بناء عداد الطاقة المتناوبة

تعريف عداد الطاقة

عداد الطاقة، المعروف أيضًا باسم عداد الكيلوواط ساعة، هو جهاز يقيس استهلاك الطاقة الكهربائية.

العناصر الرئيسية

نظام الدفع

يتكون هذا النظام من مغناطيسين كهرومغناطيسيين مصنوعين من صلب السيليكون. المغناطيس العلوي يسمى المغناطيس الشعاعي ويحمل ملف الجهد الذي يتكون من العديد من اللفات من الأسلاك الرقيقة. المغناطيس السفلي يسمى المغناطيس التسلسلي ويحمل ملفي التيار المكونين من قليل من اللفات من الأسلاك السميك. يتم توصيل ملفات التيار بالتسلسل مع الدائرة وتمر عبرها تيار الحمل.

يتم توصيل ملف الجهد بالتيار الكهربائي الرئيسي، مما ينتج نسبة عالية بين الحث والمقاومة. تقدم الأشرطة النحاسية في الجزء السفلي من المغناطيس الشعاعي تعويضًا للمقاومة، مما يضمن وجود زاوية طور 90 درجة بين شدة المغناطيس الشعاعي وتوتر التغذية.

نظام الحركة

كما ترى في الشكل، هناك قرص رقيق من الألومنيوم موضوع في الفجوة بين المغناطيسين الكهرومغناطيسيين ومثبت على عمود رأسي. تُستدعي التيارات الدوامية في قرص الألومنيوم عندما يقطع المجال المغناطيسي المنتج من المغناطيسين. نتيجة للتدخل بين التيارات الدوامية والمجالين المغناطيسيين، يتكون عزم دوران في القرص. عند بدء استهلاك الطاقة، يبدأ القرص في الدوران ببطء ويظهر عدة دورات للقرص استهلاك الطاقة خلال فترة زمنية معينة. عادةً ما يتم قياسه بوحدة الكيلوواط ساعة.

نظام الفرملة

الجزء الرئيسي من هذا النظام هو مغناطيس دائم يسمى مغناطيس الفرملة. يتم وضعه بالقرب من القرص بحيث تُستدعي التيارات الدوامية فيه بسبب حركة القرص الدوارة عبر المجال المغناطيسي. هذه التيارات الدوامية تتفاعل مع المجال وتقوم بإنتاج عزم فرملة يعارض حركة القرص. يمكن التحكم في سرعة القرص عن طريق تغيير المجال.

نظام التسجيل

كما يشير اسمه، يقوم هذا النظام بتسجيل عدد دورات القرص والتي تكون متناسبة مع الطاقة المستهلكة مباشرة بوحدة الكيلوواط ساعة. يوجد عمود قرص مرتبط بترس على عمود القرص ويوضح عدد المرات التي دارت فيها القرص.

مبدأ عمل عداد الطاقة

يعتمد عمل عدادات الطاقة ذات المرحلة الواحدة على نوع الاستقراء على مبادئ أساسية اثنين:

دوران قرص الألومنيوم

يتم تشغيل دوران القرص المعدني بواسطة ملفين. يتم ترتيب كل ملف بحيث ينتج أحد الملفين مجالًا مغناطيسيًا متناسبًا مع الجهد والأخر ينتج مجالًا مغناطيسيًا متناسبًا مع التيار. يتم تأخير المجال المغناطيسي الناتج من ملف الجهد بمقدار 90 درجة حتى يتم استدعاء التيارات الدوامية في القرص. القوة المبذولة على القرص بواسطة المجالين متناسبة مع ناتج التيار الفوري والجهد في الملفات.

هذه التفاعل يسبب دوران قرص الألومنيوم الخفيف في فجوة الهواء. عندما لا يكون هناك تغذية كهربائية، يجب أن يتوقف القرص. يعمل المغناطيس الدائم كفرملة، يعارض دوران القرص ويوازن سرعته مع استهلاك الطاقة.

ترتيب العد والإظهار لاستهلاك الطاقة

في هذا النظام، يتم عد دوران القرص العائم ومن ثم إظهاره في نافذة العداد. القرص الألومنيوم مرتبط بعمود يحتوي على ترس. يقوم هذا الترس بتشغيل السجل ويدور القرص ويتم عده وإظهاره على السجل الذي يحتوي على سلسلة من الأقراص وكل قرص يمثل رقمًا واحدًا. 

هناك نافذة عرض صغيرة في مقدمة العداد تعرض قراءة استهلاك الطاقة بمساعدة الأقراص. يوجد حلقة ظلال نحاسية في الوتد الأوسط للمغناطيس الشعاعي. لجعل زاوية الطور بين شدة المغناطيس الشعاعي وجهد التغذية حوالي 90 درجة، يتطلب ذلك ضبطًا صغيرًا في مكان الحلقة.