Výstavba měřiče střídavého proudu

Definice měřiče energie

Měřič energie, také známý jako wattometr, je zařízení, které měří spotřebu elektrické energie.

Hlavní komponenty

Pohonný systém

Složky tohoto systému jsou dva elektromagnety s válcováním z křemenité oceli. Horní elektromagnet se nazývá shunt magnet a nese cívku napětí složenou z mnoha otáček tenkého drátu. Dolní elektromagnet se nazývá sériový magnet a nese dvě cívky proudu složené z několika otáček tlustého drátu. Cívky proudu jsou připojeny v sérii s obvodem a proud prochází tímto obvodem.

Cívka napětí je připojena k síťovému napájení, což vytváří vysoký poměr induktance k odporu. Měděné pásky v dolní části shunt magnetu poskytují frikční kompenzaci, což zajišťuje fázový úhel 90 stupňů mezi tokem shunt magnetu a síťovým napětím.

Pohyblivý systém

Jak vidíte na obrázku, mezi oběma elektomagnety je umístěn tenký hliníkový disk, který je montován na svislém hřídeli. V hliníkovém disku jsou vyvolány vířivé proudy, když disk protíná tok vygenerovaný oběma magnety. Důsledkem interferenci vířivých proudů a dvou magnetických polí je vznik odklonového momentu v disku. Jak začnete spotřebovávat energii, disk pomalu začne otáčet a počet otáček disku zobrazuje spotřebu energie v daném časovém intervalu. Obvykle se měří v kilowattodinech.

Brzdící systém

Hlavní součástí tohoto systému je trvalý magnet nazývaný brzdící magnet. Nachází se poblíž disku, aby byly v něm vyvolány vířivé proudy pohybem otáčejícího se disku v magnetickém poli. Tyto vířivé proudy reagují s tokem a vytvářejí brzdící moment, který brání pohybu disku. Rychlost disku lze ovládat změnou toku.

Zaznamňovací systém

Jak naznačuje jeho název, zaznamenává počet otáček disku, který je úměrný spotřebované energii přímo v kilowattodinech. Existuje hřídel disku, který je poháněn ozubením na hřídeli disku a ukazuje počet otáček, které disk ušel.

Princip fungování měřiče energie

Fungování jednofázových indukčních měřičů energie je založeno na dvou hlavních principích:

Otáčení hliníkového disku

Otáčení kovového disku je řízeno dvěma cívkami. Oba cívky jsou uspořádány tak, že jedna cívka vytváří magnetické pole úměrné napětí a druhá cívka vytváří magnetické pole úměrné proudu. Pole vytvořené cívkou napětí je zpožděno o 90°, aby byly v disku vyvolány vířivé proudy. Síla působící na disk z obou polí je úměrná součinu okamžitého proudu a napětí v cívkách.

Tato interakce způsobí, že lehký hliníkový disk se otáčí ve vzduchovém prostoru. Když není přítomno napájení, disk musí zastavit. Trvalý magnet slouží jako brzda, která brání otáčení disku a vyrovnává jeho rychlost s spotřebou energie.

Rozvržení počítání a zobrazení spotřebované energie

V tomto systému jsou otáčky plovoucího disku spočítány a pak zobrazeny v okénku měřiče. Hliníkový disk je spojen s hřídelem, který má ozubení. Toto ozubení pohání registr a otáčky disku jsou spočítány a zobrazeny na registru, který má sérii ciferníků a každý ciferník představuje jednu číslici. 

Na přední straně měřiče je malé okénko, které zobrazuje hodnotu spotřebované energie pomocí ciferníků. Na středním rameni shunt magnetu je měděný stínovací prstenec. Aby byl fázový úhel mezi tokem generovaným shunt magnetem a síťovým napětím přibližně 90°, jsou potřeba malé úpravy pozice prstence.