Construção do Medidor de Energia AC
Os medidores de energia são a parte básica para medir o consumo de energia. São usados em todos os lugares, independentemente do tamanho do consumo. Também são conhecidos como medidores de watt-hora. Aqui, discutiremos a construção e o princípio de funcionamento do medidor de energia do tipo indução.
Para entender a estrutura do medidor de watt-hora, devemos compreender os quatro componentes essenciais do medidor. Esses componentes são os seguintes:
Sistema de acionamento
Sistema de movimento
Sistema de frenagem
Sistema de registro
Sistema de Acionamento
Os componentes deste sistema são dois eletroímãs laminados de aço silício. O eletroímã superior é chamado de ímã de derivação e carrega uma bobina de tensão composta por muitas voltas de fio fino. O eletroímã inferior é chamado de ímã em série e carrega duas bobinas de corrente compostas por algumas voltas de fio grosso. As bobinas de corrente estão conectadas em série com o circuito e a corrente de carga passa por elas.
Enquanto a bobina de tensão está conectada à rede elétrica e produz uma alta relação de indutância para resistência. Há bandas de cobre na parte inferior do ímã de derivação que fornecem compensação friccional para que o ângulo de fase entre o fluxo magnético do ímã de derivação e a tensão da rede seja exatamente 90o.
Sistema de Movimento
Como você pode ver na figura, há um disco fino de alumínio colocado na lacuna entre os dois eletroímãs e montado em um eixo vertical. As correntes de Foucault são induzidas no disco de alumínio quando ele corta o fluxo produzido pelos dois ímãs. Como resultado da interferência das correntes de Foucault e dos dois campos magnéticos, constitui-se um torque de desvio no disco. Quando você começa a consumir energia, o disco começa a girar lentamente e as várias rotações do disco exibem o consumo de energia, em um determinado intervalo de tempo. Normalmente, isso é medido em quilowatt-hora.
Sistema de Frenagem
A parte principal deste sistema é um ímã permanente chamado ímã de freio. Está localizado perto do disco para que as correntes de Foucault sejam induzidas nele devido ao movimento do disco giratório através do campo magnético. Essa corrente de Foucault reage com o fluxo e exerce um torque de frenagem que opõe o movimento do disco. A velocidade do disco pode ser controlada alterando o fluxo.
Sistema de Registro
Como seu nome sugere, ele registra o número de rotações do disco, que é proporcional à energia consumida diretamente em quilowatt-hora. Há um eixo do disco que é acionado por uma engrenagem no eixo do disco e indica o número de vezes que o disco girou.
Princípio de Funcionamento do Medidor de Energia
O funcionamento dos medidores de energia de fase única do tipo indução baseia-se em dois fundamentos principais:
Rotação do disco de alumínio.
Arranjo de contagem e exibição da quantidade de energia consumida.
Rotação de um Disco de Alumínio
A rotação do disco metálico é operada por duas bobinas. Ambas as bobinas estão dispostas de tal forma que uma delas produz um campo magnético proporcional à tensão e a outra cria um campo magnético proporcional à corrente. O campo produzido pela bobina de tensão é atrasado em 90o para que as correntes de Foucault sejam induzidas no disco. A força exercida no disco pelos dois campos é proporcional ao produto da corrente imediata e da tensão nas bobinas.
Como resultado, um disco leve de alumínio gira em um vão de ar. Mas há a necessidade de parar o disco quando não há fornecimento de energia. Um ímã permanente funciona como um freio que opõe a rotação do disco e equilibra a velocidade de rotação em relação ao consumo de energia.
Arranjo de Contagem e Exibição da Energia Consumida
Neste sistema, a rotação do disco flutuante é contada e, em seguida, exibida na janela do medidor. O disco de alumínio está conectado a um eixo que tem uma engrenagem. Esta engrenagem aciona o registrador e a revolução do disco é contada e exibida no registrador, que possui uma série de discos e cada disco representa um dígito. Há uma pequena janela de exibição na frente do medidor que exibe a leitura da energia consumida com a ajuda dos discos. Há um anel de sombreamento de cobre no membro central do ímã de derivação. Para fazer o ângulo de fase entre o fluxo produzido pelo ímã de derivação e a tensão da rede cerca de 900, pequenos ajustes no lugar do anel são necessários.
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