Energiemesser mit Phasenverschiebungseinrichtungen

Energiezähler-Definition

Ein Energiezähler ist ein Gerät, das den Verbrauch von elektrischer Energie misst.

Phasenverschiebung in Energiezählern

Bei induktiven Energiezählern sollte die Drehgeschwindigkeit der Leistung entsprechen, indem der Phasenwinkel zwischen der Netzspannung und dem Fluss des Druckspulens bei 90 Grad gehalten wird. In der Realität beträgt dieser Winkel etwas weniger als 90 Grad. Phasenverschiebungsregelungsvorrichtungen helfen, diesen Phasenwinkel zu korrigieren. Betrachten wir dazu die nebenstehende Abbildung:

In der Abbildung wird eine weitere Spule, die sogenannte Phasenverschiebungsspule, auf dem zentralen Stab eingeführt, mit Windungen, die N betragen. Wenn die Netzspannung an die Druckspule gegeben wird, erzeugt sie einen Fluss F, der sich in Fp und Fg aufteilt. Der Fp-Fluss schneidet die bewegliche Scheibe und verbindet sich mit der Phasenverschiebungsspule, wodurch eine Spannung El induziert wird, die Fp um 90 Grad nachfolgt. 

Der Strom Il folgt Fl ebenfalls um 90 Grad, und die Phasenverschiebungsspule erzeugt den Fluss Fl. Der resultierende Fluss, der die Scheibe durchschneidet, kombiniert Fl und Fp, was mit dem resultierenden magnetischen Feld der Phasenverschiebung oder Schattierungsspule übereinstimmt. Das magnetische Feld der Schattierungsspule kann auf zwei Arten angepasst werden:

• Durch Anpassung des elektrischen Widerstands.

• Durch Anpassung der Schattierungsbänder.

Lassen Sie uns diese Punkte im Detail besprechen:

Anpassung des Spulenwiderstands:

Wenn der elektrische Widerstand der Spule hoch ist, ist der Strom gering, was den mmf-Wert der Spule und den Phasenversatzwinkel verringert. Durch die Verwendung dickerer Draht in den Spulen kann der Widerstand reduziert und der Phasenversatzwinkel angepasst werden. Die Anpassung des elektrischen Widerstands ändert den Phasenversatzwinkel indirekt.

Durch die Anpassung der Schattierungsbänder nach oben und unten auf dem zentralen Stab können wir den Phasenversatzwinkel anpassen, da wenn wir die Schattierungsbänder nach oben verschieben, sie mehr Fluss umarmen, wodurch die induzierte Spannung zunimmt und somit auch der mmf-Wert mit dem Zunahme des Phasenversatzwinkels. 

Wenn wir die Schattierungsbänder nach unten verschieben, umarmen sie weniger Fluss, wodurch die induzierte Spannung abnimmt und somit auch der mmf-Wert mit dem Abnehmen des Phasenversatzwinkels. So können wir durch die Anpassung der Position der Schattierungsbänder den Phasenversatzwinkel anpassen.

Reibungskompensation

Um Reibung zu kompensieren, wird eine kleine Kraft in Richtung der Drehung der Scheibe ausgeübt, die unabhängig von der Last sein sollte, um genaue Messungen bei leichten Lasten zu gewährleisten. Überkompensation kann Kriechen verursachen, definiert als die kontinuierliche Drehung der Scheibe durch die Energisierung der Druckspule ohne Strom in der Stromspule. 

Um Kriechen zu verhindern, werden zwei Löcher gegeneinander auf der Scheibe gebohrt, was den Wirbelstrompfad verzerren. Dies verschiebt das Zentrum der Wirbelstrompfade von C nach C1, wodurch ein magnetisches Pol an C1 entsteht. Die Scheibe wird kriechen, bis das Loch den Rand des Pols erreicht, wo die Drehung durch die entgegengesetzte Drehmoment gestoppt wird.

Überlastkompensation

Unter Lastbedingungen bewegt sich die Scheibe kontinuierlich, wodurch eine dynamisch induzierte Spannung aufgrund der Drehung erzeugt wird. Diese Spannung erzeugt Wirbelströme, die mit dem Serienmagnetfeld interagieren, um ein Bremsmoment zu erzeugen. Dieses Bremsmoment, das proportional zum Quadrat des Stroms ist, nimmt zu und wirkt gegen die Drehung der Scheibe.

Um dieses selbstbremsende Moment zu vermeiden, wird die Vollastgeschwindigkeit der Scheibe niedrig gehalten. Fehler in Einphasen-Energiezählern werden sowohl durch das Antriebssystem als auch durch das Bremssystem verursacht und können wie folgt getrennt werden:

Fehler durch das Antriebssystem

• Fehler aufgrund eines asymmetrischen magnetischen Kreises:Wenn der magnetische Kreis nicht symmetrisch ist, entsteht ein Antriebsmoment, wodurch der Zähler kriecht.

• Fehler aufgrund eines falschen Phasenwinkels:Wenn es keinen angemessenen Phasenunterschied zwischen den verschiedenen Phasoren gibt, führt dies zu einer unzureichenden Drehung der Scheibe. Ein falscher Phasenwinkel ist auf eine fehlerhafte Phasenverschiebung, Temperaturabhängige Widerstandsänderungen oder eine abnormale Frequenz der Netzspannung zurückzuführen.

• Fehler aufgrund eines falschen Flusswerts:Es gibt mehrere Gründe für einen falschen Flusswert, wobei die Hauptgründe abnorme Werte von Strom und Spannung sind.