交流エネルギー計の構築

エネルギー計は、電力消費量を測定する基本的な部品です。どれほど大きな消費であっても、小さな消費であっても、どこでも使用されています。これはワットアワー計とも呼ばれます。ここでは、誘導型エネルギー計の構造と動作原理について説明します。
ワットアワー計の構造を理解するには、メーターの4つの重要な部品を理解する必要があります。これらの部品は以下の通りです。

1. 駆動系

2. 移動系

3. ブレーキ系

4. 記録系

駆動系

このシステムの部品は、シリコン鋼板で作られた2つの電磁石です。上部の電磁石はシャントマグネットと呼ばれ、多くの巻き数の細い線で構成された電圧コイルを持っています。下部の電磁石はシリーズマグネットと呼ばれ、数巻きの太い線で構成された2つの電流コイルを持っています。電流コイルは回路に直列に接続され、負荷電流が通過します。
一方、電圧コイルは供給主に接続され、インダクタンスと抵抗の比が高い値を生成します。シャントマグネットの下部には銅バンドがあり、摩擦補償を提供し、シャントマグネットの磁束と供給電圧との位相角が正確に90度になるように調整されています。

移動系

図にあるように、2つの電磁石の間のギャップに薄いアルミニウムディスクが配置され、垂直軸に取り付けられています。アルミニウムディスクが両方の磁石によって生成された磁束を切ると、エディ電流が誘導されます。その結果、エディ電流と2つの磁場の干渉により、ディスクに偏向トルクが生じます。電力を消費し始めると、ディスクはゆっくりと回転し始め、一定時間内での電力消費量を表示するためにディスクの回転数が示されます。通常、これはキロワットアワー単位で測定されます。

ブレーキ系

このシステムの主要な部品は、ブレーキマグネットと呼ばれる永久磁石です。これはディスクの近くに配置されており、回転するディスクが磁界を通過することでエディ電流が誘導されます。このエディ電流は磁束と反応してブレーキトルクを発生させ、ディスクの運動に対抗します。ディスクの速度は磁束を変更することで制御できます。

記録系

名前の通り、このシステムはディスクの回転数を記録し、それが直接キロワットアワーで消費されるエネルギーに比例することを示します。ディスクスピンドルがあり、ディスク軸のギアによって駆動され、ディスクが何回転したかを示します。

エネルギー計の動作原理

単相誘導型エネルギー計の動作は、以下の2つの基本原理に基づいています：

1. アルミニウムディスクの回転

2. 消費されたエネルギーのカウントと表示の配列

アルミニウムディスクの回転

金属ディスクの回転は、2つのコイルによって操作されます。どちらのコイルも、1つは電圧に比例する磁界を生成し、もう1つは電流に比例する磁界を生成するように配置されています。電圧コイルによって生成された磁界は90度遅延させられ、ディスクにエディ電流が誘導されます。2つの磁界によってディスクに作用する力は、コイル内の即時電流と電圧の積に比例します。
その結果、軽量のアルミニウムディスクが空気隙で回転します。しかし、電力供給がないときにディスクを停止する必要があります。永久磁石がブレーキとして働き、ディスクの回転に反対するトルクを発生させ、消費電力に応じて回転速度をバランスさせます。

消費されたエネルギーのカウントと表示の配列

このシステムでは、浮遊ディスクの回転がカウントされ、メーターウィンドウに表示されます。アルミニウムディスクは、ギアを持つスピンドルに接続されています。このギアはレジスタを駆動し、ディスクの回転数がカウントされ、レジスタに表示されます。レジスタには一連のダイヤルがあり、各ダイヤルは1桁を表しています。メーターの前面には小さな表示ウィンドウがあり、ダイヤルを使用して消費されたエネルギーリーディングが表示されます。シャントマグネットの中央肢には銅製のシェーディングリングがあります。シャントマグネットによって生成された磁束と供給電圧との位相角を約90度にするためには、リングの位置を微調整する必要があります。

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