Construcción de medidor de energía AC
Los medidores de energía son la parte básica para medir el consumo de energía. Se utilizan en todas partes, sin importar cuán grande o pequeño sea el consumo. También se les conoce como medidores de watthora. Aquí discutiremos la construcción y el principio de funcionamiento del medidor de energía de inducción.
Para entender la estructura del medidor de watthora, debemos comprender los cuatro componentes esenciales del medidor. Estos componentes son los siguientes:
Sistema de accionamiento
Sistema de movimiento
Sistema de frenado
Sistema de registro
Sistema de accionamiento
Los componentes de este sistema son dos electroimanes laminados de acero silicio. El electroimán superior se llama imán de derivación y lleva una bobina de voltaje que consta de muchas vueltas de alambre fino. El electroimán inferior se llama imán de serie y lleva las dos bobinas de corriente que constan de pocas vueltas de alambre grueso. Las bobinas de corriente están conectadas en serie con el circuito y la corriente de carga pasa a través de ellas.
Mientras que la bobina de voltaje está conectada a la línea de alimentación y produce una alta relación de inductancia a resistencia. Hay bandas de cobre en la parte inferior del imán de derivación que proporcionan compensación por fricción para que el ángulo de fase entre el flujo magnético del imán de derivación y el voltaje de alimentación sea exactamente 90o.
Sistema de movimiento
Como puedes ver en la figura, hay un disco de aluminio delgado colocado en el espacio entre los dos electroimanes y montado en un eje vertical. Se inducen corrientes de Foucault en el disco de aluminio cuando corta el flujo producido por ambos imanes. Como resultado de la interferencia de las corrientes de Foucault y los dos campos magnéticos, se constituye un par de deflexión en el disco. A medida que comienzas a consumir energía, el disco empieza a girar lentamente y varias rotaciones del disco muestran el consumo de energía, en un intervalo de tiempo particular. Normalmente se mide en kilovatios-hora.
Sistema de frenado
La parte principal de este sistema es un imán permanente llamado imán de freno. Está ubicado cerca del disco para que se induzcan corrientes de Foucault en él debido al movimiento del disco rotatorio a través del campo magnético. Esta corriente de Foucault reacciona con el flujo y ejerce un par de frenado que se opone al movimiento del disco. La velocidad del disco puede controlarse cambiando el flujo.
Sistema de registro
Como su nombre lo indica, registra el número de rotaciones del disco, que es proporcional a la energía consumida directamente en kilovatios-hora. Hay un eje de disco que es impulsado por un engranaje en el eje del disco e indica el número de veces que el disco ha girado.
Principio de funcionamiento del medidor de energía
El funcionamiento de los medidores de energía de inducción de una sola fase se basa en dos fundamentos principales:
Rotación del disco de aluminio.
Disposición para contar y mostrar la cantidad de energía consumida.
Rotación de un disco de aluminio
La rotación del disco metálico se opera mediante dos bobinas. Ambas bobinas están dispuestas de tal manera que una bobina produce un campo magnético proporcional al voltaje y la otra bobina crea un campo magnético proporcional a la corriente. El campo producido por la bobina de voltaje se retarda 90o para que se induzcan corrientes de Foucault en el disco. La fuerza ejercida sobre el disco por los dos campos es proporcional al producto de la corriente inmediata y el voltaje en las bobinas.
Como resultado, un disco de aluminio ligero gira en un espacio de aire. Pero es necesario detener el disco cuando no hay suministro de energía. Un imán permanente actúa como freno, que se opone a la rotación del disco y equilibra la velocidad de rotación con respecto al consumo de energía.
Disposición para contar y mostrar la energía consumida
En este sistema, la rotación del disco flotante se cuenta y luego se muestra en la ventana del medidor. El disco de aluminio está conectado a un husillo que tiene un engranaje. Este engranaje impulsa el registro y la revolución del disco se cuenta y se muestra en el registro, que tiene una serie de diales y cada dial representa un dígito. Hay una pequeña ventana de visualización en la parte frontal del medidor que muestra la lectura de la energía consumida con la ayuda de los diales. Hay un anillo de sombreado de cobre en el miembro central del imán de derivación. Para hacer que el ángulo de fase entre el flujo producido por el imán de derivación y el voltaje de suministro sea de aproximadamente 900, se requieren pequeños ajustes en la posición del anillo.
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