Ano ang Isang Meters ng Enerhiya at Ano ang Ito Konstruksyon at Patakaran ng Paggana
Pagsasalarawan: Ang isang energy meter ay isang aparato na ginagamit para sukatin ang elektrikong enerhiya na nakonsumo ng isang electrical load. Ang elektrikong enerhiya ay tumutukoy sa kabuuang lakas na nakonsumo at ginamit ng isang load sa isang tiyak na panahon. Ang mga energy meter ay ginagamit sa domestic at industrial AC circuits upang sukatin ang pagkonsumo ng lakas. Sila ay relatibong mura at wasto.
Konstruksyon ng Energy Meter
Ang konstruksyon ng single - phase energy meter ay ipinapakita sa larawan sa ibaba.
Ang energy meter ay binubuo ng apat na pangunahing komponente, kung saan:
Isinasalarawan nang detalyado ang bawat komponente sa ibaba.
Driving System
Ang electromagnet ay ang pangunahing komponente ng driving system. Ito ay gumagana bilang isang pansamantalang magnet, na pinapatakbo ng elektrikong kasalukuyang dumaan sa kanyang coil. Ang core ng electromagnet na ito ay gawa mula sa silicon steel laminations.
Sa loob ng driving system, mayroong dalawang electromagnets. Ang nasa itaas ay tinatawag na shunt electromagnet, samantalang ang nasa ilalim ay kilala bilang series electromagnet.
Ang sentral na 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 magiging perpendikular ito sa inilapat na voltage.
Moving System
Ang moving system ay may isang aluminium disc na nakalagay sa isang alloy shaft. Ang disk na ito ay nakalagay sa air gap sa pagitan ng dalawang electromagnets. Habang nagbabago ang magnetic field, nagdudulot ito ng eddy currents sa disk. Ang mga eddy currents na ito ay nakikipag-ugnayan sa magnetic flux, na nagpapabunga ng deflecting torque.
Kapag nagdraw ng lakas ang mga elektrikal na aparato, nagsisimula ang aluminium disc na umikot. Pagkatapos ng isang tiyak na bilang ng pag-ikot, ang disk ay nagpapakita ng halaga ng elektrikong enerhiyang nakonsumo ng load. Ang bilang ng mga pag-ikot ay inilaan sa isang tiyak na panahon, at ang disk ay sumusukat ng pagkonsumo ng lakas sa kilowatt - oras.
Braking System
Ginagamit ang permanenteng magnet upang bagalan ang pag-ikot ng aluminium disc. Habang umiikot ang disk, ito ay nagdudulot ng eddy currents. Ang mga eddy currents na ito ay nakikipag-ugnayan sa magnetic flux ng permanenteng magnet, na nagpapabunga ng braking torque.
Ang braking torque na ito ay kontra sa paggalaw ng disk, na binabawasan nito ang bilis ng pag-ikot. Adjustable ang permanenteng 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 irecord ang bilang ng mga pag-ikot ng aluminium disc. Ang pag-ikot ng disk ay direktang proporsyonado sa elektrikong enerhiyang nakonsumo ng load, na sinusukat sa kilowatt - oras.
Ang pag-ikot ng disk ay ipinapadala sa mga pointer ng iba't ibang dials upang irecord ang iba't ibang readings. Ang pagkonsumo ng enerhiya sa kilowatt - oras ay inaasahan sa pamamagitan ng pagmultiply ng bilang ng mga pag-ikot ng disk sa meter constant. Ipinalalaman ang dial configuration sa larawan sa ibaba.
Pagsasalarawan ng Prinsipyo ng Energy Meter
Ang energy meter ay may isang aluminium disc, na ang pag-ikot nito ay ginagamit upang matukoy ang pagkonsumo ng lakas ng load. Ang disk na ito ay nakalagay sa air gap sa pagitan ng series electromagnet at shunt electromagnet. Ang shunt magnet ay may pressure coil, samantalang ang series magnet ay may current coil.
Ang pressure coil ay nagdudulot ng magnetic field dahil sa inilapat na voltage, at ang current coil ay nagdudulot 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 nagdudulot ng eddy currents sa aluminium disc. Ang interaksiyon ng mga eddy currents at combined magnetic fields ay nagpapabunga ng torque, na nagbibigay ng rotational force sa disk. Bilang resulta, nagsisimula ang disk na umikot.
Ang rotational force na nagsasaloob sa disk ay proporsyonado sa kasalukuyan sa current coil at voltage sa pressure coil. Ang permanenteng magnet sa braking system ay nagregulate sa pag-ikot ng disk. Ito ay kontra sa paggalaw ng disk, na sinisiguro na ang bilis ng pag-ikot ay sumasang-ayon sa aktwal na pagkonsumo ng lakas. Ang cyclometer (registering mechanism) ay saka ang bilang ng mga pag-ikot ng disk upang kwentahin ang paggamit ng enerhiya.
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 kasalukuyang Ip na dumaan sa pressure coil, na pinapatakbo ng inilapat na voltage, ay lagging ang inilapat na voltage ng humigit-kumulang 90° dahil sa mataas na inductance ng coil.
Ang kasalukuyang Ip ay nagdudulot ng dalawang magnetic fluxes, Φp, na mas lalo pa'y nahahati sa Φp1 at Φp2. Ang malaking bahagi ng flux Φp1 ay dumaan sa side gap dahil sa kanyang mababang reluctance. Ang flux Φp2 ay dumaan sa disk at nagdudulot ng driving torque na nagpapakilos ng aluminium disc.
Ang flux Φp ay proporsyonado sa inilapat na voltage at lagging ang voltage ng angle na 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 ay nakikipag-ugnayan sa flux Φp, at ang eddy current Iep ay nakikipag-ugnayan sa Φs, na nagpapabunga ng isa pang torque. Ang dalawang torques na ito ay gumagana sa kabaligtarang direksyon, at ang neto na torque ay ang pagkakaiba sa pagitan nila.
Ang phasor diagram ng energy meter ay ipinalalaman sa larawan sa ibaba.
Hayaan
V – inilapat na voltage
I – load current
∅ – ang phase angle ng load current
Ip – pressure angle ng load
Δ – ang phase angle sa pagitan ng inilapat na 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 neto na driving torque ng dis ay inaasahan bilang
kung saan K1 – constant
Φ1 at Φ2 ay ang phase angle sa pagitan ng mga flux. Para sa energy meter, kami ay kinukuha Φp at Φs.
β – phase angle sa pagitan ng mga fluxes Φp at Φp = (Δ – Φ), kaya
Sa steady state, ang bilis ng driving torque ay kapareho ng braking torque.
Ang bilis ng pag-ikot ay direktang proporsyonado sa lakas.
Ang three phase energy meter ay ginagamit para sukatin ang malaking pagkonsumo ng lakas.
