Индукционные электросчетчики: Особенности устройства индукционного счетчика электроэнергии

описание и принцип действия, плюсы и минусы

Индукционный счетчик электроэнергии с электромеханическим устройством подсчета расхода энергии до сих пор является надежным прибором, установленным в жилых помещениях. Пользователей привлекает его надежность, простота в обслуживании, долгий срок службы и низкая стоимость.

Содержание

1. Конструкция индукционного счётчика
2. Как работает индукционный счётчик
3. Плюсы и минусы приборов
4. Нужно ли менять счетчики на новые
5. Тарифная система учета
6. Снятие показаний

Конструкция индукционного счётчика

Однофазный индукционный счетчик

Основными составными элементами индукционного электросчетчика являются электромагниты напряжения и электрического тока. При их взаимодействии вместе с входящими в них магнитопроводами появляется электромагнитное поле. Через передаточное устройство поле воздействует на алюминиевый диск вращения.

Электромагнит тока при работе испытывает большие нагрузки, поэтому его обмотка изготовлена из проволоки большого сечения. Число витков не превышает тридцати. Проволока равномерно намотана на двух магнитах, которые с помощью зажимов подключены последовательно к сети.

Катушка напряжения параллельно подсоединена к сети и создает электромагнитное поле, прямо пропорциональное действующему напряжению. Обмотка катушки выполнена из тонкой проволоки сечением 0,1…0,15 мм². Число витков может достигать 12000, что позволяет создать индуктивное сопротивление больше, чем активное. Такое устройство позволяет уменьшить расход электроэнергии при работе счетчика.

Все компоненты механического однофазного электросчетчика размещены в пластмассовом корпусе. Данные по расходу электричества за текущий период выводятся на цифровой барабан. Интенсивность расхода энергии можно определить по величине скорости вращения диска.

Как работает индукционный счётчик

Внутреннее устройство индукционного счетчика

Алюминиевый диск индукционного счетчика электрической энергии является подвижным токопроводящим элементом, на который воздействует электромагнитное поле, создаваемое в катушках счетчика. В результате их действия возникает магнитное поле, переменное по направлению и действующее на диск, в котором создаются вихревые токи, совпадающие по направлению с магнитными потоками.

Между вихревыми токами и магнитными потоками происходит взаимодействие, которое создает вращающий момент, меняющийся по величине и приводящий во вращение алюминиевый диск. Между вращающим моментом и суммарным магнитным потоком от двух катушек тока и напряжения создается зависимость, с учетом сдвига фазы на 90º и обратной связью. Для получения сдвига фазы магнитный поток электромагнита напряжения разложен на две части.

Под воздействием вращающего момента диск крутится с частотой в зависимости от величины поступающей энергии. Ось диска связана со счетным устройством цифрового барабана, на котором отражается действительное количество потребляемой энергии.

Плюсы и минусы приборов

Дисковый электросчетчик старого образца имеет несколько преимуществ перед новыми электронными моделями счетчиков, которые активно внедряются в жилые дома:

• имеют высокую степень надежности;
• простая схема исполнения и принцип действия;
• стоимость электросчетчика старого образца ниже, чем электронного;
• безразличны к возможным перепадам напряжения электрической сети;
• обладают длительным сроком эксплуатации.

При низком классе точности электросчетчика потребитель может как переплачивать за электроэнергию, так и недоплачивать

В то же время электромеханические счетчики имеют и ряд недостатков, к которым относятся:

• Низкий класс точности учета электрической энергии, особенно при малых нагрузках.
• Для оплаты электроэнергии используется только один тариф, в то время как большинство электрических компаний предоставляет разную стоимость электроэнергии в дневное и ночное время.
• Возможность остановить вращение диска, и даже отмотать показатели назад, чем могут воспользоваться недобросовестные пользователи. Остановка диска возможна и в случае поломки.

Все недостатки, присущие индукционным изделиям, известны заводам изготовителям. Они постоянно работают над модернизацией и улучшением качества своей продукции, повышая класс точности и срок службы. Однако особенности конструкции не позволяют в полной мере воплотить все эти полезные необходимые условия в устройстве. Поэтому на смену индукционным приборам приходят более совершенные, электронные.

Нужно ли менять счетчики на новые

Электросчетчик необходимо менять в случае окончания срока эксплуатации

Если у вас установлен старый индукционный счетчик, не спешите его поменять на новый. Вполне возможно, что он прослужит еще долгое время, до окончания срока службы, указанного в паспорте, а это почти 20 лет. Однако в некоторых случаях могут заставить произвести замену и вы обязаны будете приобрести новый счетчик.

Электросчетчики подлежат замене в таких случаях:

• Проводятся работы по плановому обновлению электрической сети с заменой всех счетчиков.
• Счетчик неисправен.
• Закончился срок эксплуатации прибора согласно данным техпаспорта.

В частный дом разрешено устанавливать электросчетчики с классом точности не более 2

По закону пользователь при замене необязательно должен устанавливать электронный счетчик. Если ему удобно, он может поставить любой индукционный счетчик электроэнергии, главное, чтобы точность измерений соответствовала требованиям закона: класс точности должен быть 2. 0 и выше.

Оплату расходов по приобретению счетчика и его установке несет владелец, если только не производится плановая замена. В отдельных случаях права собственности на прибор требуют уточнения:

• Когда счетчик установлен в квартире, домовладельцы обязаны следить за техническим состоянием прибора, снимать показания и производить замену при необходимости. Все расходы при этом несут жильцы квартиры.
• Когда электросчетчик старого образца установлен в общем коридоре, и его используют несколько квартир, прибор является общей собственностью всех владельцев. Расходы по его замене будут нести все стороны. Если это предусмотрено договором с обслуживающей компанией, сама компания меняет счетчик за счет собранных средств.
  
• Когда счетчик является собственностью энергетической компании, имеющей лицензию на производство подобных работ, замена производится за ее счет.

Если нет веских причин менять счетчик электроэнергии, требования проверяющих органов по замене не законны. При этом прибор учета должен быть исправен, не просрочен.

Тарифная система учета

Пример показаний индукционного счетчика

Самым существенным недостатком является невозможность использования нескольких тарифов для оплаты электроэнергии. Поэтому необходимость менять старый электросчетчик на новый зависит от того, как меняется расход энергии в течение суток. Если ночью значительный расход, есть смысл для перехода на более современный электронный прибор учета. Правда при этом следует учесть затраты на покупку и установку нового электронного счетчика.

Снятие показаний

Электромеханические счетчики снабжены цифровым барабаном, на котором отображается расход электроэнергии в киловаттах. Эти данные можно сдать в расчетную службу или самостоятельно производить расчеты.

В зависимости от модели на барабанном табло появляется 5 или 7 цифр, причем последняя отделена от остальных запятой и выделена цветом. При учете не надо считать десятые и сотые доли киловатт — только целые числа. Полученный расход киловатт за месяц умножают на стоимость 1 киловатта и получают сумму, которую надо заплатить за электричество.

Однофазный счетчик электроэнергии: подключение, принцип работы, выбор

Частные потребители и промышленные предприятия обязаны обеспечивать постоянный учет электрической энергии, использованной для питания электрооборудования. В зависимости от количества фазных проводников, подключаемых к прибору учета электрической энергии все модели подразделяются на однофазные и трехфазные. В данной статье мы рассмотрим однофазный счетчик электроэнергии, как один из видов расчетных электрических приборов.

Принцип работы

За счет постоянного совершенствования технологий совершенствуются и счетчики электроэнергии. Все однофазные модели представленные на современном рынке подразделяются на индукционные и электронные.

Рис. 1. Индукционный и электронный электросчетчик

Первый вариант является первопроходцем в системе учета электрической энергии, несмотря на их простоту и доступность, электронные электросчетчики постепенно вытесняют их за счет высокой точности и расширенной функциональности.

Индукционные счетчики электроэнергии

Индукционные счетчики электроэнергии обладают простой и понятной конструкцией, на примере которой относительно легко разобраться с устройством и принципом действия простейшего электросчетчика.

Рис. 2. Устройство индукционного счетчика электроэнергии

Конструктивно данная модель состоит из:

• Токовой обмотки – представляет собой катушку индуктивности, включаемую в цепь последовательно нагрузке. Предназначена для измерения величины тока, потребляемого нагрузкой, изготавливается из проволоки большого сечения из нескольких витков.
• Обмотки напряжения – также представлена катушкой индуктивности, но подключенной параллельно по отношению к токовой обмотке. Изготавливается из тонкой проволоки  и укладывается большим количеством витков, применяется для измерения величины напряжения.
• Алюминиевый диск – элемент счетчика электроэнергии, предназначенный для преобразования электромагнитного усилия в механическую работу. Устанавливается на ось для вращения по направлению усилий электромагнитного поля катушек индуктивности.
• Счетный механизм – преобразует количество оборотов алюминиевого диска в цифровое отображение результатов измерения мощности. Состоит из механического циферблата шестеренчатого типа.
• Постоянный магнит – применяется для сглаживания механических колебаний подвижного диска. Создает постоянный магнитный поток и обеспечивает плавность хода.

Принцип действия индукционного счетчика электроэнергии заключается в том, что при подключении в электрическую цепь на обмотку напряжения подается действующее номинальное напряжение. В случае подключения нагрузки к выводам электросчетчика через токовую катушку будет протекать определенная величина тока.  При взаимодействии двух электромагнитных полей в алюминиевом диске начнут наводиться вихревые токи, что создаст его собственное электромагнитное поле. Механическое усилие от диска через систему шестеренок передастся счетному механизму.

Величина ЭДС, наводимая обмоткой тока и напряжения вступает во взаимодействие с собственным полем подвижного элемента, которое генерируется за счет вихревых токов. Мера данного взаимодействия и определяет скорость вращения алюминиевого диска. Чем больше сила тока, протекающего через токовую катушку, тем больше результат геометрического произведения напряжения и тока.

Рис. 3. Геометрическое вычисление мощности счетчиком электроэнергии

Результирующее значение мощности  будет быстрее вращать диск, что приведет к ускорению начисления показаний счетчика электроэнергии.

Электронные счетчики электроэнергии

С развитием и совершенствованием технических средств произошла модернизация классических индукционных электросчетчиков. Изначально выпускались гибридные электронно-механические модели, но со временем электроника все более и более вытесняла подвижные части. Конструктивно современная электронная модель счетчика электроэнергии состоит из:

Рис. 4. Устройство электронного счетчика электроэнергии

• Датчика тока – измеряет величину электрического тока, протекающего через счетчик электроэнергии;
• Датчика напряжения – предназначен для измерения разности потенциалов, приложенной к зажимам счетчика;
• Электронного преобразователя – осуществляет подсчет мощности, пропускаемой через счетчик электроэнергии;
• Микроконтроллера – передает показания на дисплей и в блок памяти, может извлекать данные, обрабатывать их и передавать по каналам связи;
• Дисплея – предназначен для вывода данных опроса со счетчика электроэнергии, может переключать информацию в многотарифных моделях;
• Блока ОЗУ и ПЗУ – оперативная и долговременная память, предназначенная для хранения и обработки информации.

Принцип действия электронного счетчика электроэнергии основан на измерении силы тока и величины напряжения приложенного к подключенной нагрузке. Фиксация показаний осуществляется за счет датчиков и передается на электронный преобразователь, который рассчитывает величину мощности и преобразует единицу измеряемой величины в счетный импульс. Сигнал с преобразователя передается на микроконтроллер, который, в зависимости от установленной программы срабатывания, выдает на дисплей необходимые параметры электрической цепи. Помимо трансляции текущих показаний на дисплей, микроконтроллер записывает информацию в блок памяти, и извлекать ее в случае необходимости.

Плюсы и минусы

Однофазные электросчетчики применяются для учета электроэнергии, однако каждый вид прибора учета обладает своими преимуществами и недостатками. Поэтому по порядку рассмотрим плюсы и минусы для каждого из них.

Индукционные счетчики электроэнергии обладают такими плюсами:

• Простая конструкция и меньшая себестоимость;
• Доступная система работы, позволяющая даже неискушенному в электрике потребителю определить расход электроэнергии;
• Такие счетчики электроэнергии куда более устойчивы к скачкам напряжения и низкому качеству электрической энергии в отечественных цепях;
• Более длительный срок эксплуатации.

К существенным недостаткам индукционных моделей следует отнести их большие габариты и уязвимость перед простейшими способами хищения электроэнергии. Со временем начинают проявляться сбои в работе, часто потребители сталкиваются с явлением самохода.

Электронные счетчики электроэнергии однофазного типа характеризуются такими преимуществами:

• Меньшие габариты, в сравнении с индукционными моделями;
• Отсутствуют вращающиеся части, что увеличивает износостойкость и позволяет реже производить поверку счетчика электроэнергии;
• Могут реализовывать многотарифный учет потребляемой электроэнергии, в некоторых моделях присутствует функция дистанционного автоматического опрашивания;
• Позволяет фиксировать как активную, так и реактивную составляющую, определят максимум и минимум загрузки за сутки, неделю, месяц;
• Обладают более высоким классом точности.

К недостаткам электронных моделей следует отнести высокую стоимость, их довольно трудно  отремонтировать из-за сложной схемы и необходимости последующей настройки в лабораторных условиях. Также они крайне восприимчивы к качеству электроэнергии протекающей через них.

Нюансы установки и схема подключения

Установка и последующее подключение однофазного счетчика электроэнергии не представляют особых трудностей, поэтому данную процедуру по силам выполнить самостоятельно. Но, в то же время, важно соблюдать основные правила и требования для обеспечения вашей безопасности и функциональности системы.

Важно заметить, что подключение однофазного счетчика электроэнергии должно производиться в строгом соответствии со схемой подключения. Правильность выполненной операции проверяется контролером при приеме точки учета электроэнергии:

Рис. 5. Схема подключения однофазного счетчика электроэнергии

Как видите на рисунке, зажимы 1 и 3 предназначены для подключения фазного проводника, а зажимы 4 и 6 для подсоединения нейтрального проводника. Такой принцип оговаривается инструкцией завода изготовителя, поэтому перед началом подключения однофазного электросчетчика необходимо ознакомиться с его техническими параметрами. Чтобы фазный и нейтральный проводник подключались строго к предназначенным для этого зажимам.

Также при подключении важно соблюдать следующие нюансы:

• Любая замена или установка нового счетчика электрической энергии должна согласовываться с энергоснабжающей компанией, иначе вас могут отключить с последующим наложением штрафа.
• Высота размещения счетчика электрической энергии должна составлять от 0,8 до 1,7м над уровнем пола в соответствии с п.1.5.29 ПУЭ. Желательно подбирать расположение таким образом, чтобы показания находились в зоне видимости.

Рис. 6. Высота расположения счетчика электроэнергии

• Оголенные провода внутри зажима должны исключать возможность соприкосновения жил с разным потенциалом в соответствии с п.5.4 ГОСТ 31818.11-2012.
• Согласно п.1.5.33 ПУЭ провод или кабель, подключаемый к счетчику электроэнергии должен исключать пайки и другие соединения, допускающие возможность подключения.
• В соответствии с п.5.9 ГОСТ 31818. 11-2012 степень защиты от проникновения влаги и пыли для установки однофазного электросчетчика внутри помещения должна составлять не менее IP51 и не ниже IP54 для наружного расположения.

Получить еще более детальную информацию о подключении электросчетчиков вы можете в нашей статье: https://www.asutpp.ru/podklyuchenie-elektroschetchika.html

Критерии выбора

Выбор конкретной модели производится на основании индивидуальных особенностей подключения каждого потребителя. Основными критериями при выборе однофазного счетчика электроэнергии являются:

• Номинальная мощность (нагрузка) – определяет допустимую нагрузку, которую вы можете подключить. Желательно выбирать модель с 20 – 30% запасом.

Рис. 7. Номинальные параметры электросчетчика

• Место установки – в зависимости от расположения выбирается модель для наружного или внутреннего монтажа.
• Количество тарифов – для экономии денежных средств в ночное время суток можно установить двухтарифный электросчетчик. Если вы не используете мощные электроприборы, данная функция вам не понадобится.
• Температурный режим – определяет допустимый диапазон температур, в котором может работать однофазный счетчик электрической энергии.
• Способ крепления – на DIN-рейку, в кожухе на дюбель.

Рис. 8. Способ крепления электросчетчика

Список использованной литературы

• «Современные цифровые счетчики учета электроэнергии. Справочник. Схемотехника, аспекты применения» 2006
• Труб И. И. «Обслуживание индукционных счетчиков и цепей учета в электроустановках» 1983
• И.А. Данилов «Общая электротехника»  1985

Счетчик энергии индукционного типа с понятными схемами

Счетчики энергии – это прибор, используемый для измерения энергии. Энергия — это общая мощность, потребляемая за интервал времени

т.е. Энергия = мощность * время

Подробнее: Различные виды измерительных приборов.

Однофазный счетчик энергии индукционного типа является типом счетчика энергии. Это один из старейших типов счетчиков энергии, который очень часто используется для промышленных и бытовых цепей переменного тока.

Индукционный счетчик электроэнергии работает по принципу индукционных приборов . В счетчике электроэнергии индукционного типа в обмотках создается 2 потока. Эти потоки контактировали с металлическим диском и создавали ЭДС. Эта ЭДС создает вихревые токи на теле. Взаимодействие этих потоков и вихревых токов создает крутящие моменты, заставляющие диск вращаться.

Содержание

Конструкция счетчика энергии индукционного типа

Однофазный счетчик энергии индукционного типа состоит из 4 основных частей:

1. Операционная система
2. Подвижная система
3. Тормозная система
4. Регистрирующая система

Все эти части однофазного индукционного счетчика энергии подробно описаны ниже:

Операционная система

Электромагниты являются основным компонентом операционная система. Итак, операционная система состоит из двух электромагнитов, известных как шунтирующий магнит и последовательный магнит. Сердечник этих двух магнитов изготовлен из пластин кремнистой стали.

В последовательном магните катушка (имеющая несколько витков толстой проволоки) электромагнита соединена последовательно с нагрузкой. Принимая во внимание, что катушка шунтирующего магнита (имеющая много витков тонкой проволоки) подключена к напряжению питания.

На центральном плече шунтирующего магнита предусмотрена затеняющая лента из меди. Цель применения этой затеняющей полосы к шунтирующему магниту состоит в том, чтобы привести поток, создаваемый шунтирующим магнитом, точно в квадратуре с приложенным напряжением.

Подвижная система

Подвижная система состоит из легкого алюминиевого диска, закрепленного на шпинделе. Шпиндель поддерживается на двух концах, на одном конце стальной осью, а на другом конце он поддерживается подшипниками из драгоценных камней.

Алюминиевый диск помещается в воздушный зазор между последовательным магнитом и шунтирующим магнитом. Диск расположен так, что диск пересекает поток, создаваемый обоими магнитами. А изменение магнитного поля индуцирует вихревые токи на диске.

Таким образом, когда потоки, создаваемые магнитами, и индуцируемый вихревой ток на диске взаимодействуют, возникает отклоняющий момент на диске.

Тормозная система

Тормозная система состоит из постоянного магнита, расположенного рядом с алюминиевым диском. Относительное движение алюминиевого диска и постоянного магнита вызывает вихревые токи в диске. Вихревой ток взаимодействует с потоком постоянного магнита и создает тормозной момент.

Тормозной момент пропорционален скорости вращения диска. Постоянный магнит является регулируемым, поэтому тормозной момент можно регулировать, перемещая постоянный магнит в различные радиальные положения относительно диска.

Схематическая диаграмма тормозной системы показана ниже:

Система регистрации

Функция системы регистрации заключается в непрерывной записи числового значения, пропорционального количеству оборотов, сделанных диском. Вращение основного диска может передаваться на разные стрелки разных циферблатов для регистрации показаний счетчика.

Показания счетчика можно определить путем умножения числа оборотов на постоянную счетчика. Показания счетчика получаются в киловатт-часах (кВтч).

Работа счетчика энергии индукционного типа

Счетчик энергии индукционного типа состоит из алюминиевого диска, помещенного между 2 электромагнитами (последовательным и шунтирующим магнитом). Последовательный магнит имеет катушку тока, а шунтирующий магнит имеет катушку давления. Поскольку обмотка катушки давления имеет большое количество витков тонкой проволоки, это делает ее высокоиндуктивной.

При подаче напряжения на катушку давления индуцируется поток, который отстает на 90° от потока, создаваемого токовой катушкой. Это создает вихревые токи в диске. Взаимодействие вихревого тока и магнитного поля создает на диске крутящий момент. Благодаря этому крутящему моменту диск начинает вращаться.

Система регистрации считает обороты диска, а постоянный магнит дополнительно контролирует вращение диска.

Векторная диаграмма и расшифровка

Векторная диаграмма однофазного счетчика электроэнергии индукционного типа показана ниже:

Let,

V = напряжение питания

I = ток нагрузки

Φ = угол сдвига фаз нагрузки

β

3 = фазовый угол алюминиевого диска

α = фазовый угол между шунтирующим и последовательным магнитными потоками

Δ = фазовый угол между напряжением питания и катушкой давления

При подаче напряжения ток I _p протекает через катушку давления и создает поток Φ _p , который находится в той же фазе, что и I _p . поток Φ _p делится на две части Φ _a и Φ _b . Большая часть полного потока катушек давления Φ _a проходила через боковые зазоры из-за низкого магнитного сопротивления. Оставшаяся часть потока Φ _b проходит через диск и отвечает за создание крутящего момента на диске.

Поток Φ _b пропорционален I _b , следовательно, он также пропорционален напряжению питания V и отстает на 90°. Таким образом, поток Φ _b индуцирует ЭДС E _ep в диске, которая дополнительно индуцирует вихревой ток I _eb . Вихревой ток I _eb будет отставать от ЭДС вихрей E _eb на угол β.

Ток нагрузки протекает через катушку последовательного магнитного тока и создает магнитный поток Φ _х . Поток Φ _x пропорционален току нагрузки и синфазен с ним. Точно так же этот поток также индуцирует в диске ЭДС E _ex , которая, в свою очередь, индуцирует в диске вихревой ток Iex.

Теперь вихревой ток Iex взаимодействует с Φ _b и создает крутящий момент. Точно так же вихревой ток Ieb взаимодействует с Φ _x и создает другой крутящий момент. Оба момента противоположны по направлению. Таким образом, результирующий крутящий момент представляет собой разницу между этими двумя крутящими моментами.

Результирующий отклоняющий момент на диске, обусловленный обоими потоками, равен

T _d ∝ ( Φ _b Φ _x ω/Z). sin α cos β

T _d = K ₁ ( Φ _b Φ _x ω/Z ). sin α cos β

Где K ₁ – константа

Крутящий момент можно записать как

T _d = K ₁ ( Φ _{b ω} / Φ x _{). sin (δ-Ѳ) cos β}

Так как Φ _b ∝ V и Φ _x ∝ I

T _d = K ₂ VI ω/Z. sin (δ-Ѳ) cos β

если Z, ω, β константы

тогда,

T _d = K ₃ VI sin (δ-Ѳ)

Если N скорость вращения диск, затем тормозной момент

T _b = K ₄ N

В установившемся режиме приводной момент должен быть равен тормозному моменту

K ₄ N = K ₃ VI sin ( δ-Ѳ)

N = KVI sin (δ-Ѳ)

Если δ = 90°

Тогда скорость диска

N = KVI sin (90°-Ѳ) = KVI cos Ѳ

N = K * мощность

Общее число оборотов = ʃNdt = ʃKVI sin (δ-Ѳ)dt

Если δ = 90°

Общее число оборотов = K ʃVI cosѲdt

= K ʃмощность * dt

= K * энергия

Погрешности индукции счетчик энергии

• Ошибка фазового угла

Индукционный счетчик энергии показывает точную энергию, только если фазовый угол между потоком нагнетательной катушки и напряжением питания равен 90°

• Ошибка из-за изменения темп.

Погрешности, связанные с изменением температуры в счетчиках индукционного типа, обычно невелики, поскольку различные эффекты стремятся нейтрализовать друг друга. Повышение темп. снижает крутящий момент. И поток тормозного магнита также уменьшается из-за повышения температуры, что еще больше снижает тормозной момент.

Таким образом, различные эффекты, вызванные повышением температуры, стремятся нейтрализовать друг друга.

• Ошибка из-за перегрузки

При более высокой нагрузке в счетчике энергии индукционного типа тормозной момент превышает отклоняющий момент, и счетчики энергии имеют тенденцию вращаться с более низкой скоростью, из-за чего показания счетчика ниже, чем фактические показания.

Преимущества индукционного счетчика электроэнергии

• Этот счетчик дешевый.
• Универсально используется для измерения переменного тока
• Имеет высокое отношение крутящего момента к весу
• Требует минимального обслуживания и может использоваться в течение длительного времени

Недостатки индукционного счетчика энергии

• Этот тип счетчика можно использовать только для измерения переменного тока используется для измерения энергопотребления нагрузки, называется счетчиком энергии. Измерение потребления электроэнергии различными бытовыми и промышленными потребителями очень важно с экономической точки зрения.

  Полезность электроэнергии нагрузкой представляет собой мощность, потребляемую в течение определенного периода времени. Если временной интервал указан в часах, то измерение энергии производится в ватт-часах. Большинство счетчиков электроэнергии измеряют в киловатт-часах (кВтч).

  Как правило, счетчики электроэнергии представляют собой интегрирующие счетчики, которые могут регистрировать мощность, потребляемую нагрузкой в ​​течение определенного интервала времени. Существуют различные типы счетчиков энергии среди счетчиков энергии индукционного типа, которые наиболее популярны и могут использоваться только для измерения переменного тока. В зависимости от источника питания существует два типа счетчиков электроэнергии индукционного типа.

  • Однофазный счетчик энергии индукционного типа
  • Трехфазный счетчик энергии индукционного типа

  Здесь мы рассмотрим конструкцию и работу однофазного счетчика энергии индукционного типа.

  Конструкция однофазного счетчика энергии индукционного типа:

  Детали конструкции однофазного счетчика энергии индукционного типа показаны ниже.

  Счетчик состоит из четырех основных частей, а именно:

  • Приводная система
  • Подвижная система
  • Тормозная система
  • Система регистрации
  Рассмотрим подробно каждую деталь,

  Система привода:

  Система привода состоит из двух электромагнитов переменного тока, а именно, шунтирующего магнита и последовательного магнита, который намагничивается пропорционально напряжению питания и ток нагрузки соответственно. Следовательно, обмотка центрального плеча шунтирующего магнита называется катушкой давления, а обмотка последовательного магнита называется токовой катушкой.

  Шунтирующий магнит обеспечивает путь с низким сопротивлением через небольшие воздушные зазоры для циркулирующих потоков (Φ _c1 и Φ _c2 ). Таким образом, только небольшое количество потока Φ _p проходит через центральное плечо к диску, который является одним из рабочих потоков. Второй рабочий поток Φ _s создается последовательным магнитом.

  Поток Φ _p должен быть точно в квадратуре (т.е. сдвинут по фазе на 90°) с напряжением питания, но из-за сопротивления катушки давления и потерь в стали в магнитопроводе Φ _p никогда не будет в квадратуре квадратуры с напряжением, что вводит в заблуждение операции. Итак, чтобы привести Φ _p точно в квадратуре с напряжением питания на центральном плече шунтирующего магнита предусмотрены медные экранирующие полосы или кольца, сопротивление которых регулируется.

  Подвижная система:

  Эта система состоит из легкого алюминиевого диска, установленного на валу и расположенного в воздушном зазоре между двумя магнитами. Нижняя часть вала вращается в подшипнике с драгоценными камнями, а верхняя часть шпинделя снабжена простым подшипником штифтового типа с втулкой. На валу также находится шестерня (шестерня), которая соединяет вал с механизмом регистрации.

  Тормозная система :

  Эта система необходима для управления скоростью вращения диска, а также для приведения диска в состояние покоя при отключении нагрузки, что осуществляется с помощью постоянного магнита, называемого тормозным магнитом. Этот магнит расположен таким образом, чтобы диск находился между полюсами магнита.

  Всякий раз, когда диск вращается, он пересекает поле тормозного магнита, и в нем индуцируется ЭДС, вызывающая вихревые токи. Этот ток создает в диске поле, противодействующее основному полю и тем самым уменьшающее его величину. Следовательно, возникает тормозной момент (противодействующий вращению диска).

  Система регистрации :

  Система регистрации (механизм) также известна как система подсчета (механизм). Эта система связана с шестерней, которая представляет собой шестерню, установленную на валу диска. Механизм состоит из зубчатой ​​передачи.

  Поскольку количество оборотов диска пропорционально потребляемой мощности, передаточное отношение выбрано таким образом, чтобы индикаторы на панели, вращаясь, отображали общую потребляемую энергию. Передаточное отношение между соседними индикаторами будет 10:1, так что потребляемая энергия будет интегрирована до тысяч кВтч.

  Работа однофазного счетчика энергии индукционного типа :

  Когда нагрузка не подключена, в последовательных магнитах не возникает магнитного потока и присутствует только шунтирующее поле. Этот переменный поток Φ _p связывается с диском и наводит в диске ЭДС E _p , благодаря которой в диске течет вихревой ток I _p , который создает переменное поле Φ _p ‘ в диск. Но из-за этих двух потоков в диске не будет создаваться крутящий момент, потому что оба потока сдвинуты по фазе на 180°.

  Когда ток нагрузки I _L протекает через катушку тока, последовательный магнит намагничивается и через него течет переменный поток, и этот поток связывается с диском, который также создает ЭДС E _se в результате чего поток вихревых токов I _se . I _se создает в диске поле Φ _se ‘, которое взаимодействует с полем из-за I _p , и, следовательно, в диске создается крутящий момент из-за этого взаимодействия обоих полей. Создаваемый крутящий момент пропорционален разнице крутящих моментов из-за I _p и I _se .

  Ниже показана векторная диаграмма счетчика энергии.

  Следовательно, средний крутящий момент определяется как Но

  I _P ∝ φ _P ∝ V _PH

  I _SE ∝ _SE ∝ I _L 9037

  SE ∝ I _L 9037
  от этого ASTS ASTERS + B 9037
  . T ∝ V _ph I _L cos Φ

  Из приведенного выше следует, что средний крутящий момент, создаваемый диском, пропорционален фактической мощности, потребляемой в нагрузке.

  Приведенное выше уравнение получено при условии, что Φ _p отстает от V _ph ровно на 90°. Таким образом, если Φ _p не находится точно в квадратуре с V _ph , приведенное выше соотношение не выполняется. Следовательно, необходимо предусмотреть медные экранирующие кольца или полосы, чтобы обеспечить хорошее соотношение, указанное выше. Пусть крутящий момент, создаваемый тормозным магнитом, равен T _B

  . T _B будет пропорциональна скорости диска (т.