Construcció de comptador d'energia CA

Definició de comptador d'energia

Un comptador d'energia, també conegut com a comptador de watthores, és un dispositiu que mesura el consum d'energia elèctrica.

Components principals

Sistema propulsor

Els components d'aquest sistema són dos electroímans laminats de ferro-silici. L'electroímà superior es denomina electroímà de derivació i porta una bobina de tensió formada per moltes voltes de fil fin. L'electroímà inferior es denomina electroímà en sèrie i porta dues bobines de corrent formades per poques voltes de fil gros. Les bobines de corrent estan connectades en sèrie amb el circuit i la corrent de càrrega passa a través d'elles.

La bobina de tensió es connecta a la xarxa d'abastament, produint un rati de inductància a resistència elevat. Les bandes de cobre a la part inferior de l'electroímà de derivació proporcionen compensació friccional, assegurant un angle de fase de 90 graus entre el flux de l'electroímà de derivació i la tensió d'abastament.

Sistema mòbil

Com podeu veure en la figura, hi ha un disc d'alumini fin situat a la ranura entre els dos electroímans i muntat en un eix vertical. Es produeixen corrents de Foucault al disc d'alumini quan talla el flux generat per tots dos electroímans. Com a resultat de la interferència de les corrents de Foucault i els dos camps magnètics, es constitueix un moment deflectori al disc. Quan comenceu a consumir energia, el disc comença a girar lentament i diverses rotacions del disc mostren el consum d'energia en un interval de temps específic. Normalment, es mesura en quilowatthores.

Sistema de frenat

La part principal d'aquest sistema és un electroímà permanent anomenat electroímà de frenat. Està situat a prop del disc de manera que es produeixen corrents de Foucault a causa del moviment del disc rotatori a través del camp magnètic. Aquesta corrent de Foucault reacciona amb el flux i exerceix un moment de frenat que oposa el moviment del disc. La velocitat del disc es pot controlar canviant el flux.

Sistema de registre

Com el seu nom indica, registra el nombre de rotacions del disc, que és proporcional a l'energia consumida directament en quilowatthores. Hi ha un fusell de disc que està impulsat per una roda dentada en l'eix del disc i indica el nombre de vegades que el disc s'ha girat.

Principi de funcionament del comptador d'energia

El funcionament dels comptadors d'energia de tipus inducció monofàsica es basa en dos principis fonamentals:

Rotació d'un disc d'alumini

La rotació del disc metàl·lic és operada per dues bobines. Totes dues bobines estan disposades de manera que una bobina produeix un camp magnètic proporcional a la tensió i l'altra bobina crea un camp magnètic proporcional a la corrent. El camp produït per la bobina de tensió es retarda 90 graus per tal d'induir corrents de Foucault al disc. La força exercida sobre el disc pels dos camps és proporcional al producte de la corrent i la tensió immediates en les bobines.

Aquesta interacció fa girar un lleuger disc d'alumini en una ranura d'aire. Quan no hi ha subministrament d'energia, el disc ha de parar. Un electroímà permanent actua com a fren, oponent-se a la rotació del disc i equilibrant la seva velocitat amb el consum d'energia.

Disposició de comptatge i visualització de l'energia consumida

En aquest sistema, les rotacions del disc flotant s'han comptat i després mostrat a la finestra del comptador. El disc d'alumini està connectat a un fusell que té una roda dentada. Aquesta roda dentada impulsa el registre i les revolucions del disc s'han comptat i mostrat en el registre, que té una sèrie de quadrants i cada quadrant representa un sol dígit. 

Hi ha una petita finestra de visualització a la part frontal del comptador que mostra la lectura de l'energia consumida amb l'ajuda dels quadrants. Hi ha un anell de sombreig de cobre al llarg central de l'electroímà de derivació. Per fer que l'angle de fase entre el flux produït per l'electroímà de derivació i la tensió d'abastament sigui d'uns 900 graus, calen petits ajustos en la posició de l'anell.