Ano ang Energy Meter at Ano ang Ito sa Konstruksyon at Prinsipyo ng Paggana
Pagsasalarawan: Ang isang energy meter ay isang aparato na ginagamit upang sukatin ang electrical energy na nakonsumo ng isang electrical load. Ang electrical energy ay tumutukoy sa kabuuang lakas na nakonsumo at inilapat ng isang load sa isang tiyak na panahon. Ginagamit ang mga energy meters sa domestic at industrial AC circuits upang sukatin ang power consumption. Sila ay relatibong mura at tama.
Pagtatayo ng Energy Meter
Ang pagtatayo ng single - phase energy meter ay ipinapakita sa larawan sa ibaba.
Ang energy meter ay binubuo ng apat na pangunahing komponente, kung saan:
Ipinapakita sa ibaba ang detalyadong paliwanag ng bawat komponente.
Driving System
Ang electromagnet ay nagsisilbing pangunahing komponente ng driving system. Ito ay gumagana bilang isang pansamantalang magnet, na pinapabilis ng elektrikong kasaluran na dumaan sa kanyang coil. Ang core ng electromagnet na ito ay gawa mula sa silicon steel laminations.
Sa loob ng driving system, may dalawang electromagnets. Ang itaas ay tinatawag na shunt electromagnet, habang ang ibaba ay kilala bilang series electromagnet.
Ang central limb ng magnet ay may copper band na adjustable. Ang pangunahing tungkulin ng copper band na ito ay i-align ang magnetic flux na idinudulot ng shunt magnet sa paraan na lalagyan nito ng perpendikular sa naipagbibigay na voltage.
Moving System
Ang moving system ay may aluminium disc na nakaposisyon sa alloy shaft. Ang disk na ito ay naka-position sa air gap sa pagitan ng dalawang electromagnets. Habang nagbabago ang magnetic field, nadudulot ang eddy currents sa disk. Ang mga eddy currents na ito ay nakikipag-ugnayan sa magnetic flux, nagpapabuo ng deflecting torque.
Kapag ang mga elektrikong aparato ay nagdraw ng lakas, nagsisimula ang aluminium disc na umikot. Pagkatapos ng isang tiyak na bilang ng pag-ikot, ang disk ay nagpapahiwatig ng halaga ng electrical energy na nakonsumo ng load. Ang bilang ng pag-ikot ay inuulat sa isang tiyak na panahon, at ang disk ay sumusukat ng power consumption sa kilowatt - hours.
Braking System
Ginagamit ang permanent magnet upang bagalan ang pag-ikot ng aluminium disc. Habang umiikot ang disk, nadudulot nito ang eddy currents. Ang mga eddy currents na ito ay nakikipag-ugnayan sa magnetic flux ng permanent magnet, nagpapabuo ng braking torque.
Ang braking torque na ito ay kontra sa paggalaw ng disk, binabawasan ang bilis ng pag-ikot nito. Adjustable ang permanent magnet; sa pamamagitan ng pag-reposition nito radial, maaaring baguhin ang braking torque.
Registration (Counting Mechanism)
Ang pangunahing tungkulin ng registration, o counting mechanism, ay irekord ang bilang ng pag-ikot ng aluminium disc. Ang pag-ikot ng disk ay direktang proporsyonado sa electrical energy na nakonsumo ng load, na sinusukat sa kilowatt - hours.
Ang pag-ikot ng disk ay ipinapadala sa pointers ng iba't ibang dials upang irekord ang iba't ibang readings. Ang energy consumption sa kilowatt - hours ay kinakalkula sa pamamagitan ng pag-multiplika ng bilang ng pag-ikot ng disk sa meter constant. Ipinalalabas ang dial configuration sa larawan sa ibaba.
Prinsipyong Paggamit ng Energy Meter
Ang energy meter ay may aluminium disc, kung saan ang pag-ikot nito ay ginagamit upang matukoy ang power consumption ng load. Ang disk na ito ay naka-position sa air gap sa pagitan ng series electromagnet at shunt electromagnet. Ang shunt magnet ay may pressure coil, habang ang series magnet ay may current coil.
Ang pressure coil ay nagpapabuo ng magnetic field dahil sa supply voltage, at ang current coil ay nagpapabuo ng magnetic field bilang resulta ng load current na dumaan dito.
Ang magnetic field na idinudulot ng voltage (pressure) coil ay lagging ang magnetic field ng current coil ng 90°. Ang phase difference na ito ay nadudulot ng eddy currents sa aluminium disc. Ang interaksiyon ng mga eddy currents at combined magnetic fields ay nagpapabuo ng torque, na nagpapabigay ng rotational force sa disk. Bilang resulta, nagsisimula ang disk na umikot.
Ang rotational force na naging epekto sa disk ay proporsyonado sa kasalukan sa current coil at voltage sa pressure coil. Ang permanent magnet sa braking system ay nagregulate ng pag-ikot ng disk. Ito ay kontra sa paggalaw ng disk, siguradong ang bilis ng pag-ikot ay naka-align sa aktwal na power consumption. Ang cyclometer (registering mechanism) ay pagkatapos ay inuulat ang bilang ng pag-ikot ng disk upang kwentahin ang energy usage.
Teorya ng Energy Meter
Ang pressure coil ay may malaking bilang ng turns, kaya ito ay mataas na inductive. Ang magnetic circuit ng pressure coil ay may napakababang reluctance path, dahil sa maliit na air - gap length sa kanyang magnetic structure. Ang kasalukan Ip na dumaan sa pressure coil, na pinapabilis ng supply voltage, ay lagging ang supply voltage ng humigit-kumulang 90° dahil sa mataas na inductance ng coil.
Ang kasalukan Ip ay nagpapabuo ng dalawang magnetic fluxes, Φp, na mas lalo pa'y nahahati sa Φp1 at Φp2. Ang malaking bahagi ng flux Φp1 ay dadaan sa side gap dahil sa mababang reluctance nito. Ang flux Φp2 ay dadaan sa disk at nagpapabuo ng driving torque na nagpapakilos ng aluminium disc upang umikot.
Ang flux Φp ay proporsyonado sa naipagbibigay na voltage at lagging ang voltage ng isang angle ng 90°. Dahil ito ay alternating, ito ay nagdudulot ng eddy current Iep sa disk.
Ang load current na dumaan sa current coil ay nagdudulot ng flux Φs. Ang flux na ito ay nagdudulot ng eddy current Ies sa disk. Ang eddy current Ies nakikipag-ugnayan sa flux Φp, at ang eddy current Iep nakikipag-ugnayan sa Φs, nagpapabuo ng isa pang torque. Ang dalawang torques na ito ay gumagana sa magkasalungat na direksyon, at ang net torque ay ang pagkakaiba sa pagitan nila.
Ang phasor diagram ng energy meter ay ipinalalabas sa larawan sa ibaba.
Hayaan
V – naipagbibigay na voltage
I – load current
∅ – ang phase angle ng load current
Ip – pressure angle ng load
Δ – ang phase angle sa pagitan ng supply voltage at pressure coil flux
f – frequency
Z – impedance ng eddy current
∝ – ang phase angle ng eddy current paths
Eep – eddy current na idinudulot ng flux
Iep – eddy current dahil sa flux
Eev – eddy current dahil sa flux
Ies – eddy current dahil sa flux
Ang net driving torque ng dis ay ipinapahayag bilang
kung saan K1 – constant
Φ1 at Φ2 ay ang phase angle sa pagitan ng fluxes. Para sa energy meter, kami ay kumuha ng Φp at Φs.
β – phase angle sa pagitan ng fluxes Φp at Φp = (Δ – Φ), kaya
Sa steady state, ang bilis ng driving torque ay katumbas ng braking torque.
Ang bilis ng pag-ikot ay direktang proporsyonado sa power.
Ang three phase energy meter ay ginagamit para sukatin ang malaking power consumption.
