Строительство счетчика электроэнергии переменного тока

Определение счетчика электроэнергии

Счетчик электроэнергии, также известный как ватт-часовый счетчик, это устройство, измеряющее потребление электрической энергии.

Основные компоненты

Приводная система

Компонентами этой системы являются два электромагнита из ламинированной стали. Верхний электромагнит называется шунтовым магнитом и содержит обмотку напряжения, состоящую из множества витков тонкого провода. Нижний электромагнит называется серией магнитов и содержит две обмотки тока, состоящие из нескольких витков толстого провода. Обмотки тока подключены последовательно к цепи, и через них проходит нагрузочный ток.

Обмотка напряжения подключена к питающей сети, создавая высокое отношение индуктивности к сопротивлению. Медные полосы в нижней части шунтового магнита обеспечивают компенсацию трения, обеспечивая фазовый угол 90 градусов между потоком шунтового магнита и напряжением питания.

Движущаяся система

Как видно на рисунке, между двумя электромагнитами находится тонкий алюминиевый диск, установленный на вертикальном валу. В алюминиевом диске возникают вихревые токи, когда он пересекает поток, созданный обоими магнитами. В результате взаимодействия вихревых токов и двух магнитных полей образуется отклоняющий момент на диске. При начале потребления энергии диск начинает медленно вращаться, и несколько оборотов диска показывают потребление энергии за определенный промежуток времени. Обычно это измеряется в киловатт-часах.

Тормозная система

Основным элементом этой системы является постоянный магнит, называемый тормозным магнитом. Он расположен рядом с диском, чтобы в нем возникали вихревые токи вследствие движения вращающегося диска через магнитное поле. Эти вихревые токи взаимодействуют с потоком и создают тормозной момент, который противодействует движению диска. Скорость вращения диска можно контролировать, изменяя поток.

Регистрирующая система

Как следует из названия, она регистрирует количество оборотов диска, которое пропорционально потребленной энергии в киловатт-часах. Есть шпиндель диска, который приводится в движение шестерней на валу диска и показывает, сколько раз повернулся диск.

Принцип работы счетчика электроэнергии

Работа однофазного индукционного счетчика электроэнергии основана на двух основных принципах:

Вращение алюминиевого диска

Вращение металлического диска осуществляется двумя катушками. Обе катушки расположены таким образом, что одна катушка создает магнитное поле, пропорциональное напряжению, а другая катушка создает магнитное поле, пропорциональное току. Поле, созданное катушкой напряжения, задерживается на 90 градусов, чтобы в диске возникли вихревые токи. Сила, приложенная к диску двумя полями, пропорциональна произведению мгновенного тока и напряжения в катушках.

Это взаимодействие вызывает вращение легкого алюминиевого диска в воздушном зазоре. Когда нет питания, диск должен остановиться. Постоянный магнит действует как тормоз, противодействуя вращению диска и уравновешивая его скорость с потреблением энергии.

Устройство для подсчета и отображения потребленной энергии

В этой системе вращение плавающего диска подсчитывается и затем отображается на окне счетчика. Алюминиевый диск соединен со шпинделем, на котором установлена шестерня. Эта шестерня приводит регистратор, и вращение диска подсчитывается и отображается на регистраторе, который имеет серию циферблатов, каждый из которых представляет одну цифру.

На передней панели счетчика есть небольшое окно для отображения, которое показывает значение потребленной энергии с помощью циферблатов. На центральной части шунтового магнита есть медное затеняющее кольцо. Для того чтобы сделать фазовый угол между потоком, созданным шунтовым магнитом, и напряжением питания около 90 градусов, требуются небольшие регулировки положения кольца.