Construcción de Contador de Energía AC

Definición de Contador de Energía

Un contador de energía, también conocido como medidor de vatios-hora, es un dispositivo que mide el consumo de energía eléctrica.

Componentes Principales

Sistema Motriz

Los componentes de este sistema son dos electroimanes laminados de acero silicio. El electroimán superior se llama electroimán de derivación y lleva una bobina de tensión compuesta por muchas vueltas de alambre fino. El electroimán inferior se llama electroimán en serie y lleva las dos bobinas de corriente compuestas por pocas vueltas de alambre grueso. Las bobinas de corriente están conectadas en serie con el circuito y la corriente de carga pasa a través de ellas.

La bobina de tensión se conecta a la red de suministro, produciendo una alta relación de inductancia a resistencia. Las bandas de cobre en la parte inferior del electroimán de derivación proporcionan compensación por fricción, asegurando un ángulo de fase de 90 grados entre el flujo magnético del electroimán de derivación y el voltaje de suministro.

Sistema Móvil

Como se puede ver en la figura, hay un disco delgado de aluminio colocado en el espacio entre los dos electroimanes y montado en un eje vertical. Se inducen corrientes de Foucault en el disco de aluminio cuando corta el flujo producido por ambos imanes. Como resultado de la interferencia de las corrientes de Foucault y los dos campos magnéticos, se constituye un par de desvío en el disco. A medida que comienza a consumir energía, el disco comienza a girar lentamente y varias rotaciones del disco muestran el consumo de energía en un intervalo de tiempo específico. Normalmente, se mide en kilovatios-hora.

Sistema de Frenado

La parte principal de este sistema es un imán permanente llamado imán de freno. Está ubicado cerca del disco para que se induzcan corrientes de Foucault en él debido al movimiento del disco giratorio a través del campo magnético. Esta corriente de Foucault reacciona con el flujo y ejerce un par de frenado que se opone al movimiento del disco. La velocidad del disco se puede controlar cambiando el flujo.

Sistema de Registro

Como su nombre lo indica, registra el número de rotaciones del disco, que es proporcional a la energía consumida directamente en kilovatios-hora. Hay un eje de disco que es accionado por un engranaje en el eje del disco e indica el número de veces que el disco ha girado.

Principio de Funcionamiento del Contador de Energía

El funcionamiento de los contadores de energía de tipo inducción monofásico se basa en dos principios fundamentales:

Rotación de un Disco de Aluminio

La rotación del disco metálico se opera mediante dos bobinas. Ambas bobinas están dispuestas de tal manera que una produce un campo magnético proporcional al voltaje y la otra crea un campo magnético proporcional a la corriente. El campo producido por la bobina de voltaje está retrasado 90° para que se induzcan corrientes de Foucault en el disco. La fuerza ejercida sobre el disco por los dos campos es proporcional al producto de la corriente y el voltaje inmediatos en las bobinas.

Esta interacción hace que un disco de aluminio ligero gire en un espacio de aire. Cuando no hay suministro de energía, el disco debe detenerse. Un imán permanente actúa como freno, oponiéndose a la rotación del disco y equilibrando su velocidad con el consumo de energía.

Disposición para Contar y Mostrar la Energía Consumida

En este sistema, la rotación del disco flotante se ha contado y luego mostrado en la ventana del medidor. El disco de aluminio está conectado a un eje que tiene un engranaje. Este engranaje acciona el registro y la revolución del disco se cuenta y muestra en el registro, que tiene una serie de dígitos, cada uno representando un solo dígito. 

Hay una pequeña ventana de visualización en la parte frontal del medidor que muestra la lectura de la energía consumida con la ayuda de los dígitos. Hay un anillo de sombreado de cobre en el miembro central del electroimán de derivación. Para hacer que el ángulo de fase entre el flujo producido por el electroimán de derivación y el voltaje de suministro sea de aproximadamente 90°, se requieren pequeños ajustes en la posición del anillo.