Bouw van AC-energiemeter

Definitie van Energiemeter

Een energiemeter, ook bekend als een watt-uurmeter, is een apparaat dat elektrische energieverbruik meet.

Hoofdonderdelen

Aandrijfsysteem

De componenten van dit systeem zijn twee elektromagneten van gelamineerd siliciumstaal. De bovenste elektromagneet wordt shuntmagneet genoemd en draagt een spanningsspoel die bestaat uit veel windingen dunne draad. De onderste elektromagneet wordt reeksmagneet genoemd en draagt de twee stroomspoelen die bestaan uit weinig windingen dikke draad. De stroomspoelen zijn in serie verbonden met het circuit en de belastingsstroom gaat erdoorheen.

De spanningsspoel is verbonden met de voedingsspanning, waardoor een hoog verhouding tussen inductie en weerstand ontstaat. Koperen banden in de onderkant van de shuntmagneet zorgen voor wrijvingscompensatie, waardoor er een fasehoek van 90 graden tussen de flux van de shuntmagneet en de voedingsspanning wordt gewaarborgd.

Bewegingssysteem

Zoals te zien is in de afbeelding, is er een dun aluminium schijf geplaatst in de opening tussen de twee elektromagneten en gemonteerd op een verticale as. Wanneer de aluminium schijf de flux snijdt die door beide magneten wordt geproduceerd, worden stroomkringen in de schijf geïnduceerd. Als gevolg van de interferentie van deze stroomkringen en de twee magnetische velden ontstaat er een afbuigend moment in de schijf. Naarmate meer energie wordt verbruikt, begint de schijf langzaam te roteren en de verschillende rotaties van de schijf geven het energieverbruik weer over een bepaalde tijdsperiode. Normaal gesproken wordt dit gemeten in kilowattuur.

Remsysteem

Het hoofdonderdeel van dit systeem is een permanente magneet, genaamd remmagneet. Deze is geplaatst in de buurt van de schijf, zodat stroomkringen worden geïnduceerd door de beweging van de roterende schijf door het magnetische veld. Deze stroomkringen reageren met de flux en veroorzaken een remmoment dat de beweging van de schijf tegenwerkt. De snelheid van de schijf kan worden geregeld door de flux te wijzigen.

Registratiesysteem

Zoals de naam al aangeeft, registreert dit systeem het aantal rotaties van de schijf, wat evenredig is aan het verbruikte energie in kilowattuur. Er is een spil die wordt aangedreven door een tandwiel op de schijfas en aangeeft hoe vaak de schijf heeft geroteerd.

Werkprincipe van Energiemeter

Het werken van enkelefasige inductieve energiemeters is gebaseerd op twee belangrijke principes:

Rotatie van een Aluminium Schijf

De rotatie van de metalen schijf wordt bediend door twee spoelen. Beide spoelen zijn zo gerangschikt dat de ene spoel een magnetisch veld produceert evenredig met de spanning en de andere spoel een magnetisch veld produceert evenredig met de stroom. Het veld dat door de spanningsspoel wordt geproduceerd, is 90 graden vertraagd, zodat stroomkringen in de schijf worden geïnduceerd. De kracht die op de schijf wordt uitgeoefend door de twee velden is evenredig met het product van de directe stroom en spanning in de spoelen.

Deze interactie zorgt ervoor dat een lichte aluminium schijf roteert in een luchtgat. Wanneer er geen voedingsspanning is, moet de schijf stoppen. Een permanente magneet fungeert als rem, waardoor de rotatie van de schijf wordt tegengewerkt en de snelheid wordt aangepast aan het energieverbruik.

Regeling van Tellen en Weergeven van het Verbruikte Energie

In dit systeem worden de rotaties van de drijvende schijf geteld en weergegeven in het meterdisplay. De aluminium schijf is verbonden met een spil die een tandwiel heeft. Dit tandwiel drijft de teller en de omwentelingen van de schijf worden geteld en weergegeven op de teller, die een reeks wijzers heeft, waarbij elke wijzer een enkel cijfer vertegenwoordigt.

Er is een klein displayvenster aan de voorkant van de meter dat de lezing van het verbruikte energie weergeeft met behulp van wijzers. Er is een koperen schaduwring aan de centrale tak van de shuntmagneet. Om de fasehoek tussen de flux die door de shuntmagneet wordt geproduceerd en de voedingsspanning ongeveer 90 graden te maken, zijn kleine aanpassingen nodig in de plaats van de ring.