Bau eines Wechselstromzählers
Energiemesser sind das grundlegende Teil zur Messung des Energieverbrauchs. Sie werden überall verwendet, unabhängig davon, wie groß oder klein der Verbrauch ist. Man nennt sie auch Wattstundenmesser. Hier besprechen wir den Aufbau und das Arbeitsprinzip des induktiven Energiemessers.
Um die Struktur des Wattstundenmessers zu verstehen, müssen wir die vier wesentlichen Komponenten des Messers kennen. Diese Komponenten sind wie folgt:
Antriebssystem
Bewegungssystem
Bremsystem
Registrierungssystem
Antriebssystem
Die Komponenten dieses Systems sind zwei aus Siliziumstahl gefertigte Laminat-Elektromagnete. Der obere Elektromagnet wird als Shunt-Magnet bezeichnet und trägt eine Spannungsspule, die aus vielen Windungen dünner Draht besteht. Der untere Elektromagnet wird als Serienmagnet bezeichnet und trägt die beiden Stromspulen, die aus wenigen Windungen dickem Draht bestehen. Die Stromspulen sind in Serie mit dem Stromkreis verbunden und der Laststrom fließt durch sie.
Die Spannungsspule ist an das Netz angeschlossen und erzeugt ein hohes Verhältnis von Induktivität zu Widerstand. Im unteren Teil des Shunt-Magneten befinden sich Kupferbänder, die für reibungsarme Kompensation sorgen, sodass der Phasenwinkel zwischen dem Fluss des Shunt-Magneten und der Netzespannung genau 90° beträgt.
Bewegungssystem
Wie in der Abbildung zu sehen, befindet sich eine dünne Aluminiumscheibe in der Lücke zwischen den beiden Elektromagneten und ist an einer vertikalen Welle montiert. In der Aluminiumscheibe werden Wirbelströme induziert, wenn sie den Fluss beider Magnete durchschneidet. Als Ergebnis der Interferenz der Wirbelströme und der beiden magnetischen Felder entsteht ein Ablenkmoment in der Scheibe. Wenn Sie beginnen, Energie zu verbrauchen, fängt die Scheibe langsam an, sich zu drehen, und mehrere Umdrehungen der Scheibe zeigen den Energieverbrauch im bestimmten Zeitintervall an. Normalerweise wird dieser in Kilowattstunden gemessen.
Bremsystem
Das Hauptteil dieses Systems ist ein Permanentmagnet, der als Bremsmagnet bezeichnet wird. Er befindet sich in der Nähe der Scheibe, sodass durch die Bewegung der rotierenden Scheibe durch das magnetische Feld Wirbelströme in ihm induziert werden. Diese Wirbelströme reagieren mit dem Fluss und üben ein Bremsmoment aus, das der Bewegung der Scheibe entgegenwirkt. Die Geschwindigkeit der Scheibe kann durch Änderung des Flusses gesteuert werden.
Registrierungssystem
Wie der Name schon sagt, registriert es die Anzahl der Umdrehungen der Scheibe, die proportional zum verbrauchten Energie direkt in Kilowattstunden ist. Es gibt einen Scheibenwellen, der von einem Zahnrad auf der Wellenachse angetrieben wird und die Anzahl der Umdrehungen der Scheibe anzeigt.
Arbeitsprinzip des Energiemessers
Das Funktionieren von Einphasen-Induktions-Energiemessern basiert auf zwei Hauptgrundlagen:
Drehung der Aluminiumscheibe.
Anordnung zur Zählung und Anzeige des verbrauchten Energies.
Drehung einer Aluminiumscheibe
Die Drehung der metallischen Scheibe wird durch zwei Spulen betrieben. Beide Spulen sind so angeordnet, dass eine Spule ein magnetisches Feld proportional zur Spannung erzeugt und die andere Spule ein magnetisches Feld proportional zum Strom. Das Feld, das durch die Spannungsspule erzeugt wird, wird um 90° verzögert, sodass Wirbelströme in der Scheibe induziert werden. Die Kraft, die auf die Scheibe durch die beiden Felder ausgeübt wird, ist proportional zum Produkt des augenblicklichen Stroms und der Spannung in den Spulen.
Als Ergebnis dreht sich eine leichtgewichtige Aluminiumscheibe in einer Luftlücke. Aber es ist notwendig, die Scheibe anzuhalten, wenn kein Stromversorgung vorhanden ist. Ein Permanentmagnet wirkt als Bremse, die die Drehung der Scheibe entgegenwirkt und die Drehgeschwindigkeit in Abhängigkeit vom Energieverbrauch ausgleicht.
Anordnung zur Zählung und Anzeige des verbrauchten Energies
In diesem System werden die Umdrehungen der Schwimmerscheibe gezählt und dann im Messgerätefenster angezeigt. Die Aluminiumscheibe ist mit einer Welle verbunden, die ein Zahnrad hat. Dieses Zahnrad treibt das Register an, und die Umdrehungen der Scheibe werden gezählt und auf dem Register angezeigt, das aus einer Reihe von Ziffernblättern besteht, wobei jedes Ziffernblatt eine einzelne Ziffer repräsentiert. Es gibt ein kleines Anzeigefenster vorne am Messgerät, das die Energieverbrauchswerte mit Hilfe der Ziffernblätter anzeigt. Am zentralen Stab des Shunt-Magneten befindet sich ein Kupferschattenring. Um den Phasenwinkel zwischen dem Fluss, der vom Shunt-Magneten erzeugt wird, und der Netzspannung auf etwa 900 Grad zu bringen, sind kleine Einstellungen an der Position des Rings erforderlich.
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