld gebruikt worden om een veiligheid te doen werken als de stroom te hoog wordt of als de generator als motor werkt (terugwatt relais). Ook kan er gewoon een ampèremeter (draaispoelmeter) aangestuurd worden.

De belasting van de stroomtransfo moet altijd laagohmig zijn. Het secundaire mag niet open zijn, want dan kunnen er gevaarlijke spanningspieken ontstaan. Bij een stroomtransfo mag de secundaire zelfs in kortsluiting liggen. Hoe laagohmiger de belasting van de stroomtransfo, hoe nauwkeuriger de meting.

Als er meerdere apparaten aangesloten moeten worden op de stroomtransfo, dan moeten ze allemaal in serie geplaatst worden zodat ze allemaal door dezelfde stroom doorlopen worden.

Zoals gewone transfo's hebben stroomtransfo's een maximaal vermogen dat ze kunnen leveren. De transfo links kan 50VA leveren, de eerste transfo rechts 1VA. Omdat een stroomtransfo een stroom levert (en geen spanning) bepaalt het vermogen de maximale weerstand van de secundaire kring. Hoe hoger het vermogen, hoe hoger de weerstand van de kring mag zijn.

Klassieke stroomtransfos kunnen enkel met wisselspanning werken. De meting is correct als de frekwentie tussen twee grenzen zit, bijvoorbeeld 50-400Hz voor kleine stroomtransfo's van 10VA.

De tweede transfo rechts zit op een printplaat en meet de stroom door schakeltransistoren. De frekwentie van de schakeling bedraagt 50kHz.

Om gelijkstroom te meten gebruikt men tegenwoordig een hall sensor. Het nadeel daarvan is dat de sensor een aparte voeding nodig heeft, maar doorgaans lost men dit probleem op op een elagante manier door een 4-20mA stroomlus te gebruiken.

Links to relevant pages - Liens vers d'autres pages au contenu similaire - Links naar gelijkaardige pagina's