Принцип работы однофазного счетчика электрической 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.

Устройство счетчика Устройство счетчика

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

Устройство счетчика

Счетный механизм.

1 – ось измерительного механизма;

2 – система зубчатых передач;

3 – обоймы счетного механизма

Ток, протекающий по обмотке напряжения создает общий переменный магнитный 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.