Wie funktioniert ein Stromzähler?

Er heißt auch Elektrizitätszähler, Energiezähler oder Kilowattstundenzähler, befindet sich in jedem Haus und mißt unseren Stromverbrauch. Wie funktioniert diese Messung?

Wie funktioniert ein Stromzähler?

Ein typischer Stromzähler, wie er in vielen Haushalten zu finden ist

Wie funktioniert ein Stromzähler?

Die rotierende Metallscheibe, von der immer ein Teil zu sehen ist.

Wie funktioniert ein Stromzähler?

Das mechnische Zählwerk zeigt die verbrauchte Energie in kWh

In jedem Haushalt befindet sich eine Vielzahl von Geräten, die mit elektrischem Strom betrieben werden. Unser Kühlschrank, die Beleuchtung in den Wohnräumen, der Fernseher, der Computer - sie alle benötigen Elektrizität, um zu funktionieren. Sie verdanken dies der Tatsache, daß der elektrische Strom eine Vielzahl von Wirkungen hervorrufen kann (z.B. mechanische Kraft, Licht, Wärme). Der dabei benötigte und "verbrauchte" Strom kostet Geld - um zu bestimmen, wieviel wir jeden Monat dafür bezahlen, müssen wir ihn messen.

Wenn wir landläufig von Stromverbrauch reden, dann meinen wir eigentlich die Menge an elektrischer Energie, die in einem bestimmten Zeitbereich für den Betrieb eines elektrischen Gerätes nötig ist. Die elektrische Leistung (Formelzeichen "P") wird in Watt angegeben und ergibt sich aus dem Produkt von Strom und Spannung in einem Stromkreis. Die elektrische Energie (Formelzeichen "E") ist die in einer bestimmten Zeit verbrauchte elektrische Leistung, also das Produkt aus Leistung und Zeit (Formelzeichen "t"). Es gilt also E=Pt. Die Einheit der Energie ist Wattsekunde (Ws). In der Praxis wird die Einheit Kilowattstunde (kWh) verwendet, die Umrechnung ist 1kWh = 3600000 Ws. Es müßte also korrekt "Energiezähler" heißen.

Wie ist ein Stromzähler aufgebaut?
Die meisten in den Haushalten befindlichen Stromzähler sind sogenannte "Induktionszähler". Im Zentrum eines solchen Stromzählers befindet sich eine drehbare Achse mit einer großen Metallscheibe. Einen kleinen Ausschnitt dieser Scheibe können wir an der Frontseite des Stromzählers sehen. Es befinden sich 2 Elektromagnete in der Nähe der Scheibe. Ein Elektromagnet wird vom Strom, der durch den Stromkreis in den Haushalt fließt, ebenfalls durchflossen. Dieser Stromfluß bewirkt die Induktion eines Magnetfeldes. Am zweiten Elektromagneten wird die Verbraucherspannung angelegt. Dadurch wird ein 2. Magnetfeld erzeugt. Man spricht dabei auch von der "Strom-" und der "Spannungsspule".

Wie "zählt" der Stromzähler nun den Strom?
Die beiden Magnetfelder sind zeitlich etwas versetzt, man sagt dazu "phasenverschoben". Die Magnetfelder erzeugen in der Metallscheibe Wirbelströme und bewirken eine Rotation, sobald Strom fließt. Diese Rotation können wir beobachten, wenn wir auf den kleinen Ausschnitt im Stromzähler schauen. Eine kleine rote Markierung ist bei jedem Durchlauf zu sehen.

Die drehbare Achse der Metallscheibe ist mit einem mechanischen Zählwerk verbunden. Hier wird die verbrauchte Energie "gezählt". Sobald der Stromfluß endet, wird die Metallscheibe durch einen Bremsmagneten (ebenfalls durch induzierte Wirbelströme) abgebremst. Dreht sich die Metallscheibe sehr schnell, dann wird momentan sehr viel Strom verbraucht, schalten wir alle elektrischen Verbraucher im Haushalt aus, dann kommt die Scheibe zum Stehen. Der Stromzähler muß für den Betrieb kalibriert werden, d.h. einer Umdrehung muß eine bestimmte Energiemenge zugeordnet werden. Das Foto zeigt einen Zähler, bei dem 96 Umdrehungen der Scheibe genau 1kWh entsprechen. Einmal im Jahr erhalten die Haushalte eine Postkarte, auf der sie die verbrauchte Energie notieren müssen. Dazu wird einfach zu einem bestimmten Stichtag der Zählerwert des mechanischen Zählwerks abgelesen und auf die Postkarte notiert.

Es gibt noch andere Bauformen von Stromzählern, so können auch elektronische Stromzähler eingesetzt werden. Intelligente Stromzähler erlauben die Erfassung des Stromverbrauchs in bestimmten Zeitintervallen. So läßt sich ermitteln, zu welchen Tageszeiten ein besonders hoher Stromverbrauch anfällt.



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