Byggnad av AC-energimätare

Energimätardefinition

En energimätare, även känd som en wattimätare, är en enhet som mäter elkonsumtion.

Huvudkomponenter

Drivsystem

Komponenterna i detta system består av två siliciumstålslagrade elektromagneter. Den övre elektromagnetkallas för shuntmagnet och den bär en spänningsbobin bestående av många varv tunn tråd. Den nedre elektromagnetkallas för serie-magnet och den bär de två strömbobinarna bestående av ett fåtal varv tjock tråd. Strömbobinerna är anslutna i serie med kretsen och belastningsströmmen passerar genom dem.

Spänningsbobinen är ansluten till nätet, vilket producerar ett högt förhållande mellan induktans och motstånd. Kopparband i den nedre delen av shuntmagnet ger friktionskompensation, vilket säkerställer en fasvinkel på 90 grader mellan shuntmagnetens flöde och nätspänningen.

Rörelsesystem

Som du kan se i figuren finns det en tunn aluminiumskiva placerad i gapet mellan de två elektromagneterna och monterad på en vertikal axel. Virvelströmmar uppstår i aluminiumskivan när den skär flödet producerat av båda magneterna. Som en följd av interferensen mellan virvelströmmarna och de två magnetiska fälten uppstår ett avvikande moment i skivan. När du börjar konsumera energi börjar skivan långsamt rotera och flera rotationer av skivan visar energiförbrukningen under en viss tidsperiod. Normalt mäts detta i kilowatttimmar.

Bromssystem

Det huvudsakliga delen av detta system är en permanentmagnet kallad bromsmagnet. Den placeras nära skivan så att virvelströmmar uppstår i den på grund av rörelsen av den roterande skivan genom det magnetiska fältet. Dessa virvelströmmar reagerar med flödet och utövar ett bromsande moment som motsätter sig skivans rörelse. Skivans hastighet kan kontrolleras genom att ändra flödet.

Registreringssystem

Som namnet antyder registrerar det antalet rotationer av skivan, vilket är proportionellt mot den förbrukade energin direkt i kilowatttimmar. Det finns en skivaxel som drivs av en kugg på skivaxeln och visar antalet gånger skivan har roterat.

Arbetsprincip för energimätare

Funktionen hos enfasinduktionsenergimätare baseras på två huvudfundament:

Rotation av en aluminiumskiva

Rotationen av metallisk skiva styrs av två bobiner. Båda bobinerna är arrangerade så att en bobin producerar ett magnetfält proportionellt mot spänningen och den andra bobinen skapar ett magnetfält proportionellt mot strömmen. Fältet producerat av spänningsbobinen är fördröjt med 90 grader så att virvelströmmar uppstår i skivan. Kraften som utövas på skivan av de två fälten är proportionell mot produkten av den omedelbara strömmen och spänningen i bobinerna.

Denna interaktion gör att en lätt aluminiumskiva roterar i ett luftgap. När det inte finns någon ström behöver skivan stanna. En permanentmagnet fungerar som en broms, motarbetar skivans rotation och balanserar dess hastighet med energiförbrukningen.

Arrangemang för räkning och visning av den förbrukade energin

I detta system har rotationen av den flytande skivan räknats och sedan visas i mätarfönstret. Aluminiumskivan är ansluten till en axel som har en kugg. Denna kugg driver registret och skivans rotation har räknats och visas på registret som har en serie av dials, där varje dial representerar en siffra. 

Det finns ett litet visningsfönster framför mätaren som visar läsningen av den förbrukade energin med hjälp av dials. Det finns en kopparskuggring vid den centrala benet av shuntmagnet. För att göra fasvinkeln mellan flödet producerat av shuntmagnet och nätspänningen omkring 900 krävs små justeringar i ringens position.