Costruzione del Contatore di Energia Alternata

Definizione del Contatore di Energia

Un contatore di energia, anche noto come contatore di watt-ora, è un dispositivo che misura il consumo di energia elettrica.

Componenti Principali

Sistema Motore

I componenti di questo sistema sono due elettromagneti laminati in acciaio silicio. L'elettromagnete superiore è chiamato magnete shunt ed è dotato di una bobina di tensione composta da molte spire di filo sottile. L'elettromagnete inferiore è chiamato magnete in serie ed è dotato di due bobine di corrente composte da poche spire di filo spesso. Le bobine di corrente sono connesse in serie con il circuito e la corrente di carico passa attraverso di esse.

La bobina di tensione si collega alla rete di alimentazione, producendo un rapporto elevato tra induttanza e resistenza. Le fasce di rame nella parte inferiore del magnete shunt forniscono una compensazione per attrito, assicurando un angolo di fase di 90 gradi tra il flusso magnetico del magnete shunt e la tensione di alimentazione.

Sistema Mobile

Come si può vedere nella figura, c'è un disco sottile in alluminio posizionato nello spazio tra i due elettromagneti e montato su un albero verticale. Le correnti indotte vengono generate nel disco di alluminio quando taglia il flusso prodotto da entrambi i magneti. A causa dell'interferenza delle correnti indotte e dei due campi magnetici, si costituisce una coppia deflettente sul disco. Quando inizi a consumare energia, il disco inizia lentamente a ruotare e le sue rotazioni mostrano il consumo di energia in un determinato intervallo di tempo. Normalmente, viene misurato in chilowatt-ora.

Sistema di Frenata

La parte principale di questo sistema è un magnete permanente chiamato magnete frenante. È posizionato vicino al disco in modo che le correnti indotte vi siano generate a causa del movimento del disco rotante attraverso il campo magnetico. Queste correnti indotte reagiscono con il flusso e esercitano una coppia frenante che oppone il moto del disco. La velocità del disco può essere controllata cambiando il flusso.

Sistema di Registrazione

Come suggerisce il nome, registra il numero di rotazioni del disco, che è proporzionale all'energia consumata direttamente in chilowatt-ora. C'è uno spindolo del disco che è azionato da una pignone sul perno del disco e indica il numero di volte in cui il disco ha girato.

Principio di Funzionamento del Contatore di Energia

Il funzionamento dei contatori di energia monofase a induzione si basa su due principi fondamentali:

Rotazione di un Disco in Alluminio

La rotazione del disco metallico è operata da due bobine. Entrambe le bobine sono disposte in modo tale che una bobina produce un campo magnetico proporzionale alla tensione e l'altra bobina crea un campo magnetico proporzionale alla corrente. Il campo prodotto dalla bobina di tensione è ritardato di 90° in modo che le correnti indotte siano generate nel disco. La forza esercitata sul disco dai due campi è proporzionale al prodotto della corrente istantanea e della tensione nelle bobine.

Questa interazione causa la rotazione di un leggero disco in alluminio in un vuoto d'aria. Quando non c'è alimentazione, il disco deve fermarsi. Un magnete permanente agisce come freno, opponendosi alla rotazione del disco e bilanciandone la velocità con il consumo di energia.

Disposizione del Conteggio e della Visualizzazione dell'Energia Consumata

In questo sistema, le rotazioni del disco galleggiante vengono conteggiate e poi visualizzate sulla finestra del contatore. Il disco in alluminio è collegato a uno spindolo che ha un ingranaggio. Questo ingranaggio aziona il registro e le rivoluzioni del disco vengono conteggiate e visualizzate sul registro, che ha una serie di quadranti e ogni quadrante rappresenta una singola cifra. 

C'è una piccola finestra di visualizzazione sul fronte del contatore che mostra la lettura dell'energia consumata con l'aiuto dei quadranti. C'è un anello di schermatura in rame al ramo centrale del magnete shunt. Per rendere l'angolo di fase tra il flusso prodotto dal magnete shunt e la tensione di alimentazione circa 900, sono necessari piccoli aggiustamenti nella posizione dell'anello.