Danas je nabavljeno jednofazno indukcijsko izmjenično brojilo potrošnje djelatne energije oznake F-122/E3, slovenskog proizvođača Iskra iz 1960. godine. Tvrtka Iskra vuče korijene iz 1946. godine te je i danas prisutna na tržištu. Kroz čitavo razdoblje postojanja nudi širok spektar proizvoda iz područja elektronike, elektrotehnike, telekomunikacija, energetike, automatizacije i tome srodnih proizvodnih grana.
Na olovnim plombama je otisnut tadašnji naziv države FNRJ (1945-1963) i godina pečaćenja (stavljanja u pogon) 1961.
Strujni elektromagnet spaja se u seriju na fazni vodič, a naponski elektromagnet se spaja paralelno na fazni i nulti vodič. Izvodi oba elektromagneta su zasebno dostupni na priključnim stezaljkama, tako da se zajednički spoj strujnog i naponskog elektromagneta na fazni vodič obično ostvaruje preko kratkospojnog mostića.
Općenito o konstrukciji i načinu rada jednofaznih indukcijskih brojila pisali smo u objavi Kilovatsatno brojilo izmjenične struje Siemens Schuckert Werke W9 pa ovdje nećemo ponavljati čitav tekst. Prisjetiti ćemo se samo koje komponente moramo potražiti unutar jednog takvog brojila:
- strujni elektromagnet
- naponski elektromagnet
- rotirajući aluminijski disk na finim ležajevima spregnut sa brojčanikom
- sistem za kompenzaciju (podešavanje) faznog pomaka unutrašnjeg pogonskog sistema (90°)
- sistem za zaustavljanje vrtnje kada nema potrošnje struje
- sistem za pokretanje vrtnje već kod vrlo male potrošnje struje (kompenzacija trenja rotirajućeg diska i momenta potrebnog za pokretanje brojčanika)
- permanentni magnet za regulaciju brzine vrtnje rotirajućeg diska (moment kočenja/usporenja vrtnje diska)
- priključne spojnice
Nasuprotno postavljeni naponski i strujni elektromagneti sa rotirajućim aluminijskim diskom između njih.
Naponski i strujni elektromagneti imaju specifične izvedbe namotaja i željeznih jezgri kako bi se između istih stvorio fazni pomak što bliži 90°. Jezgra elektromagneta, kao što vidimo na slikama, ne prolazi samo središtem zavojnice, nego se zatvara i oko nje. Taj okolni okvir jezgre predstavlja svojevrsni magnetski kratki spoj preko kojeg se zatvara veliki dio magnetskog toka, te on ne prolazi kroz rotirajući disk i ne utječe na zakretni moment. Ovakvom raspodjelom magnetskog toka na dio koji prolazi kroz disk i dio koji se kratko spaja, namješta se potrebni fazni kut pogonskog sistema.
Brojčanik potrošnje električne energije (kWh) spregnut sa rotirajućim aluminijskim diskom.
Prijenos zakretnog momenta sa aluminijskog diska preko sistema zupčanika na mehanički brojčanik.
Sistem za zaustavljanje vrtnje kada nema potrošnje struje.
Sistem za zaustavljanje vrtnje kada nema potrošnje struje. Jedna metalna zastavica je trajno pričvršćena na elektromagnet naponskog svitka koji je stalno pod konstantnim naponom. Druga zastavica je pričvršćena na osovinu rotirajućeg diska. Međusobno magnetsko provlačenje ove dvije zastavice je dovoljno jako da zaustavi slabu vrtnju diska. Ovdje također primjećujemo svojevrsni zvjezdasti aluminijski element oko osovine diska. Vidimo da je jedan krak odignut od površine diska i to baš na mjestu gdje se na osovini nalazi zastavica. Ovime je vjerojatno izvršena kompenzacija kočenja koju prouzrokuje svako približavanje zastavica tijekom normalne vrtnje diska ili pak kompenzacija balansa zbog ekscentričnog elementa zastavice postavljene na osovinu.
Fina regulacija unutrašnjeg faznog pomaka pogonskog sistema na točno 90° pomoću aluminijskih kratkospojnika i kratko spojene zavojnice sa mogućnosti regulacije duljine.
Fina regulacija unutrašnjeg faznog pomaka pogonskog sistema na točno 90°. Već smo rekli da se približna regulacija faznog pomaka između strujnog i naponskog elektromagneta postiže samom konstrukcijom namotaja i jezgri, odnosno raspodjelom toka magnetskih rasipanja mijenja se smjer i veličina vektora korisnog naponskog magnetskog toka. Dodatna fina regulacija ovdje se postiže na strujnom elektromagnetu i kratko spojenim aluminijskim prstenima i kratko spojenom zavojnicom od nekoliko namotaja kojoj se može regulirati ukupna duljina. Ovime se više ili manje opterećuje strujni magnet čime se mijenja i vektor strujnog toka. Time se pomoću ova dva sistema namješta pomak naponskog i strujnog vektora za točno 90°.
Sistem za pokretanje vrtnje već kod vrlo male potrošnje struje, odnosno kompenzaciju trenja rotirajućeg diska i momenta potrebnog za pokretanje brojčanika. Na slici lijevo se vidi vanjski vijak osovine za podešavanje (pored otisnutog slova n), a na slici desno se vidi pokretni jezičak na drugom kraju osovine koji se nalazi blizu centralne osovine diska.
Sistem za kompenzaciju trenja rotirajućeg diska i momenta potrebnog za pokretanje brojčanika kod malih protoka struje (malih opterećenja) sastoji se od malog metalnog jezička spojenog na naponski svitak i preko kojeg se onda na disk dovodi pomoćni magnetski tok za stvaranje pomoćnog (dodatnog) zakretnog momenta. Jezičak postavljen blizu diska se može zakretati preko sistema poluge čime se mijenja njegov položaj od centra rotacije diska, a time i jačina zakretnog momenta koji isti stvara.
Permanentni magnet za regulaciju brzine vrtnje rotirajućeg diska. Posebnim mehanizmom sa vijcima zazor magneta se može više ili manje približiti centru diska. Time se mijenja brzina prolaza diska između zazora magneta, čime se mijenja i jačina induciranih vrtložnih struja, a time se onda mijenja i stvoreni magnetski protumoment kočenja.
Na prethodno opisanom Siemensovom brojilu iz 1943. godine naznačena je maksimalna struja 10 A, dok je na ovom Iskrinom brojilu iz 1960. godine struja 10 (20) A. Ove oznake daju podatak o maksimalnoj mjernoj struji kod koje brojilo zadržava deklariranu točnost mjerenja.
Jasno da se s razvojem elektrike i električnih kućanskih aparata kroz vrijeme sve više povećavala prosječna potrošnja struje u domaćinstvima. U 1940-tim godinama kućna električna instalacija je uključivala nekoliko žarulja, te jednu ili dvije utičnice za eventualno neki električni uređaj, a sva ta trošila zajedno nisu vukla više od 10 A struje. S vremenom, električnih aparata je bilo sve više, posebno onih s elektromotorima i grijačima koji troše više struje. Svi ti uređaji naravno nikad nisu uključeni istovremeno i prosječna potrošnja struje je i dalje ispod 10 A, no sad se već mogu pojaviti i razdoblja veće potrošnje od 10 A kad se primjerice istovremeno uključe neki snažni električni uređaji.
Time je nastala potreba za brojilima sa proširenim strujnim opsegom. Naše brojilo Iskra F-122 / E3 je tako predviđeno za prosječnu potrošnju struje do 10 A, no može se bez problema opteretiti i sa dvostruko jačom strujom (20 A), a da pogreška mjerenja pri tome ne pređe dozvoljenu granicu i da se strujni svitak ne zagrijava izvan dozvoljenih granica. Neka bolja brojila mogla su se opteretiti i 3-4 puta većom strujom od nominalne, no takvo brojilo je osim korekcije zakretnog momenta kod malih opterećenja moralo biti opremljeno i sistemom korekcije okretanja diska kod velikih opterećenja kako bi mjerenje na malim i velikim strujama bilo u granicama tolerancije. Krivulja točnosti se inače kod svih indukcijskih brojila stalno mijenja s opterećenjem i to ne linearno, nego se izmjenjuje u pozitivne i negativne vrijednosti, no one obično ne prelaze ±1 %.