انواع عداد الكهرباء،وطرق تقليل الاستهلاك

الكهرباء هي من أهم مصادر الطاقة في عصرنا الحديث، فهي تستخدم في مختلف المجالات والأنشطة البشرية، من الإضاءة والتدفئة والتبريد إلى التواصل والإنتاج والترفيه. لذلك، فإن قياس استهلاك الكهرباء وفرض رسوم عليه يعد من المهام الضرورية لضمان توفير خدمة كهربائية مستقرة ومناسبة للمستهلكين والمزودين على حد سواء. ولهذا الغرض، يتم استخدام أجهزة تسمى عدادات الكهرباء، التي تعمل على تسجيل كمية الطاقة الكهربائية التي يستهلكها المشترك خلال فترة زمنية محددة.

عداد الكهرباء

عداد الكهرباء هو جهاز يستخدم لقياس كمية الطاقة الكهربائية التي يستهلكها المشترك خلال فترة زمنية محددة، ويعرض هذه الكمية بوحدة تسمى كيلووات ساعة (kWh)، وهي تعادل استهلاك 1000 وات من الطاقة لمدة ساعة واحدة. عدادات الكهرباء تساعد على تحديد قيمة الفاتورة التي يجب دفعها لمزود الخدمة، وتساعد أيضا على مراقبة وتقليل استهلاك الطاقة والحفاظ على البيئة.عدادات الكهرباء تتصل بالشبكة الكهربائية عن طريق أسلاك تسمى أطراف التوصيل، وتحتوي على عناصر تسمى ملفات التيار والجهد، التي تولد قوى كهرومغناطيسية تؤثر على عنصر آخر يسمى قرص المحرك، والذي يدور بسرعة تتناسب مع قوة التيار والجهد. على قرص المحرك يوجد مؤشر يسجل عدد اللفات التي يقوم بها، وبالتالي يحسب كمية الطاقة المستهلكة. هذا هو المبدأ الأساسي لعمل عدادات الكهرباء الكهروميكانيكية، التي تعتبر من أقدم وأشهر أنواع عدادات الكهرباء.

ولكن مع تطور التكنولوجيا، ظهرت أنواع جديدة من عدادات الكهرباء، مثل العدادات الإلكترونية والعدادات الذكية، التي تستخدم مبادئ إلكترونية وبرمجية لقياس وعرض استهلاك الطاقة بشكل أكثر دقة وسهولة. هذه الأنواع من عدادات الكهرباء تستخدم شاشات رقمية لإظهار قيمة الاستهلاك، وتستخدم أجهزة إرسال واستقبال للتواصل مع مزود الخدمة عن بُعد، وتستخدم أنظمة حاسوبية لتخزين وتحليل بيانات الاستهلاك.

أساسيات عمل عداد الكهرباء

لفهم أساسيات عمل عداد الكهرباء، يجب أن نعرف بعض المصطلحات والمفاهيم الكهربائية، مثل:

التيار الكهربائي: هو حركة الإلكترونات في موصل كهربائي، ويقاس بوحدة تسمى أمبير (A).
الجهد الكهربائي: هو قوة دفع الإلكترونات في موصل كهربائي، ويقاس بوحدة تسمى فولت (V).
المقاومة الكهربائية: هي مقاومة الموصل لحركة الإلكترونات فيه، وتقاس بوحدة تسمى أوم (Ω).
الطاقة الكهربائية: هي قدرة المصدر الكهربائي على إنتاج أو استهلاك التيار والجهد، وتقاس بوحدة تسمى وات (W).
قانون أوم: هو قانون فيزيائي يربط بين التيار والجهد والمقاومة في دائرة كهربائية، وينص على أن التيار يساوي حاصل قسمة الجهد على المقاومة، أي I = V / R.
قانون جول: هو قانون فيزيائي يحدد كمية الحرارة التي تنتج من مرور تيار كهربائي في مقاومة، وينص على أن الحرارة تساوي حاصل ضرب التيار في المقاومة في زمن المرور، أي Q = I * R * t.

على ضوء هذه المصطلحات والمفاهيم، يمكننا شرح أساسيات عمل عداد الكهرباء بالخطوات التالية:

يتصل عداد الكهرباء بالشبكة الكهربائية عن طريق أسلاك تسمى أطراف التوصيل، والتي تنقل التيار والجهد من المصدر إلى المستهلك.
يحتوي عداد الكهرباء على عناصر تسمى ملفات التيار والجهد، والتي تولد قوى كهرومغناطيسية تؤثر على عنصر آخر يسمى قرص المحرك.
قرص المحرك هو عبارة عن قرص معدني يدور حول محوره بسبب تأثير القوى الكهرومغناطيسية، وسرعة دورانه تتناسب مع قوة التيار والجهد في الشبكة الكهربائية.
على قرص المحرك يوجد مؤشر يسجل عدد اللفات التي يقوم بها، وبالتالي يحسب كمية الطاقة المستهلكة بوحدة الكيلووات ساعة، وذلك بحساب حاصل ضرب الطاقة الكهربائية في الزمن، أي E = P * t.
يعرض عداد الكهرباء قيمة الاستهلاك على شاشة تسمى لوحة العداد، والتي تحتوي على أرقام تمثل كمية الطاقة المستهلكة بالكيلووات ساعة، وتسمى أيضا رقم العداد.

هذا هو المبدأ الأساسي لعمل عدادات الكهرباء الكهروميكانيكية، التي تعتبر من أقدم وأشهر أنواع عدادات الكهرباء. ولكن مع تطور التكنولوجيا، ظهرت أنواع جديدة من عدادات الكهرباء، مثل العدادات الإلكترونية والعدادات الذكية، التي تستخدم مبادئ إلكترونية وبرمجية لقياس وعرض استهلاك الطاقة بشكل أكثر دقة وسهولة.

أنواع عدادات الكهرباء

حسب طريقة القياس

عدادات الكهرباء تنقسم إلى أنواع مختلفة حسب طريقة القياس التي تستخدمها لحساب استهلاك الطاقة، وهذه الأنواع هي:

عدادات كهروميكانيكية: هي أقدم وأشهر نوع من عدادات الكهرباء، وتعتمد على مبدأ توليد قوى كهرومغناطيسية من ملفات التيار والجهد، والتي تؤثر على قرص معدني يدور حول محوره بسرعة تتناسب مع قوة التيار والجهد. على قرص المحرك يوجد مؤشر يسجل عدد اللفات التي يقوم بها، وبالتالي يحسب كمية الطاقة المستهلكة بالكيلووات ساعة. يعرض عداد الكهرباء قيمة الاستهلاك على شاشة تسمى لوحة العداد، والتي تحتوي على أرقام تمثل كمية الطاقة المستهلكة بالكيلووات ساعة، وتسمى أيضا رقم العداد. هذا النوع من عدادات الكهرباء يتميز ببساطته وثباته وصلابته، لكنه يعاني من بعض المشاكل، مثل احتمالية حدوث خطأ في قراءة أو تلاعب في رقم العداد، أو احتمالية حدوث انخفاض في دوران قرص المحرك بسبب التآكل أو التلف أو التأثيرات المغناطيسية.
عدادات إلكترونية: هي نوع حديث من عدادات الكهرباء، وتستخدم مبادئ إلكترونية لقياس استهلاك الطاقة بشكل أكثر دقة وسرعة. هذا النوع من عدادات الكهرباء يستخدم دائرة إلكترونية تحول التيار والجهد إلى إشارات رقمية، وتستخدم متحولات أو مستشعرات لزيادة دقة الإشارات. ثم تستخدم معالج إلكتروني لحساب كمية الطاقة المستهلكة بالكيلووات ساعة، وتستخدم شاشة رقمية لعرض قيمة الاستهلاك. هذا النوع من عدادات الكهرباء يتميز بدقته وسرعته وقدرته على قياس أنواع مختلفة من التيارات، مثل التيار المتناوب أو التيار المستمر أو التيار المتغير. لكنه يعاني من بعض المشاكل، مثل احتمالية حدوث خلل في الدائرة الإلكترونية أو تأثرها بالحرارة أو الرطوبة أو التدخلات الكهرومغناطيسية.
عدادات ذكية: هي نوع متطور من عدادات الكهرباء، وتستخدم مبادئ إلكترونية وبرمجية لقياس وعرض وتحليل وإرسال استهلاك الطاقة بشكل آلي وذكي. هذا النوع من عدادات الكهرباء يستخدم نفس المبدأ الإلكتروني لقياس استهلاك الطاقة بالكيلووات ساعة، لكنه يضيف إليه قدرات حاسوبية واتصالية تجعله قادرا على تخزين بيانات الاستهلاك في ذاكرة داخلية، وتحليل هذه البيانات ببرامج خاصة، وإرسال هذه البيانات إلى مزود الخدمة عن بُعد عبر شبكات لاسلكية أو خطوط هاتفية أو كابلات ألياف ضوئية. هذا النوع من عدادات الكهرباء يتميز بذكائه وفعاليته وقدرته على تقديم خدمات متعددة، مثل تحديث قيمة الفاتورة في الوقت الحقيقي، أو إشعار المشترك بالأحمال الزائدة أو التسربات أو الانقطاعات، أو تحسين جودة واستقرار التيار. لكنه يعاني من بعض المشاكل، مثل احتمالية حدوث اختراق أو تجسس أو تشويش على بيانات الاستهلاك، أو احتمالية حدوث تغير في سعر الطاقة حسب الزمان والمكان.

حسب نظام التوصيل

عدادات أحادية الطور: هي نوع من عدادات الكهرباء التي تستخدم لقياس استهلاك الطاقة في المنازل والمحال والأجهزة التي تعمل بتيار متناوب أحادي الطور، والذي يتكون من خط واحد للتيار وخط واحد للجهد. هذا النوع من عدادات الكهرباء يتصل بالشبكة الكهربائية عن طريق طرفين فقط، أحدهما يسمى طرف التغذية (L)، والآخر يسمى طرف التأريض (N). هذا النوع من عدادات الكهرباء يتميز بسهولة تركيبه وصغر حجمه وانخفاض سعره، لكنه يعاني من قلة قدرته وانخفاض كفاءته.
عدادات ثلاثية الطور: هي نوع من عدادات الكهرباء التي تستخدم لقياس استهلاك الطاقة في المصانع والآلات التي تعمل بتيار متناوب ثلاثي الطور، والذي يتكون من ثلاث خطوط للتيار وثلاث خطوط للجهد. هذا النوع من عدادات الكهرباء يتصل بالشبكة الكهربائية عن طريق أربعة أو خمسة أطراف، ثلاثة منها يسمى أطراف التغذية (L1, L2, L3)، وواحد أو اثنان منها يسمى أطراف التأريض (N, PE). هذا النوع من عدادات الكهرباء يتميز بزيادة قدرته وزيادة كفاءته وانخفاض فقده، لكنه يعاني من صعوبة تركيبه وزيادة حجمه وارتفاع سعره.
عدادات بمحولات تيار: هي نوع خاص من عدادات الكهرباء التي تستخدم لقياس استهلاك الطاقة في الشبكات الكهربائية ذات التيار العالي والجهد العالي، والتي تتجاوز قدرة عدادات الكهرباء العادية. هذا النوع من عدادات الكهرباء يستخدم أجهزة تسمى محولات تيار، والتي تعمل على تقليل قيمة التيار والجهد إلى قيمة مناسبة للقياس بواسطة عداد الكهرباء. هذا النوع من عدادات الكهرباء يتميز بقدرته على قياس استهلاك الطاقة في الشبكات الكهربائية ذات المستوى العالي، لكنه يعاني من تعقيد تركيبه وتكلفته وضرورة معايرته.

حسب نظام الشحن

عدادات مسبوقة الدفع: هي نوع من عدادات الكهرباء التي تتطلب من المشترك شحن رصيده بمبلغ مالي معين قبل استخدام الخدمة، وتقوم بخصم قيمة استهلاك الطاقة من رصيده بشكل مستمر حتى ينفذ. هذا النوع من عدادات الكهرباء يستخدم بطاقات ذكية أو رموز رقمية أو أجهزة إلكترونية لإجراء عملية الشحن والخصم. هذا النوع من عدادات الكهرباء يتميز بسهولة التحكم في استهلاك الطاقة والإدارة المالية، لكنه يعاني من احتمالية حدوث انقطاع في الخدمة في حال نفاد رصيد المشترك أو فقده لوسيلة الشحن.
عدادات لاحقة الدفع: هي نوع من عدادات الكهرباء التي تسمح للمشترك باستخدام الخدمة دون دفع مقابل مسبق، وتقوم بإصدار فاتورة شهرية أو دورية تحتوي على قيمة استهلاك الطاقة خلال فترة محددة. هذا النوع من عدادات الكهرباء يستخدم نظام إلكتروني أو ذكي لإرسال بيانات استهلاك المشترك إلى مزود الخدمة عن بُعد، أو يستخدم موظف يقوم بزيارة المشترك وقراءة رقم عداده. هذا النوع من عدادات الكهرباء يتميز بضمان استمرارية الخدمة والثقة بين المشترك والمزود، لكنه يعاني من احتمالية حدوث خطأ في قراءة أو حساب أو تحصيل قيمة الفاتورة.

بعض التوصيات لتقليل استهلاك الكهرباء

الكهرباء هي مورد ضروري ومهم للحياة العصرية، ولكن استهلاكها بشكل مفرط وغير مدروس يؤدي إلى تضييع الطاقة وزيادة التكاليف والتأثيرات السلبية على البيئة. لذلك، يجب علينا اتباع بعض التوصيات والنصائح لترشيد استهلاك الكهرباء وتخفيض قيمة الفاتورة، ومن هذه التوصيات:

استخدام الأجهزة الموفرة للطاقة: يجب عند شراء أي جهاز كهربائي، مثل التكييف أو الثلاجة أو الغسالة أو المكواة، أن نختار الأجهزة التي تحمل بطاقة كفاءة الطاقة، والتي تعبر عن مستوى استهلاك الجهاز للكهرباء بحروف من A إلى G، حيث تعني A أقل استهلاك وG أعلى استهلاك. هذه الأجهزة تستخدم تقنيات حديثة تساعد على تقليل فقد الطاقة وزيادة الأداء.
إطفاء الأجهزة عند عدم الحاجة: يجب أن نعتاد على إطفاء الأجهزة التي لا نستخدمها في الوقت الحالي، مثل الإضاءة أو المروحة أو التلفزيون أو الحاسوب، وعدم تركها في وضعية الانتظار (standby)، فهذا يساعد على توفير كمية كبيرة من الكهرباء. كما يجب فصل المحولات والشواحن من المقابس عند عدم استخدامها، فهي تستمر في استهلاك طاقة بسيطة.
ضبط درجات الحرارة: يجب أن نضبط درجات الحرارة في الأجهزة التي تستخدم التبريد أو التسخين، مثل التكييف أو الثلاجة أو السخان أو المكواة، بحيث تكون مناسبة للاستخدام ولا تزيد عن حاجتنا. فمثلاً، يُفضل ضبط درجة حرارة التكييف على 25 درجة مئوية، وضبط درجة حرارة الثلاجة بين 3 إلى 5 درجات مئوية، وضبط درجة حرارة السخان بين 50 إلى 60 درجة مئوية. هذا يساعد على تقليل استهلاك الأجهزة للطاقة وتحسين كفاءتها.
استغلال ضوء الشمس: يجب أن نستغل ضوء الشمس في إضاءة المنزل خلال ساعات النهار، بفتح الستائر والشبابيك والأبواب، وعدم استخدام المصابيح إلا في حالات الضرورة. كما يجب أن نستخدم السخانات الشمسية لتسخين المياه، فهي تعتمد على طاقة مجانية ومتجددة وصديقة للبيئة.
استخدام المصابيح الموفرة: يجب أن نستبدل المصابيح التقليدية بالمصابيح الموفرة للطاقة، مثل المصابيح الفلورية أو المصابيح الصمامية، فهذه المصابيح تستهلك كمية أقل من الكهرباء وتعطي إضاءة أكثر وتدوم لفترة أطول. كما يجب أن ننظف المصابيح بشكل دوري لزيادة شدة الإضاءة وتقليل الحاجة لاستخدام عدد أكبر منها.