Bau von Wechselstromzähler

Definition des Energiezählers

Ein Energiezähler, auch als Wattstundenzähler bekannt, ist ein Gerät, das den Stromverbrauch misst.

Hauptkomponenten

Antriebssystem

Die Komponenten dieses Systems sind zwei aus Siliziumstahl gefertigte laminierte Elektromagnete. Der obere Elektromagnet wird Shunt-Magnet genannt und trägt eine Spannungsspule, die aus vielen Windungen dünner Draht besteht. Der untere Elektromagnet wird Serienmagnet genannt und trägt die beiden Stromspulen, die aus wenigen Windungen dickem Draht bestehen. Die Stromspulen sind in Serie mit dem Stromkreis verbunden, und der Laststrom fließt durch sie.

Die Spannungsspule ist an die Netzversorgung angeschlossen und erzeugt ein hohes Verhältnis von Induktivität zu Widerstand. Kupferbänder im unteren Teil des Shunt-Magneten sorgen für reibungsarme Ausgleich, um einen Phasenwinkel von 90 Grad zwischen dem Fluss des Shunt-Magneten und der Netzspannung sicherzustellen.

Bewegungssystem

Wie in der Abbildung zu sehen, befindet sich eine dünne Aluminiumscheibe in der Lücke zwischen den beiden Elektromagneten und ist an einer vertikalen Welle montiert. In der Aluminiumscheibe werden Wirbelströme induziert, wenn sie den Fluss beider Magnete durchschneidet. Als Ergebnis der Interferenz der Wirbelströme und der beiden magnetischen Felder entsteht ein Ablenkmoment in der Scheibe. Wenn Sie Strom verbrauchen, beginnt die Scheibe langsam zu rotieren, und mehrere Umdrehungen der Scheibe zeigen den Stromverbrauch in einem bestimmten Zeitintervall an. Normalerweise wird dies in Kilowattstunden gemessen.

Bremsystem

Der Hauptteil dieses Systems ist ein Permanentmagnet, der Bremsmagnet genannt wird. Er befindet sich in der Nähe der Scheibe, so dass durch die Bewegung der rotierenden Scheibe im Magnetfeld Wirbelströme in ihm induziert werden. Diese Wirbelströme reagieren mit dem Fluss und üben ein Bremsmoment aus, das der Bewegung der Scheibe entgegenwirkt. Die Geschwindigkeit der Scheibe kann durch Änderung des Flusses gesteuert werden.

Registrierungssystem

Wie der Name schon sagt, registriert es die Anzahl der Umdrehungen der Scheibe, die direkt proportional zum verbrauchten Energie in Kilowattstunden ist. Es gibt eine Spindel, die über ein Zahnrad an der Wellenwelle der Scheibe angetrieben wird und die Anzahl der Umdrehungen der Scheibe anzeigt.

Funktionsprinzip des Energiezählers

Das Funktionieren von Einphasen-Induktions-Energiezählern basiert auf zwei grundlegenden Prinzipien:

Rotation einer Aluminiumscheibe

Die Rotation der metallenen Scheibe wird durch zwei Spulen betrieben. Beide Spulen sind so angeordnet, dass eine Spule ein magnetisches Feld proportional zur Spannung erzeugt und die andere Spule ein magnetisches Feld proportional zum Strom. Das Feld, das von der Spannungsspule erzeugt wird, wird um 90° verzögert, so dass Wirbelströme in der Scheibe induziert werden. Die Kraft, die die Scheibe durch die beiden Felder ausübt, ist proportional zum Produkt des augenblicklichen Stroms und der Spannung in den Spulen.

Diese Wechselwirkung führt dazu, dass eine leichte Aluminiumscheibe in einer Luftlücke rotiert. Wenn keine Stromversorgung vorhanden ist, muss die Scheibe stoppen. Ein Permanentmagnet wirkt als Bremse, die der Rotation der Scheibe entgegenwirkt und ihre Geschwindigkeit mit dem Stromverbrauch ausbalanciert.

Anordnung zur Zählung und Anzeige des verbrauchten Energie

In diesem System werden die Umdrehungen der Schwimmerscheibe gezählt und dann im Zählerfenster angezeigt. Die Aluminiumscheibe ist mit einer Spindel verbunden, die ein Zahnrad hat. Dieses Zahnrad treibt das Register an, und die Umdrehungen der Scheibe werden gezählt und auf dem Register angezeigt, das eine Reihe von Ziffernblättern hat, wobei jedes Ziffernblatt eine einzelne Ziffer darstellt.

Es gibt ein kleines Anzeigefenster vor dem Zähler, das die Menge des verbrauchten Energie mit Hilfe der Ziffernblätter anzeigt. Am zentralen Stab des Shunt-Magneten befindet sich ein Kupferschattierungsring. Um den Phasenwinkel zwischen dem vom Shunt-Magnet erzeugten Fluss und der Netzspannung auf etwa 90 Grad zu bringen, sind kleine Anpassungen am Platz des Rings erforderlich.