Индукционный механизм и счётчик на его основе

 

Алюминиевый диск

~

 

 

i₁ i₂

~

 

 

МагнитопроводА

Магнитные потоки Ф1t и Ф2t

Стержень в опорах

 

i₁₁ i₂₂

 

 

 

Момент вращения

Токи i₁ и i₂, текущие по катушкам:

Очень важно то, что эти два тока сдвинуты относительно друг друга по фазе, о чём нам говорит φ у тока i₂.

Имеем два магнитопровода с двумя обмотками. Поскольку токи, пущенные по обмоткам - переменные, возникают два магнитных потока: Ф_1t и Ф_2t.

причём i_nn – соответствующий вихревой ток.

I1

Построим векторную диаграмму:

Ф1

I2

Одной дугой обозначен угол φ,

угол между токами I₁ и I₂.

Ф2

Двумя дугами обозначены углы δ,

E1

Этот углы между соответствующими

i11

угол равен почти девяноста токами и магнитными потоками.

i22

градусам. Ломаной линией обозначены

E2

прямые углы между

соответствующими МДС и

магнитными потоками.

Момент вращения создаётся за счёт взаимного перемещения магнитных потоков и вихревых токов.

Поскольку подвижная часть механизма обладает моментом инерции, пользуемся средним значением момента вращения.

Известно, что:

где – частота.

Тогда

Для создания момента вращения необходимо иметь не менее двух магнитных потоков, сдвинутых друг относительно друга в пространстве и во времени.

Однофазный счётчик энергии

Индукционные приборы состоят из индукционного измерительного механизма с отсчётным устройством и измерительной схемой.

Индукционный прибор

Счётный механизм

 

 

в формуле W – энергия ; C_H – постоянная счётчика ; N – количество оборотов диска .

Индукционный прибор измеряет мощность P за время t. Счётный механизм считывает обороты подвижного диска.

Принцип действия индукционных измерительных механизмов основан на взаимодействии магнитных потоков и вихревых токов (как уже отмечалось ранее), индуцированных магнитными потоками в подвижной части механизма, выполненной в виде алюминиевого диска.

Трёхстержневой магнитопровод с обмоткой напряжения

Счётный механизм

В настоящее время из индукционных приборов находят применение счётчики электрической энергии в цепях переменного тока.

IТО

IОН

Постоянный магнит для создания тормозного момента

Алюминиевый диск, укреплённый на оси

П-образный магнитопровод с токовой обмоткой

IH

~U

ZH

 

 

Причём

 

Обозначения:

ТО- токовая обмотка

ОН – обмотка по напряжению

 

Токовая обмотка на П-образном магнитопроводе включается последовательно с нагрузкой. А обмотка напряжения включается параллельно напряжению (число витков стремится к бесконечности) и поэтому на векторной диаграмме ток от индуктивности отстаёт почти на 90 градусов.

Начертим векторную диаграмму:

IН

U

δ

φ

IТО

IОН

ФТО

 

 

EОН

EТО

ФОН

 

 

 

 

 

 

 

Лекция 19

продолжение… однофазный счётчик энергии

Токовая обмотка (ТО) создаёт магнитный поток, который пропорционален току нагрузки I_H. А вот обмотка по напряжению (ОН) создаёт другой магнитный поток, пропорциональный напряжению U.

А «тормозной момент» (читай: противодействующий или успокаивающий момент) создаётся тормозящим магнитом, который направляет своё действие на алюминиевый диск.

Анализ работы индукционного счётчика показывает, что вращающиё момент пропорционален мощности переменного тока, т.е.:

Где с_i – постоянный коэффициент.

На подвижную часть счётчика действует тормозной момент, пропорциональный скорости вращения диска. Этот момент создаётся в результате действия тока, наводимого во вращающемся между полюсами постоянного магнита диске, и определяется выражением:

где - скорость вращения диска.

В устойчивом положении, приравнивая вращающий и тормозной моменты:

Число оборотов диска N за время Т измерения энергии определяется интегралом по времени от скорости вращения диска , т.е.:

Где W – энергия (интеграл от мощности), прошедшая через счётчик за интервал времени от 0 до T; C = – постоянная счётчика.

Отсчёт производится по показаниям счётного механизма – счётчика оборотов, градуированного в единицах энергии. Единице электрической энергии (один киловатт-час), регистрируемой счётным механизмом, соответствует определённое число оборотов подвижной части счётчика (диск из алюминия). Это соотношение, называемое передаточным числом А, указывается на счётчике.

 

Электронные приборы