當這顆燈閃爍 6400 次時,就意味著……你用掉了 1 度電。
這些電力夠給你新買的 iPhone 12 Pro Max 充電 70 次;讓普通家用冰箱運行一天;或者,讓家用電暖器運行半個小時。
與此同時,你家的電錶也會忠實記錄下這些信息,扣掉大概 5 毛錢電費。
電錶怎麼知道你用了多少電?為什麼換完電錶之後,你要交的電費變多了?
電錶可以分為感應式電錶和電子式電錶兩種。
過去中國家庭中最常見的是單相交流感應式電錶。它們的基本結構相似,其中的核心部件,是測量機構。
測量機構的基礎原理是電磁感應:當電錶接入電路,其中的電壓線圈和電流線圈會通電,產生交變磁通穿過鋁盤,並分別在鋁盤上感應出渦流。磁通和渦流相互作用,產生轉動力矩使鋁盤轉動。
此時,正中心的轉軸也會跟著轉動,帶動上方的字輪式計度器一起轉動,顯示你的用電量。前來抄表的大哥拿這次的電錶示數減去上一次抄表的示數,就能知道你用了多少電,該繳多少電費。
由於產生的磁通與電路中的電壓和負載電流呈正比,所以負載越大,鋁盤轉得越快,連帶著上方的計數器也走得越快。
不過請注意:如果只有磁通和渦流產生的轉動力矩,那鋁盤的轉速就會越來越快。所以電錶中還有這個由磁鐵製成的制動裝置,它負責在鋁盤轉動時產生和轉動力矩方向相反的制動力矩,讓鋁盤勻速轉動,以免你因電致貧。
經過精密測算和校準,你每用一度電,這塊電錶就會轉動 1600 圈。
如果用強力磁鐵等手段,讓鋁盤轉得慢一些,那麼……電錶也就能走得慢一些......那麼......你就能成為一名「節能高手」......然後鋃鐺入獄。
不過,有些人自稱即便入獄,也無怨無悔。
先別羨慕,因為你早已利用過合法的方式,從這些感應式電錶「白嫖」過許多電力了。
在感應式電錶中,鋁盤從靜止到開始轉動需要克服摩擦阻力,這就需要電路中存在一個起動電流。
起動電流大小與電錶本身的基本電流 Ib 有關。根據相關標準,普通家用的二級電錶起動電流不得高於 0.005Ib。
那麼這塊基本電流為 5A 的電流表,只有在整個電路中通過 25mA 電流,也就是至少插入功率不低於 5.5W 功率用電器時,電錶才會記錄你的用電量。
而這塊蘋果祖傳的 5V / 1A 充電頭,功率僅為 5 瓦。所以如果你全屋只用這一個充電器,那麼恭喜你,你合法地薅了電網公司一筆電費。
那麼,電錶廠為什麼不降低電錶的起動電流,堵上漏洞呢?
因為要減小起動電流,就必須同時減小基本電流,但這又會影響電錶的最大額定電流 Imax。此時如果家中用電器太多,就會增加測量誤差,或者導致空氣開關跳閘,甚至燒毀電錶。為了平衡測量精度和生產成本,感應式電錶的 Imax 通常設置為基本電流 Ib 的 2–4 倍。
另外,感應式電錶中的機械零件的磨損、老化,也會讓起動電流進一步增大,或者降低計量精度。國家電力部門在 1999 年的抽檢中發現,運行五年以上的電錶中有一半以上的計量誤差都超過了設計要求。
為了更加準確方便地收繳你的電費,先進而冷酷的智能電錶登場了。
目前的智能電錶大多是全電子式電錶。它通過晶片實時採樣家庭電路中的電流和電壓信號,在處理後輸出低頻脈衝信號,信號頻率和電路的平均功率成正比,由此準確計量你的用電信息。
另外,晶片也會驅動上方的計度器計數,同時讓面板上的燈,閃一下。根據這塊電錶的設定,這顆 LED燈每閃爍 6400 次,就意味著你就用掉了一度電。
全電子式電錶內部沒有機械結構,因此只需要一點點電流,就足以帶動它開始轉動。一塊基本電流為 5A 的全電子式電錶,起動電流通常只要 7.5mA,你這顆 5V / 1A 的充電頭,終於可以安詳地躺進歷史的垃圾堆了。
由於測量原理和內部結構不同,全電子式電錶基本不會出現磁場改變、摩擦增大、轉速變慢等情況,它能讓你用更多高功率電器,同時無情地記錄你用掉的每一度電。
許多人更換電錶後發現電費比之前多了,這就是因為電子式電錶更加精準,那個可以鑽空子佔點兒小便宜的古典時代,已經一去不復返了。
當然,硬想偷電也不是沒辦法。比如這位老兄就設計了一款「無線偷電器」,只要在電線桿下站一天,你就可以充滿一節電池。
來源:柴知道
責編:吳黎