Принцип работы однофазного счетчика электической энергии
Счетчик представляет собой индукционную систему и является интегрирующим во времени электроизмерительным прибором. Принцип действия — взаимодействие магнитных полей токов, протекающих по двум обмоткам, с магнитным полем тока, индуктируемого в алюминиевом диске, находящемся между этими обмотками.
а)
б)
Рисунок. (а) Измерительный механизм индукционной системы.
1 – токовая катушка;
2 – катушка напряжения;
3 – алюминиевый диск;
4 – постоянный магнит;
Рисунок (б). Устройство электросчетчика.
1 – зажимы для подключения электроприемников;
2 – зажимы для подключения к сети;
3 – токовая обмотка;
4 – постоянный магнит;
5 – червячный винт;
6 – обмотка напряжения;
7 – ось;
8 – алюминиевый диск;
9 – корпус.
Основными узлами эл.счетчика являются катушки напряжения и тока, алюминиевый диск 3, укрепленный на оси, опоры оси - подпятник и подшипник, постоянный магнит. С осью связан при помощи зубчатой передачи счетный механизм (рисунок ниже). Электромагнит 1 содержит Ш - образный магнитопровод, на среднем стержне которого расположена многовитковая обмотка из тонкого провода, включенная на напряжение сети U параллельно нагрузке Н. При номинальном напряжении 220 В обмотка катушки напряжения имеет обычно 8-12 тысяч витков провода диаметром 0,1 - 0,15 мм. Токовая катушка через которую протекает полный ток нагрузки имеет обычно количество ампер-витков в пределах 70 - 150, т.е. при номинальном токе 5 А обмотка содержит от 14 до 30 витков. Комплекс деталей, состоящий из последовательной (токовой) и параллельной (напряжения) обмоток с их магнитопроводами, называется вращающим элементом счетчика.
Счетный механизм.
1 – ось измерительного механизма;
2 – система зупчатых передач;
3 – обоймы счетного механизма
Ток, протекающий по обмотке напряжения создает общий переменный матнитный поток цепи напряжения, небольшая часть которого (рабочий поток) пресекает алюминиевый диск находящийся в зазоре между обоими электромагнитами. Большая часть магнитного потока цепи напряжения замыкается через шунты и боковые стержни магнитопровода (нерабочий поток), который разделяется на две части и необходим для создания требуемого угла сдвига фаз между магнитными потоками цепи напряжения и цепи нагрузки (токовой цепи). Магнитный поток цепи напряжения прямо пропорционален приложенному напряжению (напряжению сети).
Ток нагрузки протекающий через токовую обмотку, создает переменный магнитный поток, который также пересекает алюминиевый диск и замыкается по магнитному шунту верхнего магнитопровода и частично через боковые стержни. Незначительная часть (нерабочий поток) замыкается через противополюс на пересекая диск. Так как магнитопровод токовой обмотки имеет U-образную конструкцию, то его магнитный поток пересекает диск дважды.
Токи протекающий по обмоткам напряжения и тока создают переменные магнитные потоки которые пересекают диск счетчика. Согласно закону электромагнитной индукции, переменные магнитные потоки обоих обмоток при пересечении диска, наводят в нем ЭДС, под действием которых в диске возникают соответствующие вихревые токи. В результате взаимодействия магнитного потока обмотки напряжения и вихревого тока от магнитного потока токовой обмотки и с другой стороны магнитного потока токовой обмотки и вихревого тока от обмотки напряжения, возникает электромеханические силы, которые создают вращающий момент, действующий на диск. Этот момент пропорционален произведению указанных магнитных потоков и синусу угла сдвига фаз между ними.
Постоянный магнит установленный в счетчике служит для создания тормозного момента в счетчике. Силовые линии магнитного поля этого магнита, пересекая диск, наводят в нем дополнительную ЭДС, пропорциональную частоте вращения диска. Эта ЭДС в свою очередь вызывает протекание в диске вихревого тока, взаимодействие которого с потоком постоянного магнита приводит к возникновению электромеханической силы, направленной против движения диска, т.е. приводит к созданию тормозного момента. Регулировку тормозного момента, а следовательно частоты вращения диска производят путем перемещения постоянного магнита в радиальном направлении. При приближении магнита к центру диска, частота вращения уменьшается.
Другие статьи >>>
