විදුලි බිල අඩුකරන ගැජට් වලින් ඇත්තටම විදුලි බිල අඩුවෙනවාද? ( 2 - කොටස )

ඔබේ විදුලි මීටරය හදුනා ගන්න. (Domestic kWh meter)


මේ ලිපියේ පලමු කොටසින් මම ලියුවේ විදුලිය සම්බන්ධ තාක්ෂනික කරුනු ටිකක්. අද ලියන්න යන්නෙ ගෘහස්ත විදුලි මීටරයක ක්‍රියාකාරීත්වය හා ඒ ආශ්‍රිත විස්තර.

ක්‍රියාකරන ආකාරය අනුව ප්‍රධාන වශයෙන් මේ මීටර් වර්ග කීපයක් තියෙනවා.

1. ඇනලොග් - විද්‍යුත්යාන්ත්‍රික වර්ගය (Analogue - Electromechanical). ප්‍රේරන (Induction - ඉන්ඩක්ශන්) මෝටර මූලධර්ම අනුව ක්‍රියාත්මක වන මේ වර්ගයේ මීටර් තමයි ලංකාවෙ වැඩියෙන්ම (98% පමණ ) පාවිච්චි වෙන්නෙ. මේ වර්ගය ගැන තමයි මේ ලිපියෙන් වැඩිම අවධානය යොමුකරන්නෙ.

2.ඇනලොග් ඩිජිටල් යාන්ත්‍රික මිශ්‍ර ක්‍රියාකාරී වර්ගය (Analogue/Digital -Mechanical mixed operation). මේ වර්ගයේ මීටර kWh මැනීම ඩිජිටල් ඉලෙක්ට්‍රොනික ක්‍රමයට කරන්නෙ. මෙහෙම ගන්නා මිනුම යාන්ත්‍රික ක්‍රමයකට දර්ශනය කරනවා.මේ වර්ගය ගැනත් අපි සුළුවශයෙන් සලක්ක බලමු.

3.පූර්න ඩිජිටල් ක්‍රියාකාරී වර්ගය (Fully Digital ). මේ වර්ගයේ මීටර kWh මැනීම හා දර්ශනය ඩිජිටල් ඉලෙක්ට්‍රොනික ක්‍රමයට කරන්නෙ. මෙහෙම ගන්නා මිනුම ඉතා නිවැරදි වුවත්, ලංකාවෙ එතරම් භාවිතාවක් නැහැ. එනිසා මම ඒ ගැන ලියන්න බලාපොරොත්තුවක් නැහැ. ප්‍රශ්නයක් තියෙනවානම් comment එකක් දාන්න

විද්‍යුත්යාන්ත්‍රික kWh මීටර ක්‍රියාකාරීත්වය

මේ වර්ගෙයේ මීටරයක් අභ්‍යන්තර සැකැස්මේ සරල සටහනක් තමයි පහල රූපයේ තියෙන්නේ.

1. වොල්ටීයත දගරය (Voltage Coil, Pressure Coil)
සිහින් කම්බියකින් පොටවල් දහස් ගනනකින් යුක්තයි. සැපයුමට කෙලින්ම සම්බන්ධ කර ඇති නිසා මෙයින් නිපදවෙන චුම්භක ක්ෂේත්‍රය සැපයුම් වෝල්ටීයතවයට සමානුපාතික වේ.
2. ධාරා දගරය (Current Coil)
මහත කම්බියකින් පොටවල් දහයකින් පමන යුක්තයි. භාරයට ගලා යන සම්පූර්න ධාරාවම මේ හරහා ගලා යන නිසා මෙයින් නිපදවෙන චුම්භක ක්ෂේත්‍රය සැපයුම් ධාරාවට සමානුපාතික වේ.
3. භ්‍රමන තැටිය (Rotating Disk)
4. රෝධක චුම්භකය (Braking Magnet)
5. මෘදු යකඩ හරය (Soft-iron core)
6. සීරුමාරු සදහා දගරය (Adjustment Coil)
7. සීරුමාරු සදහා ප්‍රතිරෝධකය (Adjustment Resister)

මෙකෙ මූලිකම කොටස් තමයි වොල්ටීයත දගරය, ධාරා දගරය හා භ්‍රමන තැටිය. මේ 1, 2දගර දෙක මගින් ඇති කරන චුම්භක ක්ෂේත්‍ර හා එනිසා ඇළුමීනියම් භ්‍රමන තැටියේ(3) ඇතිවන සුලිධාරා (Eddy current) අන්තර්ක්‍රියා කිරීමෙන් තැටියට කරකැවීමේ බලයක් (ව්‍යාවර්තය - torque) ලැබෙනවා.
මේක හරියටම සමාන්‍ය විදුලිපංකා මෝටරයක් වගේ. මේ තැටිය මෝටරයේ ආමේචරයට සමාන කරන්න පුලුවන්. දගර දෙක මේ විදුලිපංකා මෝටරයේ දගරවලට සමානයි. විදුලිපංකා මෝටරයේ තියෙන එක දගරයකට කැපෑසිටරයක් සම්බන්ද කරලා ත්යෙන බව කවුරුත් දන්නවානෙ.

Fan Motor

ඒකෙන් වෙන්නෙ දගර දෙක මගින් ඇතිකරන චුම්භ්ක ක්ෂේත්‍ර අතර කලා වෙනසක් (phase difference) ඇතිකරන එක. මේ කලා වෙනස අනුව තමයි මෝටරයට කරකැවීමේ බලය ලැබෙන්නෙ. මේ කලා වෙනස නැතිවුනොත් මෝටරය කැරකෙන්නෙත් නැහැ. (විදුලි පංකාවක කැපෑසිටරය පිච්චුනම මෝටරය කැරකෙන්නෙ නැත්තෙ මේ නිසයි ). විදුලි මීටරය තුල මේ විදිහට කැපෑසිටරයක් භාවිතා කරන්නෙ නැතුව දගර දෙකෙ පිහිටීම වෙනස් කිරීමෙන් තමයි මේ  චුම්භක ක්ෂේත්‍ර අතර කලාවෙනස ලබාගෙන තියෙන්නෙ.
මෝටරයත් එක්ක තියෙන තව වෙනසක් තමයි මේ දගරවල ගලන ධාරවන් යොදා ඇති භාරයන් (load) සමග වෙනස් වීම. ඒ කියන්නෙ මේ දගර මගින් ඇතිකරන් චුම්භක ක්ෂේත්‍රය භාරය අනුව වෙනස් වෙනවා. තවත් පැහදිලි කලොත්, IL (=I) වැඩි වෙනකොට ධාරා දගරයේ ක්ෂේත්‍රයත් වැඩිවී ව්‍යාවර්තය වැඩිවෙනවා. ඒවගේම යොදන වෝල්ටීයතාවය (V) අනුව  වෝල්ටීයතාදගරයේ ක්ෂේත්‍රයත් වැඩිවී ව්‍යාවර්තය වැඩිවෙනවා. V හා IL  අතර කලා වෙනසක් තිබුනොත් ක්ෂේත්‍ර දෙක අතර කලාවෙනස අඩුවී ව්‍යාවර්තය අඩු වෙනවා. මේ අඩු වීම V හා IL අතර කලාවෙනසේ (Ø) කෝසයිනයට ( cosØ ) සමානුපාතික බව පෙන්වන්න පුලුවන්. 
මේ කියපු විස්තරය කෙටියෙන් කිව්වොත්, භ්‍රමන තැටිය මත ව්‍යාවර්තය (T), V, I හා cosØ ට සමානුපාතිකයි. මේක සමීකරනයකින් ලිව්වොත්

T = K.  V.I.cosØ           -----(1)

මම පලමු කොටසේ පෙන්වලා දීපු විදිහට V. I .cosØ කියන්නෙ සක්‍රිය ක්ෂමතාවයට (active power). ඒනිසා
ඉහල (1) සමීකරනයට අනුව. තැටිය මත ව්‍යාවර්තය සමානුපාතික වෙන්නෙ සක්‍රිය ක්ෂමතවයටයි.

T = K .(active power)    ------(2)

මේ K කියන නියතයට කියන්නේ ම්ටර නියතය (meter constant) කියලා. මේක මීටරවල් සදහන් කරලා තියෙන  kWh එකට කරකෙන වට ගනන ලෙස ගන්න පුලුවන්. අවසානයට මේ තැටිය කැරකෙන වාර ගනන දැතිරෝද පද්ධතියක් මගින්සම්බන්ධ කරලා තියෙ දර්ශකයටක් මගින් කියවා ගන්න පුලුවන්. දැන් බලමු සටහනේ තියෙන අනෙක් දෙ වලින් මොකද කරන්නෙ කියලා.

කලින් කියපු විදිහට ඇතිවන ව්‍යාවර්තය දිගටම තියෙන කොට තැටිය කැරකෙන වේගය දිගටම වැඩි වෙනවා. ඉතින් මේ විදිහට දිගටම වේගය වැඩිවීම පාලනය කරගන්න තමයි රෝධක චුම්භකය (braking magnet)  (සටහනේ 4)තියෙන්නෙ. මේ චුම්භක ක්ෂේත්‍රය නිසා ඇතිවන ප්‍රතිරෝධී ව්‍යාවර්තය හා දගරවලින් ඇතිවෙන ව්‍යාවර්තය සමතුලිත වන වේගයෙන් තමයි අවසාන වශයෙන් තැටිය කරකැවෙන්නෙ. මේ රෝධක චුම්භකය සීරුමාරු කිරීමෙන් තමයි මීටරයේ සදහන් කරලා තියෙන kWh එකට කරකෙන වට ගනන හදාගන්නෙ. මේකට කියන්නෙ Full Load adjustment කියලා.


දගරදෙක මගින් ඇතිකරන් ක්ෂේත්‍ර වල කලාවෙනස අංශක 90 වෙන්න තමයි මීටර හදන්නෙ. නමුත් ප්‍රායොගික වශයෙන් දගරවල ඇති ප්‍රතිරෝධයන් නිසා මේක කරගන්න අමාරුයි. මෙනිසා ඇතිවන දෝශයන් නිවැරදි කරගන්න තමයි  සීරුමාරු සදහා දගරය (Adjustment Coil) (සටහනේ 6) හා සීරුමාරු සදහා ප්‍රතිරෝධකය (Adjustment Resister) (සටහනේ 7)තියෙන්නෙ. මේකට Power Factor adjustment  කියලා තමයි කියන්නෙ.

පහල පින්තූරයෙන් මේ කොටස් ඇත්තටම මීටරයක් තිබෙන හැටි බලාගන්න.

1. ධාරා දගරය (Current Coil)

2. භ්‍රමන තැටිය (Rotating Disk)

3. රෝධක චුම්භකය (Braking Magnet)

4. යාන්ත්‍රික දර්ශකය (Mechanical Counter)

5. ප්‍රතිරෝධක කම්බිය (Resistive wire for phase angle adjustment)

6. ප්‍රතිරෝධ සීරුමාරු ඇනය (Adjustment screw for phase angle)

7. පූර්න භාර සීරුමාරු ඇනය (Full load adjustment screw)

මේ මීටර සාමාන්‍යයෙන් 2% ට අඩු දෝෂයක් ඇතිවන ලෙස සියලු සීරුමාරු සකස් කරනවා.

නිවැරදිතාවයට බලපාන එක ප්‍රධාන සාදකයක් තම්යි භ්‍රමන තැටිය සවිකර ඇති බෙයාරිම වල ඇති ඝර්ශනය. මේක වැඩියෙන්ම බලපාන්නෙ අඩු භාර තත්වයන් යට තේයි. මේ දෝෂ නිවැරදිකරගන්න වොල්ටීයතා දගරය ලග ලොහ තහඩුවක් මගින් සුලු අමතර චුම්භක ක්ෂේත්‍රයක් සාදා තියෙනෙවා. මේ තහඩුව සීරුමාරු කිරීමෙන් ඝර්ශනය නිසා ඇතිවන දෝෂ මගහරවා ගන්න පුලුවන්. මේකට කියන්නෙ සුලු භාර සීරුමාරුව (Light load adjustment) කියලා. මේක වැඩිපුර තිබ්බොත් භාරයක් නැතිවෙලාවටත් (no load) තැටිය කැරකෙන්න ගන්නවා. ඒ සිද්ධියට කියන්නෙ බඩගෑම (creep) කියලා මෙහෙම වෙන එක නැවතිලා භාරය 20mA  (~5W @230V) පමන ධාරවක් ලබාගන්නා කොට තැටිය කරකැවෙන්න පටන් ගන්න ගානට තමයි සීරුමාරුව තියන්නෙ. එනිසා මේකට Creep adjustment) කියලත් කියනවා.

1. ධාරා දගරය (Current Coil)

2. භ්‍රමන තැටිය (Rotating Disk)

4. යාන්ත්‍රික දර්ශකය (Mechanical Counter)

6. ප්‍රතිරෝධ සීරුමාරු ඇනය (Adjustment screw for phase angle)

7. දැතිරෝද පද්ධතිය (Gear wheel set)
8. වොල්ටීයත දගරය (Voltage Coil, Pressure Coil)
9. සුලු භාර සීරුමාරු ඇනය (Light load (creep) adjustment screw)
10. kWh ම්ටර නියත සටහන (meter constant) (in this meter - 360 rev/kWh)

නිවැරදිව සීරුමාරු කල මීටරයක් කල්යත්ම විවිධ දෝශ ඇතිවෙන්න පුලුවන්. ප්‍රධානම එක තමයි කුණු දූවිලි හා මලබැදීම නිසා ඝර්ශනය වැඩි වීම. එතකොට මීටරය සෙමින් කැරකීම තමයි වෙන්නෙ. ප්‍රතිපලය ඇත්තටම (100kWh) පාවිච්චිකලාට ඊට අඩු අගයක් (95 kWh) මීටරය පෙන්වීමයි.මේ නිසා මේ කුණු දූවිලි බැදීම අඩුකර ගන්න හා සංවෙදී කොටස් නීත්‍යානුකූල නොවන ලෙස වෙනස් කිරීම වලක්වන්න මීටරය හොදින් වසා ඇණ මුද්‍රාතබා තමයි තියෙන්නෙ.

මිශ්‍ර ක්‍රියාකාරී මීටරය


පහල රූපයෙ තියෙන්නෙ මේවගේ මීටරයක්. බැලූබැල්මටම මෙකෙ තියෙන වෙනස තමයි මැද කැරකෙන තැටිය නැති එක. ඒ වෙනුවට තියෙන්නෙ LED එකක්. සාමාන්‍ය මීටර වල තැටිය කරකෙනවා වෙනුවට මේවායෙ වෙන්නෙ මේ LED එක blink වෙන එකයි. පාවිච්චි කරන ක්ෂමතාවය අනුව මේ blink වෙන ශීඝ්‍රතවය වෙනස් වෙනවා.

මේ මීටර වල ප්‍රධාන වශයෙන් ඉහල ස්ථායීතාවයකින්(high stability) යුතු ප්‍රතිරොදයක්(resister), ඉලෙක්ට්‍රොනික පරිපථයක්, ස්ටෙපෙර් මොටරයක්(stepper motor) හා යාන්ත්‍රික ගනින දර්ශකයක් අඩංගු වෙනවා. ප්‍රතිරූධය හරහා වොල්ටීයතවය මගින් තමයි හලන ධාරාව ගනනය කරගන්නෙ. ඊට පස්සෙ වොල්ටීයතවයත් මැනගෙන ඉලෙක්ට්‍රොනික පරිපථය මගින් ක්ෂමතාවය ගනනය කරනු ලබනවා. එමගින් ක්ෂමතාවයට අනුරූප ස්පන්ධයක් (pulse) ස්ටෙප්පර් මෝටරයට ලබාදීමෙන් ඉලක්කම් දර්ශ්කය ගමන් කරවනු ලබනවා. වෙනත් බාහිර ගනක් යන්ත්‍රයකට සම්භන්ධ කිරීම සදහා මේ ස්පන්ධයන් වෙනම ස් ලබාදී තියෙනවා.පහල රූපයෙ මෙහි කැටි සටහනින් එක් එක් කොටස් සම්බන්ධ වෙලා තියෙන විදිහ බලා ගන්න.

මේ තියෙන්නෙ ඇත්තටම මේ වගෙ මීටරයක් ඇතුලත. මෙ මීටර් සංවේදී වෙන්නෙ සක්‍රිය ක්ෂමතාවයට විතරයි. සමාන්‍ය මීටර වලට වඩා නිවරද්තවයෙන් ඉහල යයි සැලකෙනවා.

මම මේ ලිපියෙ ලියුවෙ සාමාන්‍ය නිවෙස් වල පවිච්චි කරන විදුලි මීටරගැන. ඒත් මේ ලිපිය ඉවර කරන්න කලින් කාර්මික වශයෙන් සැපයුම ලබාගන්නා (industrial power) ආයතන ව පාවිච්චි වෙන demand  මීටරය ගැනත් කියන්න ඕනා. 

Peak Demand meter

කලින් ලිපියෙ කිව්වා වගෙ power factor එක අඩු වෙනකොත එකම ක්ෂමතාවය සපයන්න වැඩි ධාරිතාවක් සහිත ජනකයන්ත්‍ර ඕන වෙනවා. ඉතින් විදුලිය වැඩියෙන්ම පාවිච්චිකරන කර්මාන්තශාලා වල මේක පාලනය කරන්න peak demand meter කියලා මීටරයක් සවි කරනවා. මෙකෙන් එම කර්මාන්තශාලාව උපරිම වශයෙන් ලබාගත් දෘශ්‍ය ක්ශමතාවය 

 ( apparent power -VA) 

වගේම  kVAh ත් සටහන් වෙනවා. විදුලිබල මන්දලය මේ පාඨාංක අනුව වෙනමම බිලක් එවනවා.ඉතින් මේ බිල අඩුකරගන්න තමයි. මේ කර්මාන්තශාලා capacitor bank දාල power factor හදන්නෙ. ගෙවල් වල් මේ වගෙ මීටර් හයි කරලා නැතිනිසා power factor හැදුවට බිල අඩුවෙන්නෙ නැහැ.

මීලග කොටසින් මේ බිල අඩුකරන ගැජට් කරනවය කියනදේ සහ ඒ ගැන මගෙ අදහස.

(විශේෂ ස්තුතිය ඡායාරූප ගැනීමෙන් සහායවූ වෙනුර ලක්ෂාන් සහෝදරයාට.)