Wat is 'n Energie Meter en Watter is Sy Konstruksie en Werkprinsipe
Definisie: 'n Energie meter is 'n toestel wat gebruik word om die elektriese energie te meet wat deur 'n elektriese belasting verbruik word. Elektriese energie verwys na die totale krag wat oor 'n spesifieke tydperk deur 'n belasting verbruik en gebruik word. Energie meters word in huishoudelike en industriële AC-sirkels gebruik om kragverbruik te meet. Hulle is relatief goedkoop en akkuraat.
Konstruksie van 'n Energie Meter
Die konstruksie van 'n enkel-fase energie meter word hieronder getoon.
Die energie meter bestaan uit vier hoofkomponente, naamlik:
'n Gedetailleerde verduideliking van elke komponent word hieronder gegee.
Dryf Sisteem
Die elektromagnet dien as die kernkomponent van die dryfsisteem. Dit funksioneer as 'n tijdelike magneet, geaktiveer deur die elektriese stroom wat deur sy spoel vloei. Die kern van hierdie elektromagnet is gebou van silikonstaal laminasies.
Binne die dryfsisteem is daar twee elektromagnete. Die bo een word die shunt elektromagnet genoem, terwyl die onderste een bekend staan as die reeks elektromagnet.
Die sentrale been van die magneet is toegerus met 'n koperband, wat aanpasbaar is. Die sleutelrol van hierdie koperband is om die magneetvlugt wat deur die shunt magneet gegenereer word, te alig sodat dit perfek loodreg tot die toegevoerde spanning is.
Beweging Sisteem
Die beweging sisteem het 'n aluminium skoot wat op 'n legering ass gemonteer is. Hierdie skoot is geposisioneer binne die luggap tussen die twee elektromagnete. Wanneer die magneetveld verander, word wervelstrome in die skoot geïnduseer. Hierdie wervelstrome interakteer met die magneetvlugt, wat 'n afbuigende koppeling genereer.
Wanneer elektriese toestelle krag trek, begin die aluminium skoot roteer. Na 'n sekere aantal rotasies, wys die skoot die hoeveelheid elektriese energie wat deur die belasting verbruik is. Die aantal rotasies word oor 'n spesifieke tydinterval getel, en die skoot meet kragverbruik in kilowatt-uur.
Rem Sisteem
'n Permanente magneet word gebruik om die rotasie van die aluminium skoot te vertraag. Wanneer die skoot roteer, word wervelstrome geïnduseer. Hierdie wervelstrome interakteer met die magneetvlugt van die permanente magneet, wat 'n remkoppeling skep.
Hierdie remkoppeling teenstand die skoot se beweging, wat die rotasiespoed verlaag. Die permanente magneet is aanpasbaar; deur dit radiaal te herposisioneer, kan die remkoppeling gewysig word.
Registrering (Telling Mekanisme)
Die primêre funksie van die registrering, of telling mekanisme, is om die aantal rotasies van die aluminium skoot te rekord. Die skoot se rotasie is eweredig aan die elektriese energie wat deur die belasting verbruik word, gemeet in kilowatt-uur.
Die skoot se rotasie word oorgedra na die wyser van verskillende dials om verskillende leesinge te rekord. Die energieverbruik in kilowatt-uur word bereken deur die aantal skootrotasies met die meterkonstante te vermenigvuldig. Die dialkonfigurasie word in die figuur hieronder getoon.
Werkprinsipe van die Energie Meter
'n Energie meter het 'n aluminium skoot, waarvan die rotasie gebruik word om die kragverbruik van die belasting te bepaal. Hierdie skoot is geposisioneer in die luggap tussen die reeks elektromagnet en die shunt elektromagnet. Die shunt magneet is toegerus met 'n drukspoel, terwyl die reeks magneet 'n stroomspoel het.
Die drukspoel genereer 'n magneetveld as gevolg van die voorsieningsspanning, en die stroomspoel produseer 'n magneetveld as gevolg van die belastingsstroom wat deur dit vloei.
Die magneetveld wat deur die spanning (druk) spoel geïnduseer word, loop agter die magneetveld van die stroomspoel met 90°. Hierdie faseverskil geïnduseer wervelstrome in die aluminium skoot. Die interaksie tussen hierdie wervelstrome en die gekombineerde magneetvelde genereer 'n koppeling, wat 'n rotasiekrag op die skoot uitoefen. Gevolglik begin die skoot roteer.
Die rotasiekrag wat op die skoot werk, is eweredig aan die stroom deur die stroomspoel en die spanning oor die drukspoel. Die permanente magneet in die remsisteem reguleer die skoot se rotasie. Dit teenstand die skoot se beweging, wat verseker dat die rotasiespoed ooreenstem met die werklike kragverbruik. 'n Siklometer (registrering mekanisme) tel dan die aantal rotasies van die skoot om energieverbruik te kwantifiseer.
Teorie van die Energie Meter
Die drukspoel het 'n relatief groot aantal windinge, wat dit hoog induktief maak. Die magneetsirkel van die drukspoel het 'n baie lae weerstandspad, dankie die klein luggap lengte in sy magneetstruktuur. Die stroom Ip wat deur die drukspoel vloei, gedryf deur die voorsieningsspanning, loop ongeveer 90° agter die voorsieningsspanning weens die hoë induktansie van die spoel.
Die stroom Ip genereer twee magneetvlugte, Φp, wat verder verdeel word in &Φ;p1 en &Φ;p2. 'n Groot deel van die vlugt &Φ;p1 gaan deur die sygap weens sy lae weerstand. Die vlugt &Φ;p2 gaan deur die skoot en geïnduseer 'n dryfkoppeling wat die aluminium skoot laat roteer.
Die vlugt &Φ;p is eweredig aan die toegepaste spanning en loop agter die spanning met 'n hoek van 90°. Aangesien hierdie vlugt alternerend is, geïnduseer dit 'n wervelstroom Iep in die skoot.
Die belastingsstroom wat deur die stroomspoel vloei, geïnduseer 'n vlugt &Φ;s. Hierdie vlugt geïnduseer 'n wervelstroom Ies in die skoot. Die wervelstroom Ies interakteer met die vlugt &Φ;p, en die wervelstroom Iep interakteer met &Φ;s, wat 'n ander koppeling skep. Hierdie twee koppelinge werk in teenoorgestelde rigtings, en die netto koppeling is die verskil tussen hulle.
Die fasordiagram van die energiemeter word in die figuur hieronder getoon.
Laat
V – toegepaste spanning
I – belastingsstroom
∅ – die fasehoek van belastingsstroom
Ip – drukhoek van belasting
Δ – die fasehoek tussen voorsieningsspanning en drukspoel vlugt
f – frekwensie
Z – impedansie van wervelstroom
∝ – die fasehoek van wervelstroom pad
Eep – wervelstroom geïnduseer deur vlugt
Iep – wervelstroom as gevolg van vlugt
Eev – wervelstroom as gevolg van vlugt
Ies – wervelstroom as gevolg van vlugt
Die netto dryfkoppeling van die skoot word uitgedruk as
waar K1 – konstante
&Φ;1 en &Φ;2 is die fasehoek tussen die vlugte. Vir 'n energiemeter neem ons &Φ;p en &Φ;s.
&β – fasehoek tussen vlugte &Φ;p en &Φ;p = (&Δ – &Φ), dus
By stabiele toestand is die spoed van die dryfkoppeling gelyk aan die remkoppeling.
Die rotasiespoed is eweredig aan die krag.
Die driefase energie meter word gebruik vir die meting van groot kragverbruik.
