Budowa licznika energii przemiennoprądowej

Definicja licznika energii

Licznik energii, znany również jako licznik watogodzin, to urządzenie do pomiaru zużycia energii elektrycznej.

Główne komponenty

System napędowy

Komponentami tego systemu są dwa laminowane magnesy z żelaza krzemu. Górny magnes nazywany jest magnesem szuntem i zawiera cewkę napięciową składającą się z wielu zwinięć cienkiego drutu. Dolny magnes nazywany jest magnesem szeregowym i zawiera dwie cewki prądowe składające się z kilku zwinięć grubego drutu. Cewki prądowe są połączone szeregowo z obwodem, a prąd obciążenia przepływa przez nie.

Cewka napięciowa jest podłączona do sieci zasilającej, tworząc wysoką proporcję indukcyjności do oporu. Paski miedziane w dolnej części magnesu szuntem zapewniają kompensację tarcia, gwarantując kąt fazowy 90 stopni między strumieniem magnetycznym magnesu szuntem a napięciem zasilania.

System ruchomy

Jak widać na rysunku, pomiędzy dwoma magnesami umieszczona jest cienka tarcza z aluminium zamontowana na pionowej osi. Prądy wirowe są indukowane w tarczy z aluminium, gdy przecina ona strumień magnetyczny wytworzony przez oba magnesy. W wyniku oddziaływania prądów wirowych i dwóch pól magnetycznych powstaje moment odchylenia w tarczy. Gdy zaczynasz zużywać energię, tarcza zaczyna się obracać, a liczba jej obrotów wyświetla zużycie energii w określonym przedziale czasu. Zwykle jest mierzone w kilowatogodzinach.

System hamujący

Głównym elementem tego systemu jest stały magnes zwany magnesem hamującym. Jest on umieszczony blisko tarczy, tak że w nim indukowane są prądy wirowe w wyniku ruchu obracającej się tarczy przez pole magnetyczne. Te prądy wirowe reagują ze strumieniem magnetycznym i wywierają moment hamujący, który przeciwstawia się ruchowi tarczy. Prędkość tarczy można kontrolować poprzez zmianę strumienia magnetycznego.

System rejestracyjny

Jak sama nazwa wskazuje, ten system rejestruje liczbę obrotów tarczy, która jest proporcjonalna do zużytej energii bezpośrednio w kilowatogodzinach. Istnieje wałek tarczy, który jest napędzany przez koło zębate na osi tarczy i wskazuje liczbę obrotów tarczy.

Zasada działania licznika energii

Działanie jednofazowych liczników indukcyjnych opiera się na dwóch głównych fundamentalach:

Obrót tarczy z aluminium

Obrót metalowej tarczy odbywa się za pomocą dwóch cewek. Obydwie cewki są tak ułożone, że jedna cewka tworzy pole magnetyczne proporcjonalne do napięcia, a druga cewka tworzy pole magnetyczne proporcjonalne do prądu. Pole wytworzone przez cewkę napięciową jest opóźnione o 90 stopni, aby indukować prądy wirowe w tarczy. Siła działająca na tarczę przez dwa pola jest proporcjonalna do iloczynu natężenia prądu i napięcia w cewkach.

To oddziaływanie powoduje, że lekka tarcza z aluminium zaczyna się obracać w szczelinie powietrznej. Gdy brak jest zasilania, tarcza musi zatrzymać się. Stały magnes działa jako hamulec, przeciwstawiając się obrotowi tarczy i balansując jej prędkość z zużyciem energii.

Układ liczenia i wyświetlania zużytej energii

W tym systemie obroty pływającej tarczy są liczone, a następnie wyświetlane w okienku licznika. Tarcza z aluminium jest połączona z wałkiem, który ma koło zębate. To koło zębate napędza rejestrator, a obroty tarczy są liczone i wyświetlane na rejestratorze, który składa się z serii cyferblatów, a każdy cyferblat reprezentuje pojedynczą cyfrę.

Na froncie licznika znajduje się małe okienko wyświetlacza, które wyświetla wartość zużytej energii za pomocą cyferblatów. Na środkowym ramieniu magnesu szuntem znajduje się pierścień zakłócający z miedzi. Aby uzyskać kąt fazowy około 90 stopni między strumieniem magnetycznym wytworzonym przez magnes szuntem a napięciem zasilania, wymagane są drobne dostosowania położenia pierścienia.