Construction de compteur d'énergie AC

Définition du compteur d'énergie

Un compteur d'énergie, également connu sous le nom de compteur de watt-heures, est un dispositif qui mesure la consommation d'énergie électrique.

Composants principaux

Système d'entraînement

Les composants de ce système sont deux électroaimants laminés en acier silicium. L'électroaimant supérieur est appelé aimant dérivé et il comporte une bobine de tension constituée de nombreux tours de fil fin. L'électroaimant inférieur est appelé aimant série et il comporte les deux bobines de courant constituées de quelques tours de fil épais. Les bobines de courant sont connectées en série avec le circuit et le courant de charge passe à travers elles.

La bobine de tension est connectée au réseau d'alimentation, produisant un rapport inductance-résistance élevé. Des bandes de cuivre dans la partie inférieure de l'aimant dérivé fournissent une compensation de friction, assurant un angle de phase de 90 degrés entre le flux de l'aimant dérivé et la tension d'alimentation.

Système mobile

Comme vous pouvez le voir sur la figure, un disque mince en aluminium est placé dans l'espace entre les deux électroaimants et monté sur un arbre vertical. Des courants de Foucault sont induits dans le disque d'aluminium lorsqu'il coupe le flux produit par les deux aimants. En raison de l'interférence des courants de Foucault et des deux champs magnétiques, un couple de déviation est constitué dans le disque. Lorsque vous commencez à consommer de l'énergie, le disque commence lentement à tourner et plusieurs rotations du disque affichent la consommation d'énergie, sur un intervalle de temps spécifique. Normalement, elle est mesurée en kilowattheures.

Système de freinage

La partie principale de ce système est un aimant permanent appelé aimant de frein. Il est situé près du disque afin que des courants de Foucault soient induits en lui en raison du mouvement du disque tournant à travers le champ magnétique. Ces courants de Foucault réagissent avec le flux et exercent un couple de freinage qui s'oppose au mouvement du disque. La vitesse du disque peut être contrôlée en modifiant le flux.

Système d'enregistrement

Comme son nom l'indique, il enregistre le nombre de rotations du disque qui est proportionnel à l'énergie consommée directement en kilowattheures. Il y a un arbre de disque qui est entraîné par un pignon sur l'arbre du disque et indique le nombre de fois que le disque a tourné.

Principe de fonctionnement du compteur d'énergie

Le fonctionnement des compteurs d'énergie monophasés à induction est basé sur deux principes fondamentaux :

Rotation d'un disque en aluminium

La rotation du disque métallique est opérée par deux bobines. Les deux bobines sont disposées de telle manière qu'une bobine produit un champ magnétique proportionnel à la tension et l'autre bobine crée un champ magnétique proportionnel au courant. Le champ produit par la bobine de tension est retardé de 90° afin d'induire des courants de Foucault dans le disque. La force exercée sur le disque par les deux champs est proportionnelle au produit du courant instantané et de la tension dans les bobines.

Cette interaction fait tourner un disque en aluminium léger dans un espace d'air. Lorsqu'il n'y a pas d'alimentation, le disque doit s'arrêter. Un aimant permanent agit comme un frein, s'opposant à la rotation du disque et équilibrant sa vitesse avec la consommation d'énergie.

Disposition pour compter et afficher l'énergie consommée

Dans ce système, la rotation du disque flottant a été comptée puis affichée sur la fenêtre du compteur. Le disque en aluminium est connecté à un arbre qui comporte un pignon. Ce pignon entraîne le registre et la révolution du disque a été comptée et affichée sur le registre qui comporte une série de cadrans, chaque cadran représentant un chiffre unique. 

Il y a une petite fenêtre d'affichage à l'avant du compteur qui affiche la lecture de l'énergie consommée à l'aide des cadrans. Il y a un anneau de masquage en cuivre au membre central de l'aimant dérivé. Pour faire en sorte que l'angle de phase entre le flux produit par l'aimant dérivé et la tension d'alimentation soit d'environ 90°, de petits ajustements dans la position de l'anneau sont nécessaires.