ساخت متر انرژی AC

تعریف کنتور برق

کنتور برق، که به آن کنتور وات-ساعت نیز می‌گویند، دستگاهی است که مصرف برق را اندازه‌گیری می‌کند.

اجزای اصلی

سیستم محرک

اجزای این سیستم شامل دو الکترومغناطیس لایه‌ای از فولاد سیلیکون هستند. الکترومغناطیس بالایی به آن مغناطیس شانل گفته می‌شود و حاوی یک پیچه ولتاژ با تعداد زیادی دور از سیم نازک است. الکترومغناطیس پایینی به آن مغناطیس سری گفته می‌شود و حاوی دو پیچه جریان با تعداد کمی دور از سیم ضخیم است. پیچه‌های جریان به صورت سری در مدار متصل می‌شوند و جریان بار از آن عبور می‌کند.

پیچه ولتاژ به شبکه تغذیه متصل می‌شود و نسبت القایی به مقاومت بالایی تولید می‌کند. نوارهای مسی در قسمت پایین مغناطیس شانل برای جبران اصطکاک ایجاد می‌کنند تا زاویه فاز ۹۰ درجه بین جریان مغناطیسی مغناطیس شانل و ولتاژ تغذیه تأمین شود.

سیستم متحرک

همانطور که در شکل مشاهده می‌کنید، یک دیسک آلومینیوم نازک در فاصله بین دو الکترومغناطیس قرار دارد و روی یک محور عمودی نصب شده است. جریان‌های القایی در دیسک آلومینیوم وقتی که از میدان مغناطیسی هر دو مغناطیس عبور می‌کند القاء می‌شود. به عنوان نتیجه تداخل جریان‌های القایی و دو میدان مغناطیسی یک گشتاور انحرافی در دیسک ایجاد می‌شود. هنگامی که مصرف برق شروع می‌شود، دیسک به آرامی شروع به چرخش می‌کند و چرخش‌های مختلف دیسک مصرف برق را در بازه زمانی خاص نمایش می‌دهد. معمولاً این مقدار به کیلووات-ساعت اندازه‌گیری می‌شود.

سیستم ترمز

بخش اصلی این سیستم یک مغناطیس دائمی به نام مغناطیس ترمز است. این مغناطیس نزدیک به دیسک قرار دارد تا جریان‌های القایی در آن به دلیل حرکت دیسک چرخان در میدان مغناطیسی القاء شود. این جریان‌های القایی با میدان مغناطیسی واکنش نشان می‌دهند و گشتاور ترمزی ایجاد می‌کنند که حرکت دیسک را مخالفت می‌کند. سرعت دیسک با تغییر میدان مغناطیسی کنترل می‌شود.

سیستم ثبت

همانطور که از نام آن پیداست، تعداد چرخش‌های دیسک را که متناسب با انرژی مصرفی به طور مستقیم در کیلووات-ساعت است ثبت می‌کند. یک محور دیسک وجود دارد که توسط یک دنده روی محور دیسک به حرکت در می‌آید و تعداد چرخش‌های دیسک را نمایش می‌دهد.

اصول کاری کنتور برق

کار کنتورهای انرژی نوع القایی یک فاز براساس دو اصل اساسی است:

چرخش یک دیسک آلومینیوم

چرخش دیسک فلزی توسط دو پیچه کنترل می‌شود. هر دو پیچه به گونه‌ای تنظیم شده‌اند که یک پیچه میدان مغناطیسی متناسب با ولتاژ و پیچه دیگر میدان مغناطیسی متناسب با جریان ایجاد می‌کند. میدان تولید شده توسط پیچه ولتاژ با تأخیر ۹۰ درجه ایجاد می‌شود تا جریان‌های القایی در دیسک القاء شود. نیروی وارد شده به دیسک توسط دو میدان متناسب با حاصلضرب جریان فوری و ولتاژ در پیچه‌ها است.

این تعامل باعث می‌شود یک دیسک آلومینیوم سبک وزن در فضای خالی چرخیده شود. هنگامی که تغذیه برق وجود ندارد، دیسک باید متوقف شود. یک مغناطیس دائمی به عنوان ترمز عمل می‌کند و چرخش دیسک را مخالفت می‌کند و سرعت آن را با مصرف برق متعادل می‌کند.

ترتیب شمارش و نمایش انرژی مصرفی

در این سیستم، چرخش دیسک شناور شمرده شده و سپس در پنجره کنتور نمایش داده می‌شود. دیسک آلومینیوم به یک محور متصل است که دارای یک دنده است. این دنده رجیستر را می‌راند و چرخش‌های دیسک شمرده شده و در رجیستر که شامل سری دایال‌ها است نمایش داده می‌شود و هر دایال یک رقم را نمایش می‌دهد.

یک پنجره نمایش کوچک در جلوی کنتور وجود دارد که مقدار انرژی مصرفی را با کمک دایال‌ها نمایش می‌دهد. یک حلقه سایه‌بانی مسی در ساقه مرکزی مغناطیس شانل وجود دارد. برای تنظیم زاویه فاز بین جریان مغناطیسی تولید شده توسط مغناطیس شانل و ولتاژ تغذیه به حدود ۹۰ درجه، تعدیلات کوچکی در محل حلقه لازم است.