Одноэлементный индукционный счетчик

Одноэлементный индукционный счетчик используется для учета активной энергии в однофазных цепях переменного тока. Учет реактивной энергии в однофазных цепях не производится в виду малости реактивной нагрузки.

Одноэлементный ('однофазный) счетчик содержит индукционный механизм с двумя обмотками - токовой и напряжения.

Токи, протекающие по этим обмоткам, создают два потока Ф_I, и Ф_U, взаимодействие которых создает момент, вращающий алюминиевый диск:

M = C f Ф_I Ф_U sin ψ ;

Ф_I = К₁ I_i ;

U U U

Ф_U = K₂ I_U = K₂ ─── = K₂ ────── = K₃ ──── .

Z_U 2 π f Lu f

Поэтому М=КUIsinψ, где ψ - угол между потоками.

Специальными конструктивными методами (форма магнитопроводов, короткозамкнутые витки, дополнительная обмотка, замкнутая на регулируемое сопротивление) добиваются выполнения условия φ+ψ=90^О, где φ –угол между векторами U и I, т.е. коэффициент мощности нагрузки. При этом M=KUIcosφ пропорционален активной мощности.

Тормозной момент создается постоянным магнитом. При вращении диска со скоростью ω в алюминиевом диске наводятся токи, пропорциональные скорости вращения и потоку Ф_м, создаваемому постоянным магнитом:

I_м = С₁_ω Ф_м .

От взаимодействия I_м с потоком Ф_м возникает тормозной момент

М_T = С₂Ф_MI_M= С₃ω.

Скорость вращения диска ω пропорциональна активной мощности P=UIcos φ, а число N оборотов диска за время t пропорционально активной энергии, потребленной за это время:

W=∫ Pdt = 2π N .

⁰

Для учета числа оборотов диска устанавливается счетный механизм. Передаточное число счетчика указывается на шкале прибора, например, 1кВт ч = 2000 оборотов диска. Величина, обратная передаточному числу, называется номинальной постоянной счетчика С_ном, например, С_ном = 1800 Вт с/оборот. Зная C_HOM и число оборотов N за интервал времени, можно вычислить потребленную энергию:

W=C_ном N.

Для уменьшения погрешности от действия трения в опорах и счетном

механизме, особенно при малых мощностях, создают дополнительный компенсационный момент. Способы его создания различны: с помощью винта из магнитомягкого материала, ввернутого в магнитопровод; с помощью короткозамкнутых витков на пути потока Ф_U; с помощью стального поводка, размещаемого в зазоре магнитопроводов над диском. Все эти способы приводят к изменению взаимодействия потоков Ф_I и Ф_U. Компенсационный момент настраивают при токе I≈0,1 I_ном. При меньших токах компенсационный момент может превосходить момент трения, что приведет к появлению самохода - вращению диска без потребления энергии. Для устранения самохода используются специальные устройства, например, пластину на магнитопроводе обмотки напряжения и крючок на оси вращения. Притяжение крючка к пластине создает слабый тормозной момент, ограничивающий самоход одним оборотом.

Счетчики-энергии могут изготавливаться следующих классов точности: 0,5; 1,0; 2,0; 2,5. Погрешность счетчика сложным образом зависит от величины тока нагрузки.

Счетчики характеризуются чувствительностью, под которой понимают относительное значение тока, при котором диск начинает устойчиво вращаться:

S_c= ———100%.

I_ном

Преимущества индукционных механизмов счетчиков энергии: большой вращающий момент, нечувствительность к внешним полям, большая перегрузочная способность. Недостатки: чувствительность к частоте сети и относительно невысокая точность: классы 0,5-2,5 для счетчиков активной энергии и 1,5 - 3,0 для реактивной.

Однофазные счетчики имеют обозначение СО или СОУ. Буква У (универсальный) в обозначении указывает на то, что счетчик предназначен для работы с измерительными трансформаторами тока и напряжения. На

Г Н

Рис. 10.25. Схема включения однофазного счетчика.

рис. 10.25, 10.26 показаны схемы включения однофазных счетчиков для учета активной энергии. На схемах подключения счетчиков приняты следующие обозначения: 0 - нулевой провод, 1 - первая фаза, 2 - вторая фаза, С - третья фаза, Г - сторона генератора, Н - сторона нarpузки.

₁

Г Н

а х

А Х

U₁ U₂

Л₁ Л₂

Рис. 10.26. Схема включения универсального однофазного

счетчика.