Τι είναι ένα μέτρητρο ενέργειας και ποιο είναι το αρχή λειτουργίας και κατασκευής του
Ορισμός: Το μέτρητρο ενέργειας είναι ένα συστήμα που χρησιμοποιείται για τον ποσοτικό προσδιορισμό της ηλεκτρικής ενέργειας που καταναλώνει μια ηλεκτρική φορτία. Η ηλεκτρική ενέργεια αναφέρεται στη συνολική ισχύ που καταναλώνεται και χρησιμοποιείται από μια φορτία κατά τη διάρκεια μιας συγκεκριμένης περιόδου. Τα μέτρητρα ενέργειας χρησιμοποιούνται σε οικιακές και βιομηχανικές κύκλωσεις CA για τον ποσοτικό προσδιορισμό της κατανάλωσης ισχύος. Είναι σχετικά φθηνά και ακριβή.
Κατασκευή Μετρητή Ενέργειας
Η κατασκευή ενός μονοφάση μέτρητρου ενέργειας είναι δεικτική στο παρακάτω σχήμα.
Το μέτρητρο ενέργειας αποτελείται από τέσσερα βασικά συστατικά μέρη, δηλαδή:
Μια λεπτομερής εξήγηση κάθε συστατικού μέρους παρέχεται παρακάτω.
Σύστημα Προώθησης
Το ηλεκτρομαγνήτης λειτουργεί ως το βασικό συστατικό του συστήματος προώθησης. Λειτουργεί ως προσωρινό μαγνήτη, ενεργοποιημένο από τον ηλεκτρικό ρεύμα που διέρχεται μέσα από την κάθετη του. Το πυρήνας αυτού του ηλεκτρομαγνήτη κατασκευάζεται από επίπεδα σιλικού χάλυβα.
Στο σύστημα προώθησης, υπάρχουν δύο ηλεκτρομαγνήτες. Ο πάνω ονομάζεται ηλεκτρομαγνήτης παραπέρασης, ενώ ο κάτω ονομάζεται ηλεκτρομαγνήτης σειράς.
Το κεντρικό μέρος του μαγνήτη είναι εξοπλισμένο με έναν χάλυβα ζωντανό, ο οποίος είναι προσαρμοστέος. Η κύρια λειτουργία αυτού του χάλυβα ζωντανού είναι να στροφορίζει το μαγνητικό ρεύμα που παράγεται από τον ηλεκτρομαγνήτη παραπέρασης με τρόπο που το κάνει απόλυτα κάθετο στην παρεχόμενη τάση.
Κινούμενο Σύστημα
Το κινούμενο σύστημα διαθέτει ένα αλουμινίου δίσκο που είναι εγκατεστημένο σε μια σύνθεση σάφων. Αυτός ο δίσκος είναι τοποθετημένος στην αερισμένη διάσταση μεταξύ των δύο ηλεκτρομαγνητών. Όταν το μαγνητικό πεδίο αλλάζει, παράγονται κατανενεχόμενα ρεύματα στον δίσκο. Αυτά τα κατανενεχόμενα ρεύματα αλληλεπιδρούν με το μαγνητικό ρεύμα, παράγοντας ένα τροχοπέδη.
Όταν ηλεκτρικά συστήματα παίρνουν ισχύ, ο δίσκος αλουμινίου ξεκινά να περιστρέφεται. Μετά από ένα συγκεκριμένο αριθμό περιστροφών, ο δίσκος δείχνει την ποσότητα της ηλεκτρικής ενέργειας που καταναλώθηκε από τη φορτία. Ο αριθμός των περιστροφών μετριέται κατά τη διάρκεια μιας συγκεκριμένης χρονικής περιόδου, και ο δίσκος μετρά την κατανάλωση ισχύος σε χιλιώτες ώρες.
Σύστημα Φρένων
Χρησιμοποιείται ένα μόνιμο μαγνήτη για να αργοποιήσει την περιστροφή του δίσκου αλουμινίου. Όταν ο δίσκος περιστρέφεται, παράγονται κατανενεχόμενα ρεύματα. Αυτά τα κατανενεχόμενα ρεύματα αλληλεπιδρούν με το μαγνητικό ρεύμα του μόνιμου μαγνήτη, παράγοντας ένα τροχοπέδη.
Αυτό το τροχοπέδη αντιτίθεται στην κίνηση του δίσκου, μειώνοντας την ταχύτητα περιστροφής. Το μόνιμο μαγνήτη είναι προσαρμοστέο· με την αλλαγή της θέσης του σε ακτίνιο επίπεδο, μπορεί να τροποποιηθεί το τροχοπέδη.
Καταγραφή (Μηχανισμός Καταμέτρησης)
Η κύρια λειτουργία της καταγραφής, ή του μηχανισμού καταμέτρησης, είναι να καταγράφει τον αριθμό των περιστροφών του δίσκου αλουμινίου. Η περιστροφή του δίσκου είναι ανάλογη με την ηλεκτρική ενέργεια που καταναλώνει η φορτία, μετρημένη σε χιλιώτες ώρες.
Η περιστροφή του δίσκου μεταδίδεται στους δείκτες διαφόρων διαλόγων για την καταγραφή διαφόρων μέτρησεων. Η κατανάλωση ενέργειας σε χιλιώτες ώρες υπολογίζεται πολλαπλασιάζοντας τον αριθμό των περιστροφών του δίσκου με τη σταθερά του μέτρητρου. Η διάρθρωση των διαλόγων είναι δεικτική στο παρακάτω σχήμα.
Πρίντιπιο Λειτουργίας του Μέτρητρου Ενέργειας
Ένα μέτρητρο ενέργειας διαθέτει έναν δίσκο αλουμινίου, η περιστροφή του οποίου χρησιμοποιείται για τον ποσοτικό προσδιορισμό της κατανάλωσης ισχύος της φορτία. Αυτός ο δίσκος είναι τοποθετημένος στην αερισμένη διάσταση μεταξύ του ηλεκτρομαγνήτη σειράς και του ηλεκτρομαγνήτη παραπέρασης. Ο ηλεκτρομαγνήτης παραπέρασης είναι εξοπλισμένος με μια κάθετη πίεσης, ενώ ο ηλεκτρομαγνήτης σειράς έχει μια κάθετη ρεύματος.
Η κάθετη πίεσης παράγει ένα μαγνητικό πεδίο λόγω της παρεχόμενης τάσης, και η κάθετη ρεύματος παράγει ένα μαγνητικό πεδίο ως αποτέλεσμα του ρεύματος φορτία που διέρχεται μέσα από αυτήν.
Το μαγνητικό πεδίο που παράγεται από την τάση (πίεση) κάθετης χρονοκαθυστερεί το μαγνητικό πεδίο της κάθετης ρεύματος κατά 90°. Αυτή η διαφορά φάσης παράγει κατανενεχόμενα ρεύματα στον δίσκο αλουμινίου. Η αλληλεπίδραση αυτών των κατανενεχόμενων ρευμάτων με τα συνδυασμένα μαγνητικά πεδία παράγει ένα τροχοπέδη, το οποίο ασκεί μια περιστροφική δύναμη στον δίσκο. Συνεπώς, ο δίσκος ξεκινά να περιστρέφεται.
Η περιστροφική δύναμη που ασκείται στον δίσκο είναι ανάλογη με το ρεύμα μέσω της κάθετης ρεύματος και την τάση στην κάθετη πίεσης. Το μόνιμο μαγνήτη στο σύστημα φρένων ρυθμίζει την περιστροφή του δίσκου. Αντιτίθεται στην κίνηση του δίσκου, διασφαλίζοντας ότι η ταχύτητα περιστροφής είναι συντονισμένη με την πραγματική κατανάλωση ισχύος. Ένας κυκλομετρητής (μηχανισμός καταμέτρησης) τότε μετρά τον αριθμό των περιστροφών του δίσκου για την ποσοτική καταμέτρηση της κατανάλωσης ενέργειας.
Θεωρία του Μέτρητρου Ενέργειας
Η κάθετη πίεσης έχει ένα σχετικά μεγάλο αριθμό σπειρών, κάνοντάς την υψηλά μαγνητική. Η μαγνητική κύκλωση της κάθετης πίεσης έχει μια πολύ χαμηλή αντίσταση, λόγω του μικρού χάσματος αέρα στη μαγνητική δομή της. Το ρεύμα Ip που διέρχεται μέσα από την κάθετη πίεσης, ωθούμενο από την παρεχόμενη τάση, χρονοκαθυστερεί την παρεχόμενη τάση κατά περίπου 90° λόγω της υψηλής μαγνητικότητας της κάθετης.
Το ρεύμα Ip παράγει δύο μαγνητικά ρεύματα, Φp, το οποίο επιπλέον χωρίζεται σε &Φ;p1 και &Φ;p2. Μια μεγάλη ποσότητα του ρεύματος &Φ;p1 διέρχεται μέσα από το παρακάμπτον χάσμα λόγω της χαμηλής αντίστασης. Το ρεύμα &Φ;p2 διέρχεται μέσα από τον δίσκο και παράγει ένα τροχοπέδη που προκαλεί την περιστροφή του δίσκου αλουμινίου.
Το ρεύμα &Φ;p είναι ανάλογο με την εφαρμοσμένη τάση και χρονοκαθυστερεί την τάση κατά γωνία 90°. Επειδή αυτό το ρεύμα είναι εναλλακτικό, παράγει ένα κατανενεχόμενο ρεύμα Iep στον δίσκο.
Το ρεύμα φορτία που διέρχεται μέσα από την κάθετη ρεύματος παράγει ένα ρεύμα &Φ;s. Αυτό το ρεύμα παράγει ένα κατανενεχόμενο ρεύμα Ies στον δίσκο. Το κατανενεχόμενο ρεύμα Ies αλληλεπιδρά με το ρεύμα &Φ;p, και το κατανενεχόμενο ρεύμα Iep αλληλεπιδρά με &Φ;s, παράγοντας ένα άλλο τροχοπέδη. Αυτά τα δύο τροχοπέδη ασκούνται σε αντίθετες κατευθύνσεις, και το συνολικό τροχοπέδη είναι η διαφορά μεταξύ τους.
Το διαγράμματα φάσης του μέτρητρου ενέργειας είναι δεικτικό στο παρακάτω σχήμα.
Ας είναι
V – εφαρμοσμένη τάση
I – ρεύμα φορτία
∅ – η γωνία φάσης του ρεύματος φορτία
Ip – γωνία πίεσης του φορτίου
Δ – η γωνία φάσης μεταξύ τάσης παροχής και ρεύματος κάθετης πίεσης
f – συχνότητα
Z – αντίσταση κατανενεχόμενου ρεύματος
