Kas ir enerģijas skaitītājs un kādi ir tā konstrukcijas un darbības principi
Definīcija: Enerģijas mērs ir ierīce, kas tiek izmantota elektroenerģijas patēriņa mērīšanai elektriskajā slodē. Elektroenerģija atsaucās uz kopējo jaudu, ko slodze patērē un izmanto noteiktā laika periodā. Enerģijas mēri tiek izmantoti gan mājsaimniecībās, gan rūpnieciskajos AC tīklos, lai mērītu enerģijas patēriņu. Tie ir salīdzinoši lēti un precīzi.
Enerģijas mēra konstrukcija
Vienfazējā enerģijas mēra konstrukcija ir attēlota zemāk esošajā diagrammā.
Enerģijas mērs sastāv no četriem galvenajiem komponentiem, proti:
Katra komponenta detalizēta izskaidrošana ir sniegta tālāk.
Pārvadājuma sistēma
Elektromagnits ir pārvadājuma sistēmas galvenais komponents. Tas darbojas kā īslaicīgs magnits, aktīvs, kad caur tā spuldzi plūst strāva. Šī elektromagnita kodols ir izgatavots no silīcijsaktes laminācijas.
Pārvadājuma sistēmā ir divi elektromagniti. Augšējais tiek saukts par šūnu elektromagnitu, bet apakšējais – par seriālo elektromagnitu.
Magnita centrālajā daļā ir ievietota medibas lenta, kura ir pielāgojama. Šīs medibas lentas galvenā loma ir sakārtot šūnas magnita magnētisko plūsmu tā, lai tā būtu pilnīgi perpendikulāra piegādājamajam spriegumam.
Kustības sistēma
Kustības sistēmā ir instalēts alumiņija disks, kas ielietums uz legierasshafu. Šis disks ir novietots gaisa gabalā starp abiem elektromagnītiem. Kad magnētiskais lauks mainās, diskā rodas eddi strāvas. Šīs eddi strāvas interakcija ar magnētisko plūsmu radīs novirzošanas momentu.
Kad elektroniskie ierīces patērē enerģiju, alumiņija disks sāk rotāties. Pēc noteiktā skaita rotācijām, disks norāda slodzes patērēto elektriskās enerģijas daudzumu. Rotāciju skaits tiek saskaitīts noteiktā laika intervālā, un disks mēra enerģijas patēriņu kilovatu stundās.
Sāpes sistēma
Pastāvīgais magnits tiek izmantots, lai palēninātu alumiņija diska rotāciju. Kad disks rotē, tajā rodas eddi strāvas. Šīs eddi strāvas interakcija ar pastāvīgā magnita magnētisko plūsmu radīs sāpes momentu.
Šis sāpes moments pretojas diska kustībai, samazinot tā rotācijas ātrumu. Pastāvīgais magnits ir pielāgojams; to radiaļu pārvietojot, var mainīt sāpes momentu.
Reģistrēšana (Skaitīšanas mehānisma)
Reģistrēšanas vai skaitīšanas mehānisma galvenā funkcija ir reģistrēt alumiņija diska rotāciju skaitu. Diska rotācijas skaits ir tieši proporcionāls slodzes patērētajai elektriskajai enerģijai, mērotās kilovatu stundās.
Diska rotācija tiek transmetēta dažādu skalju rādītājiem, lai reģistrētu dažādas lasījumu vērtības. Enerģijas patēriņu kilovatu stundās aprēķina, reizinot diska rotāciju skaitu ar mēra konstanti. Skalu konfigurācija ir attēlotā zemāk esošajā diagrammā.
Enerģijas mēra darbības princips
Enerģijas mērs ietver alumiņija disku, kura rotācija tiek izmantota, lai noteiktu slodzes enerģijas patēriņu. Šis disks ir novietots gaisa gabalā starp seriālo elektromagnitu un šūnas elektromagnitu. Šūnas magnits ir aprīkots ar sprieguma spuldzi, bet seriālais magnits – ar strāvas spuldzi.
Sprieguma spuldze radīs magnētisko lauku dēļ piegādāmajam spriegumam, un strāvas spuldze radīs magnētisko lauku dēļ slodzes strāvas plūsmas caur to.
Magnētiskais lauks, ko radījis sprieguma (sprieguma) spuldze, atpaliek no strāvas spuldzes magnētiskā lauka par 90°. Šis fāzes atšķirums rod eddi strāvas diskā. Šo eddi strāvu interakcija ar kombinēto magnētisko lauku radīs momentu, kas izdara rotācijas spēku uz disku. Tāpēc diska sāk rotāties.
Rotācijas spēks, kas iedarbojas uz disku, ir proporcionāls strāvai caur strāvas spuldzi un spriegumam pa sprieguma spuldzi. Pastāvīgais magnits sāpes sistēmā regulē diska rotāciju. Tas pretojas diska kustībai, nodrošinot, ka rotācijas ātrums atbilst faktiskajam enerģijas patēriņam. Ciklometrs (reģistrēšanas mehānisms) tad saskaņo diska rotāciju skaitu, lai kvantificētu enerģijas patēriņu.
Enerģijas mēra teorija
Sprieguma spuldze ir aprīkota ar lielu virzienuskaņu skaitu, padarot to ļoti induktīvu. Sprieguma spuldzes magnētiskā kontūra ir ar ļoti zemu nevēlamības ceļu, dēļ ļoti maza gaisa gabala garuma tās magnētiskajā struktūrā. Strāva Ip, kas plūst caur sprieguma spuldzi, dēļ tās augstās induktivitātes, atpaliek no piegādāmajā sprieguma aptuveni par 90°.
Strāva Ip radīs divas magnētiskas plūsmas, Φp, kas tālāk tiek sadalītas Φp1 un Φp2. Lielā daļa plūsmas Φp1 plūst caur sānu gabalu, dēļ tās zema nevēlamības. Plūsma Φp2 plūst caur disku un radīs pārvadājuma momentu, kas izraisīs alumiņija diska rotāciju.
Plūsma Φp ir proporcionāla piemērotajam spriegumam un atpaliek no sprieguma par leņķi 90°. Jo šī plūsma ir maiņstrāva, tā radīs eddi strāvu Iep diskā.
Slodzes strāva, kas plūst caur strāvas spuldzi, radīs plūsmu Φs. Šī plūsma radīs eddi strāvu Ies diskā. Eddi strāva Ies interakcija ar plūsmu Φp, un eddi strāva Iep interakcija ar Φs, radīs citu momentu. Abi šie momenti darbojas pretējos virzienos, un neto momentu ir atšķirība starp tiem.
Enerģijas mēra fazors diagramma ir attēlota zemāk esošajā diagrammā.
Lai
V – piemērots spriegums
I – slodzes strāva
∅ – slodzes strāvas fāzes leņķis
Ip – sprieguma leņķis
Δ – fāzes leņķis starp piegādāmajā spriegumu un sprieguma spuldzes plūsmu
f – frekvence
Z – eddi strāvas impedancija
∝ – eddi strāvas ceļa fāzes leņķis
Eep – plūsmas radītā eddi strāva
Iep – plūsmas radītā eddi strāva
Eev – plūsmas radītā eddi strāva
Ies – plūsmas radītā eddi strāva
Neto pārvadājuma momentu diska izsaka kā
kur K1 – konstants
Φ1 un Φ2 ir fāzes leņķis starp plūsmām. Enerģijas mēram mēs ņemam Φp un Φs.
β – fāzes leņķis starp plūsmām Φp un Φp = (Δ - Φ), tāpēc
Stacionārajā stāvoklī pārvadājuma momenta ātrums ir vienāds ar sāpes momentu.
Rotācijas ātrums ir tieši proporcionāls jaudai.
Trīsfazējais enerģijas mērs tiek izmantots liela enerģijas patēriņa mērīšanai.
