Што е енергетски бројач и какови се неговите начин на конструкција и работен принцип

Дефиниција: Енергијски бројач е уред кој се користи за мерење на електричната енергија потрошена од електрична оптоварување. Електричната енергија се однесува на вкупната моќ потрошена и користена од оптоварувањето во одреден временски период. Енергијските бројачи се користат во домашни и индустријски AC цевки за мерење на потрошуването на моќ. Тие се релативно евтини и точни.

Конструкција на Енергијски Бројач
Конструкцијата на једнофазен енергијски бројач е прикажана на следната слика. 

Енергијскиот бројач се состои од четири главни компоненти, а именно:

• Систем за возење

• Поместлив систем

• Систем за спорење

• Регистрување систем

Детално објаснување на секоја компонента е дадено подолу.

Систем за возење

Електромагнетот служи како основен компонент на системот за возење. Тој функционира како временска магнет, активирана од електричниот ток што минува низ својот цев. Јадрото на овој електромагнет е изградено од ламинација од кремезинска челик.

Во системот за возење постојат два електромагнета. Горниот е наречен шунт електромагнет, додека долниот е познат како серијски електромагнет.

• Серијскиот електромагнет се возбудува од токот на оптоварувањето што минува низ токовата цев.

• Цевта на шунт електромагнетот е директно поврзана со источникот на моќ, така што носи ток пропорционален на шунт напонот. Оваа цев се нарекува и притиснa цев.

Централниот дел на магнетот е опремен со меден појас, кој е регулирачки. Клучната улога на овој меден појас е да поравна магнетниот флукс генериран од шунт магнетот на начин што е перпендикуларен на доставениот напон.

Поместлив Систем

Поместлив систем има алюминиева плоча сместена на легирани шток. Оваа плоча е поставена во воздухната рака помеѓу двата електромагнета. Со менување на магнетното поле, во плочата се индуцираат вихрови токови. Овие вихрови токови интерагираат со магнетниот флукс, генерирајќи дефлекционен момент.

Кога електричните уреди потражуваат моќ, алюминиевата плоча започнува да се враќа. По одреден број на враќања, плочата покажува количина на електрична енергија потрошена од оптоварувањето. Бројот на враќања се пребројува во одреден временски интервал, и плочата мерува потрошуването на моќ во киловат - часови.

Систем за спорење

Перманентен магнет се користи за забавување на враќањето на алюминиевата плоча. Со враќањето на плочата, се индуцираат вихрови токови. Овие вихрови токови интерагираат со магнетниот флукс на перманентниот магнет, создавајќи момент на спорење.

Овој момент на спорење противостои движението на плочата, намалувајќи нејзината ротационна брзина. Перманентниот магнет е регулирачки; со преформирање радијално, може да се модифицира моментот на спорење.

Регистрација (Бројачки Механизам)

Основната функција на регистрацијата, или бројачкиот механизам, е да записува бројот на враќања на алюминиевата плоча. Враќањето на плочата е директно пропорционално на електричната енергија потрошена од оптоварувањето, мерена во киловат - часови.

Враќањето на плочата се пренесува до казалке на различни циферници за записување на различни прочити. Потрошуването на енергија во киловат - часови се пресметува множењем на бројот на враќања на плочата со константата на бројачот. Конфигурацијата на циферницата е прикажана на следната слика.

Принцип на Функционирање на Енергијскиот Бројач

Енергијскиот бројач има алюминиева плоча, чие враќање се користи за одредување на потрошуването на моќ од оптоварувањето. Оваа плоча е поставена во воздухната рака помеѓу серијскиот електромагнет и шунт електромагнет. Шунт магнетот е опремен со притиснa цев, додека серијскиот магнет има токова цев.

Притиснa цев генерира магнетно поле поради доставен напон, а токовата цев произведува магнетно поле како резултат на токот на оптоварувањето што минува низ неа.

Магнетното поле индуцирано од напонската (притиснa) цев ја закasnува магнетното поле на токовата цев за 90°. Оваа фазна разлика индуцира вихрови токови во алюминиевата плоча. Интеракцијата помеѓу овие вихрови токови и комбинирани магнетни полиња генерира момент, кој извршува ротационна сила на плочата. Како резултат, плочата започнува да се враќа.

Ротационата сила која делува на плочата е пропорционална на токот низ токовата цев и напонот над притиснa цев. Перманентниот магнет во системот за спорење регулира враќањето на плочата. Тој се противоставува на движението на плочата, осигурувајќи дека ротационата брзина се подударува со реалното потрошуване на моќ. Циклометар (регистрување механизам) потоа пребројува бројот на враќања на плочата за квантифицирање на користењето на енергија.

Теорија на Енергијскиот Бројач

Притиснa цев има релативно голем број на обика, што ја прави многу индуктивна. Магнетниот цев на притиснa цев има многу низка релуктанца пат, благодарение на малата рака во воздух во неговата магнетна структура. Токот I_p кој минува низ притиснa цев, подтикнат од доставен напон, ја закasnува доставен напон за околу 90° поради високата индуктивност на цевта.

Токот I_p генерира две магнетни флукси, Φ_p, која дополнително се распада на Φ_p1 и Φ_p2. Главниот дел од флуксот Φ_p1 минува низ странската рака поради низката релуктанца. Флуксот Φ_p2 путува низ плочата и индуцира момент на возење кој го враќа алюминиевата плоча.

Флуксот Φ_p е пропорционален на применетиот напон и ја закasnува напонот за агол од 90°. Бидејќи овој флукс е алтернативен, тој индуцира вихров ток I_ep во плочата.

Токот на оптоварувањето што минува низ токовата цев индуцира флукс Φs. Овој флукс генерира вихров ток I_es во плочата. Вихровиот ток I_es интерагира со флуксот Φ_p, а вихровиот ток I_ep интерагира со Φs, што резултира со друг момент. Овие два момента делуваат во спротивна насока, а нетниот момент е разликата помеѓу нив.

Фазниот дијаграм на енергијскиот бројач е прикажан на следната слика.

Нека
V – применет напон
I – ток на оптоварување
∅ – фазниот агол на токот на оптоварување
I_p – притисн агол на оптоварување
Δ – фазниот агол помеѓу доставен напон и флукс на притиснa цев
f – фреквенција
Z – импеданса на вихровиот ток
∝ – фазниот агол на патеките на вихровиот ток
E_ep – вихров ток индуциран од флукс
I_ep – вихров ток поради флукс
E_ev – вихров ток поради флукс
I_es – вихров ток поради флукс

Нетниот момент на возење на плочата се изразува како

каде K₁ – константа

Φ₁ и Φ₂ се фазни агли помеѓу флуксите. За енергијски бројач, ние ги земаме Φ_p и Φ_s.

β – фазни агол помеѓу флуксите Φ_p и Φ_p = (Δ – Φ), затоа

На стабилно состојба, брзината на моментот на возење е еднаква на моментот на спорење.

Брзината на враќање е директно пропорционална на моќта.

Трофазниот енергијски бројач се користи за мерење на големото потрошуване на моќ.