 |
Рисунок 8.3 – Устройство и схема включения индукционного однофазного счетчика электрической энергии
|
|
|
|
Рисунок 8. 3 – Устройство и схема включения индукционного однофазного счетчика электрической энергии
Тормозной (противодействующий) момент, как и в электродинамических счетчиках, создается при помощи постоянного магнита 3, в поле которого вращается диск счетчика. Величина тормозного момента, согласно формуле (8. 5), равна
Установившаяся скорость вращения диска наступает при равенстве вращающего и тормозного, моментов, т. е. при или
Число оборотов диска за время будет пропорционально израсходованной энергии или установившаяся равномерная скорость вращения диска будет пропорциональна мощности при условии, что вращающий момент, действующий на диск, пропорционален мощности цепи, в которую включен счетчик. Иначе говоря, необходимым условием правильности показания индукционного счетчика является
(8. 9)
где - вращающий момент, действующий на диск счетчика;
- поток, создаваемый током последовательной обмотки — током нагрузки;
- поток, создаваемый током обмотки напряжения;
- угол между рабочими потоками обмотки напряжения и токовой обмотки (между и ) (рис. 8. 4);
- напряжение, приложенное к обмотке напряжения;
- ток, протекающий по токовой обмотке;
- коэффициент мощности исследуемой цепи;
- активная мощность в исследуемой цепи;
и - коэффициенты пропорциональности;
- частота переменного тока.
Магнитопроводы и обмотки счетчика выбирают такими, чтобы между магнитными потоками и и токами ( и ), их вызывающими, была линейная зависимость, т. е.
где - ток обмотки напряжения;
- полное сопротивление обмотки напряжения;
и - коэффициенты пропорциональности.
Активное сопротивление обмотки напряжения мало по сравнению с ее индуктивным сопротивлением, и им можно пренебречь; поэтому
|
|
|
. (8. 10)
Если заменить и через напряжение и ток, формула вращающего момента, действующего на диск индукционного счетчика, принимает следующий вид:
где - коэффициент пропорциональности.
Рисунок 8. 4 – Векторная диаграмма индукционного счетчика
Как видим из выражения, для последнего получения необходимо обеспечить, что возможно только при. Иначе говоря, угол между рабочим потоком обмотки напряжения и потоком токовой обмотки ; при активной нагрузке () должен быть равен. Для достижения этого магнитопроводу 8 обмотки напряжения придают сложную конструктивную форму, позволяющую разветвлять магнитный поток на две составляющие и, сдвинутые по фазе, и таким образом получать нужный угол между и. Для точной подгонки угла до нужных значений в счетчике предусмотрены специальные регулирующие устройства. Чтобы понять возможные пути и средства регулировки угла, обратимся к векторной диаграмме индукционного счетчика (рис. 8. 4).
Пусть ток нагрузки, протекающий по токовой обмотке, отстает от напряжения, приложенного к обмотке напряжения, на угол (индуктивная нагрузка). Поток порожденный током нагрузки, будет отставать от него на угол, обусловливаемый потерями на гистерезис и вихревые токи в магнитопроводе 10 (рис. 8. 3).
Под воздействием приложенного напряжения по обмотке течет ток, отстающий от напряжения, на угол, близкий к, так как обмотка напряжения имеет большое число витков и обладает значительным индуктивным сопротивлением. Этот ток вызывает в магнитопроводе 8 поток, разветвляющийся на две составляющие рабочий поток, пересекающий диск, и нерабочий поток замыкающийся помимо диска. Рабочий поток отстает от тока на угол, значительно больший, чем поток, так как на его пути помещен алюминиевый диск, потери на вихревые токи в котором значительно большие, чем потери для потока в магнитопроводе.
|
|
|
Обе составляющие магнитного потока обмотки напряжения ( и ) наводят в обмотке е. д. с. и. В этой обмотке имеется падение напряжения в активном и реактивном сопротивлениях. Наведенные э. д. с. и, как и падения напряжения и, уравновешиваются приложенным к обмотке напряжением.
Из приведенной векторной диаграммы видно, что условием равенства является:
Угол между ( и ) больше можно получить, только придавая магнитопроводу обмотки напряжения специальные конструктивные формы. Конструкции магнитопроводов обмотки напряжения в индукционных счетчиках весьма разнообразны, но во всех конструкциях нужных углов или добиваются при помощи искусственного разветвления общего потока обмотки напряжения на две составляющие и.
Для подгонки и регулировки угла применяют специальные устройства. В современных индукционных счетчиках это достигается при помощи короткозамкнутых витков 14 на сердечнике токового магнитопровода (рис. 8. 3). Появляющиеся в этих витках трансформаторные токи от потока увеличивают потери на пути последнего и тем самым угол. Для плавной регулировки угла наматывают на тот же сердечник витки 14 замкнутые на сопротивление, 12 величину, которого можно изменять перемещением контактной скобы.
Таким образом удается получить в индукционных счетчиках нужный угол и обеспечить равенство или пропорциональность вращающего момента счетчика активной мощности, т. е.
(8. 11)
где - коэффициент пропорциональности, зависящий от конструктивных параметров счетчика.
Как и для электродинамического счетчика [см. формулу (8. 6)],
Отсюда
(8. 12)
где - постоянная индукционного счетчика, зависящая от его конструктивных и эксплуатационных параметров.
Трение в индукционных счетчиках приводит к появлению погрешностей в показаниях. Момент трения является функцией скорости вращения диска и может быть определен по следующей эмпирической формуле: , где, и - опытные коэффициенты, зависящие от конструкции и качества опор оси. Особенно велико влияние сил трения при малых (5-10% номинальной) нагрузках индукционного счетчика, когда отрицательная погрешность достигает 12-15%.
|
|
|
