ACエネルギーメーターの構築

エネルギーメーターの定義

エネルギーメーター、またはワットアワーメーターは、電力消費量を測定する装置です。

主な構成部品

駆動システム

このシステムの構成部品は2つのシリコン鋼板層状の電磁石です。上部の電磁石はシャントマグネットと呼ばれ、多くの巻線で構成される薄い線材の電圧コイルを持っています。下部の電磁石はシリーズマグネットと呼ばれ、数巻の太い線材で構成される2つの電流コイルを持っています。電流コイルは回路に直列接続され、負荷電流が通過します。

電圧コイルは供給電源に接続され、高いインダクタンス対抵抗比を生成します。シャントマグネットの下部にある銅バンドは摩擦補償を提供し、シャントマグネットの磁束と供給電圧との間に90度の位相角を確保します。

移動システム

図のように、2つの電磁石の間の隙間に薄いアルミニウムディスクがあり、垂直軸に取り付けられています。ディスクが2つの磁石によって生成された磁束を切ると、アルミニウムディスク内に渦電流が誘導されます。渦電流と2つの磁場の干渉により、ディスクに偏向トルクが生じます。電力を消費すると、ディスクはゆっくりと回転し始め、ディスクの回転数は特定の時間間隔での電力消費量を表示します。通常、これはキロワット時で測定されます。

ブレーキングシステム

このシステムの主要部分は、ブレーキマグネットと呼ばれる永久磁石です。ディスクの近くに配置されており、回転ディスクの動きにより磁界内に渦電流が誘導されます。この渦電流は磁束と反応し、ディスクの運動に反対するブレーキトルクを発生させます。磁束を変えることでディスクの速度を制御できます。

記録システム

その名の通り、ディスクの回転数を記録し、それが直接キロワット時でエネルギー消費量に比例します。ディスクスピンドルはディスク軸上のギアによって駆動され、ディスクが何回転したかを示します。

エネルギーメーターの動作原理

単相誘導型エネルギーメーターの動作は以下の2つの基本原理に基づいています：

アルミニウムディスクの回転

金属ディスクの回転は2つのコイルによって操作されます。これらのコイルは、1つが電圧に比例する磁界を生成し、もう1つが電流に比例する磁界を生成するように配置されています。電圧コイルによって生成された磁界は90度遅延させられ、ディスク内に渦電流が誘導されます。2つの磁界によってディスクに及ぼされる力は、コイル内の即時の電流と電圧の積に比例します。

この相互作用により、軽量なアルミニウムディスクが空気隙間で回転します。電力供給がない場合、ディスクは停止する必要があります。永久磁石がブレーキとして働き、ディスクの回転を阻止し、その速度を電力消費量とバランスさせます。

消費エネルギーの計数と表示の仕組み

このシステムでは、浮遊ディスクの回転が計数され、メーターウィンドウに表示されます。アルミニウムディスクは、ギアを持つスピンドルに接続されています。このギアはレジスタを駆動し、ディスクの回転数がレジスタ上で計数され、各ダイヤルが1桁を表す一連のダイヤルで表示されます。

メーター前面には小さな表示ウィンドウがあり、ダイヤルを使って消費エネルギー量を表示します。シャントマグネットの中央肢には銅製のシェーディングリングがあります。シャントマグネットによって生成された磁束と供給電圧との間の位相角が約90度になるよう、リングの位置を微調整する必要があります。