Construção de Medidor de Energia AC

Definição de Medidor de Energia

Um medidor de energia, também conhecido como medidor de watthora, é um dispositivo que mede o consumo de energia elétrica.

Componentes Principais

Sistema de Condução

Os componentes deste sistema são dois eletroímãs laminados de aço silício. O eletroímã superior é chamado de ímã de derivação e carrega uma bobina de tensão composta por muitas voltas de fio fino. O eletroímã inferior é chamado de ímã em série e carrega as duas bobinas de corrente compostas por poucas voltas de fio grosso. As bobinas de corrente estão conectadas em série com o circuito e a corrente de carga passa por elas.

A bobina de tensão se conecta à rede de alimentação, produzindo uma alta relação de indutância para resistência. Faixas de cobre na parte inferior do ímã de derivação fornecem compensação friccional, garantindo um ângulo de fase de 90 graus entre o fluxo magnético do ímã de derivação e a tensão de alimentação.

Sistema Móvel

Como pode ser visto na figura, há um disco de alumínio fino colocado no espaço entre os dois eletroímãs e montado em um eixo vertical. Correntes parasitas são induzidas no disco de alumínio quando ele corta o fluxo produzido por ambos os ímãs. Como resultado da interferência das correntes parasitas e dos dois campos magnéticos, constitui-se um torque de desvio no disco. Quando você começa a consumir energia, o disco começa a girar lentamente e várias rotações do disco exibem o consumo de energia em um intervalo de tempo específico. Normalmente, isso é medido em quilowatt-horas.

Sistema de Freio

A parte principal deste sistema é um ímã permanente chamado ímã de freio. Ele está localizado perto do disco de modo que correntes parasitas sejam induzidas nele devido ao movimento do disco rotativo através do campo magnético. Essa corrente parasita reage com o fluxo e exerce um torque de freio que opõe o movimento do disco. A velocidade do disco pode ser controlada alterando o fluxo.

Sistema de Registro

Como o nome sugere, ele registra o número de rotações do disco, que é proporcional à energia consumida diretamente em quilowatt-hora. Há um eixo do disco que é acionado por uma engrenagem no eixo do disco e indica o número de vezes que o disco girou.

Princípio de Funcionamento do Medidor de Energia

O funcionamento dos medidores de energia de indução monofásica baseia-se em dois fundamentos principais:

Rotação de um Disco de Alumínio

A rotação do disco metálico é operada por duas bobinas. Ambas as bobinas são dispostas de tal maneira que uma bobina produz um campo magnético proporcional à tensão e a outra bobina cria um campo magnético proporcional à corrente. O campo produzido pela bobina de tensão é atrasado em 90° para que correntes parasitas sejam induzidas no disco. A força exercida no disco pelos dois campos é proporcional ao produto da corrente imediata e da tensão nas bobinas.

Essa interação faz com que um disco de alumínio leve gire em um vão de ar. Quando não há fornecimento de energia, o disco precisa parar. Um ímã permanente atua como freio, opondo-se à rotação do disco e equilibrando sua velocidade com o consumo de energia.

Arranjo de Contagem e Exibição da Energia Consumida

Neste sistema, a rotação do disco flutuante é contada e, em seguida, exibida na janela do medidor. O disco de alumínio está conectado a um eixo que tem uma engrenagem. Esta engrenagem aciona o registrador e a revolução do disco é contada e exibida no registrador, que possui uma série de mostradores, cada um representando um dígito único.

Há uma pequena janela de exibição na frente do medidor que exibe a leitura da energia consumida com a ajuda dos mostradores. Há um anel de sombreamento de cobre no membro central do ímã de derivação. Para fazer o ângulo de fase entre o fluxo produzido pelo ímã de derivação e a tensão de alimentação de cerca de 900, são necessários pequenos ajustes no local do anel.