Wie wird elektrische Energie gemessen?

Strom ist genauso wie Luft und Wasser jederzeit und nahezu überall verfügbar. Zur Ermittlung des Verbrauchs kommen Zähler zum Einsatz. Jeder kennt die in der Regel schwarzen Kästen und hat sie im Haus, in Gewerberäumen oder der Wohnung zu hängen.

Der Ferraris-Zähler

Der Ferraris-Zähler ist ein Induktionsmotorzähler, der nach dem italienischen Ingenieur und Physiker Galileo Ferraris benannt ist. Der Zähler wird zur Anzeige der genutzten Energie benutzt.

Er besteht aus einem Induktionsmotor in Verbindung mit einer mechanischen Zähleranzeige.

Der Induktionsmotor hat eine drehbar gelagerte Metallscheibe, die über bzw. durch zwei über Kreuz angeordnete Elektromagnete (Spannungs- und Stromspule) verläuft. Wenn durch die Elektromagnete ein Wechselstrom fließt, werden in der Metallscheibe Wirbelströme erzeugt – physikalisch induziert –, die zusammen mit den magnetischen Flüssen ein Drehmoment erzeugen, das die Scheibe zur Rotation bringt.

An einer anderen Stelle ist ein Permanentmagnet (Bremsmagnet) über der Scheibe positioniert. Wird weniger Strom verbraucht, kompensiert der Bremsmagnet die Beschleunigung und hält die Umdrehungszahl proportional zum Stromfluss.

Die Scheibe treibt ein Rollenzählwerk, das den Verbrauch anzeigt. Der Stromverbrauch in Kilowattstunden (kWh) ergibt sich aus der Anzahl der Umdrehungen der Scheibe, das heißt, die Umdrehungszahl der Scheibe ist proportional zum  Stromverbrauch. Dafür befindet sich am Zähler die Angabe „Umdrehung pro Kilowattstunde“. So bedeutet beispielsweise „600 U/kWh“, dass sich die Scheibe 600-mal drehen muss, damit der Zähler den Verbrauch einer Kilowattstunde anzeigt. Stromzähler können unterschiedliche Angaben bei den Umdrehungszahlen pro Kilowattstunde haben. Ein Vergleich der Umdrehungen lässt daher keinen Rückschluss auf den Verbrauch zu.

Der einphasige Ferraris-Zähler wird umgangssprachlich auch als Wechselstromzähler und der mehrphasige Zähler als Drehstromzähler bezeichnet.

Funktion Zähler
Legende Funktionsweise Zähler

Der elektronische Zähler

Bei einem elektronischen Zähler wird die genutze Energie nicht durch bewegte mechanische Elemente ermittelt, sondern durch elektronische Bauteile wie der Rogowskispulen, Nebenschlusswiderständen oder dem Hall-Sensor. Die Weiterverarbeitung der ermittelten Messwerte erfolgt mit einer elektronischen Schaltung.

Die ermittelten und verarbeiteten Informationen werden auf einem Display angezeigt.