Для измерения энергии в однофазных цепях получили применение радиальные и тангенциальные индукционные счетчики. В последнее время большее распространение получили тангенциальные счетчики, в которых электромагнит напряжения расположен по касательной к диску. На рис. 2.1 схематично показано устройство однофазного индукционного тангенциального счетчика.
На рис. 2.1: 1 – трехстержневой магнитопровод с обмоткой напряжения; 2 – магнитопровод с двумя последовательно соединенными токовыми обмотками; 3 – алюминиевый диск; 4 – противополюс; 5 – поводок для создания и регулировки компенсационного момента; 6 – постоянный магнит для создания тормозного момента; 7 – короткозамкнутые витки; 8 – обмотка с регулируемым сопротивлением 9; 10 – крючок; 11 – пластина с флажком из магнитомягкой стали; 12 – счетный механизм; 13 – винты основной регулировки.
 |
Рис. 2.1. Устройство однофазного индукционного счетчика активной энергии
На рис. 2.2. приведена часть векторной диаграммы счетчика, поясняющей принцип его работы.
 |
Рис. 2.2. Векторная диаграмма, поясняющая работу
индукционного счетчика
Напряжение U, приложенное к обмотке напряжения, находящейся на среднем стержне магнитопровода 1, создает в обмотке то IU, отстающий от напряжения U на угол близкий к 90°. Ток IU создает магнитный поток Ф, который делится на два потока ФU и ФL. Рабочий поток ФU пересекает диск и замыкается через противополюс 4. Нерабочий поток ФL замыкается через боковые стержни магнитопровода 1. Потоки ФU и ФL отстают от тока IU на углы потерь aU и aL, причем aU > aL,т.к. ФU пересекает диск и проходит через противополюс, в котором возникают дополнительные потери.
Ток I создает в магнитопроводе 2 магнитный поток ФI, замыкающийся через нижнюю часть магнитопровода 1. При этом поток ФI пересекает диск два раза. Поток отстает от тока I на угол aI, обусловленный потерями на гистерезис и вихревые токи в магнитопроводе и диске.
Таким образом, диск пересекают три несовпадающих в пространстве и сдвинутых по фазе потока. Взаимодействие этих потоков с токами, индуктированными ими в диске, приводит к возникновению вращающего момента.
где f – частота напряжения сети;
Y – угол сдвига между потоками ФU и ФI.
где ZU – полное сопротивление обмотки цепи напряжения.
Ввиду малости rU по сравнению с XU можно считать, что
где LU – индуктивность обмотки напряжения.
Тогда
Подставляя значения ФI и ФU в выражение для момента Мвр, получим:
где к4 = к × к1 × к3.
Для того, чтобы вращающий момент счетчика был пропорционален активной мощности, необходимо чтобы sin Y = cos j,
где j – угол сдвига между напряжением U и током I.
Из векторной диаграммы (рис. 2.2) видно, что угол Y между потоками ФU и ФI равен: Y = b - aI - j.
Для выполнения условия sin Y = cos j
необходимо, чтобы
b - aI =90° или b = 90°
+ aI.
Тогда
Выполнение условия b > 90° обеспечивается наличием большого нерабочего потока ФL (ФL > ФU). Выполнение равенства b - aI =90° осуществляется изменением угла потерь aI с помощью короткозамкнутых витков 7 (грубая регулировка) и обмотки 8 с регулируемым сопротивлением 9 (плавная регулировка).
Изменение сопротивления 9 производится с помощью передвижного контакта.
Для создания тормозного момента и обеспечения равномерной скорости вращения диска при каждой данной нагрузке служит постоянный магнит 6. при пересечении диском потока постоянного магнита ФМ в нем возникают токи (IМ), пропорциональные потоку ФМ и угловой скорости вращения диска:
От взаимодействия токов IМ с потоком ФМ возникает тормозной момент МТ:
где 
Если пренебречь трением и другими дополнительными моментами, то равномерная скорость вращения диска будет при Мвр = МТ. Тогда:
Интегрируя за промежуток времени от t1 до t2 имеем:
– энергия, прошедшая через
счетчик за время от t1 до t2;
где N – число оборотов диска за время от t1 до t2.
Тогда: 
, откуда 
т.е. энергия, проходящая через счетчик, пропорциональна числу оборотов диска. Для учета числа оборотов диска служит счетный механизм 12.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.