La funzione principale di un contatore elettrico non è solo quella di misurare l'entità della potenza di carico, ma anche di riflettere la durata del consumo di energia. Per raggiungere questo obiettivo, il contatore deve convertire la grande corrente proveniente dalla rete elettrica in un piccolo segnale da elaborare da parte del chip di misurazione interno.
La funzione principale di un contatore elettrico non è solo quella di misurare l'entità della potenza di carico, ma anche di riflettere la durata del consumo di energia. Per raggiungere questo obiettivo, il contatore deve convertire la grande corrente proveniente dalla rete elettrica in un piccolo segnale da elaborare da parte del chip di misurazione interno.
Perché non possiamo misurare direttamente le grandi correnti?
Ciò è dovuto principalmente a considerazioni pratiche e di sicurezza. Le correnti elettriche domestiche e industriali possono raggiungere decine o addirittura centinaia di ampere. La misurazione diretta di correnti così elevate non solo comporterebbe un onere enorme per lo strumento di misura stesso, ma porrebbe anche seri rischi per la sicurezza.
I componenti di rilevamento della corrente agiscono come "ablatori di corrente" per i contatori elettrici; riducono proporzionalmente la corrente ad un livello adatto al circuito di misura da elaborare. Questa conversione deve essere quanto più accurata possibile, poiché qualsiasi errore influenzerà direttamente i calcoli della bolletta elettrica.
Attualmente, i principali componenti di campionamento della corrente utilizzati nei contatori di energia CA includono resistori di shunt (denominati shunt) e trasformatori di corrente (CT). Le differenze nei vantaggi e negli svantaggi tra trasformatori di corrente e shunt derivano dai loro principi di funzionamento e dalla progettazione strutturale e la scelta tra loro richiede un'attenta considerazione in base ai requisiti applicativi specifici:
| Dimensione di confronto | Resistenza di shunt | Trasformatore di corrente (CT) |
|---|---|---|
| Vantaggi | 1.Basso costo, struttura semplice, riduce significativamente il costo complessivo del sistema; 2. Volume estremamente ridotto, assenza di componenti magnetici o problemi di saturazione; misurazione stabile di piccoli-campi di corrente, adatta per progetti di spazi compatti; 3. All'interno dell'intervallo di corrente nominale, fornisce segnali di tensione accurati senza problemi di interferenze elettromagnetiche. |
1. Fornisce intrinsecamente isolamento ad alta-tensione; i lati primario e secondario sono fisicamente isolati; 2.Eccellente precisione e linearità; adatto per ampi intervalli di corrente e ampi intervalli di temperatura operativa, con forte stabilità interna; 3. Intervallo di misurazione flessibile: regolando il rapporto spire, può adattarsi da decine di ampere fino a decine di kiloampere, facilitando la progettazione standardizzata del misuratore di potenza-. |
| Svantaggi | 1. Le applicazioni ad alta-tensione richiedono circuiti di isolamento aggiuntivi, aumentando la complessità e i costi della progettazione; 2.Non adatto per ambienti con-correnti elevate o ampie fluttuazioni di temperatura-. |
1. Costo più elevato, dimensioni e peso maggiori; le specifiche personalizzate aumentano ulteriormente i costi; 2.Sensibile alle interferenze elettromagnetiche; il nucleo magnetico può essere influenzato da campi magnetici esterni; l'interferenza degli impulsi ad alta- tensione può causare saturazione e ridurre la precisione della misurazione, richiedendo un'ulteriore progettazione della schermatura; 3.Processo di produzione complesso con requisiti rigorosi per i materiali del nucleo e la precisione dell'avvolgimento. |
Il principio chiave nella scelta dei componenti di campionamento della corrente per i contatori di energia CA è "dare priorità all'idoneità allo scenario applicativo considerando sia l'accuratezza che il costo". Per applicazioni industriali e di sistemi di alimentazione ad alta-tensione, alta-corrente che richiedono isolamento elettrico, i trasformatori di corrente sono la scelta preferita. Per applicazioni di consumo e strumenti miniaturizzati a bassa-tensione, bassa{5}}corrente e sensibili ai costi-, è possibile utilizzare shunt, a condizione che siano implementati progetti di isolamento e dissipazione del calore adeguati.