Робота приладів індукційної системи заснована на використанні явища виникнення обертового (або біжить) магнітного поля, т. Е. На здатності цих полів створювати обертовий момент, діючий на рухоме металеве тіло, поміщене в таке поле.
Індукційні прилади застосовують для вимірювання струму, напруги, потужності і енергії в ланцюгах змінного струму. Тому принцип дії індукційних приладів розглянемо на прикладі роботи лічильника електричної енергії однофазного змінного струму (рис. 5).
Мал. 5. магнітоелектричної системи лічильника електричної енергії однофазного змінного струму
В індукційному осерді біжить магнітне поле, створюється струмами його котушок, індукує в алюмінієвому рухомому диску вихрові струми. Взаємодія біжить магнітного поля з вихровими струмами створює крутний момент, що змушує диск обертатися в ту ж сторону, в яку обертається поле. Протидіє момент створюється в результаті взаємодії постійного магніту 8 з наводяться їм в обертовому алюмінієвому диску вихровими струмами.
Рухома частина приладу являє собою алюмінієвий диск 5, укріплений на осі 4. Нерухома частина лічильника складається з двох електромагнітів з сердечниками 1 і 6 і обмотками (котушка, що намагнічує) 2 і 7 відповідно. Сердечник 1 є трехстержневим, а котушка 2 складається з великої кількості витків ізольованого провідника малого перетину. Ця котушка включається паралельно вимірюваного ланцюга і називається обмоткою напруги. Струм IU. проходить через котушку напруги, і магнітний потік цієї котушки Ф U пропорційні прикладеному до ланцюга напруги U. Оскільки індуктивність котушки 2 досить велика, то струм IU відстає по фазі від напруги U на кут π / 2 (рис.6).
Сердечник 6 має П-подібну форму. Котушка 7 складається з невеликого числа витків ізольованого проводу досить великого перерізу. Цю котушку включають послідовно з вимірюваної ланцюгом і називають струмового обмоткою приладу. Струм I проходить через котушку 7 і є струмом навантаження, створює потік Ф1 пропорційний току I. причому потік Ф1 відстає по фазі від струму I на деякий кут, званий кутом втрат. Кут втрат дуже малий, так як потік Ф1 значну відстань проходить через повітря. Токи IU і I і відповідно створювані ними магнітні потоки Ф U і Ф1 збігаються по фазі (див. Рис. 6). Потік Ф1. двічі перетинає алюмінієвий диск 5. Струм I і напруга U зрушені по фазі на кут # 966 ;. значення якого залежить від характеру навантаження.
Котушка 2 розташована на середньому стрижні сердечника 1, тому магнітний потік цієї котушки Ф U розгалужується на потоки Ф2 і Ф3. один з яких Ф2. проходячи по середньому стрижні сердечника і ділянці 3 магнітного ланцюга, огинає диск і перетинає його. Потоки Ф3 не перетинають диска приладу, так як замикаються по бічних стрижнів сердечника 1. Отже, потік Ф3 використовують в осерді для створення необхідного кута зсуву фаз # 968; між робочими потоками Ф1 і Ф2.
Момент, що обертає диска, що створюється магнітними потоками Ф1 і Ф2. пропорційний твору максимальних значень цих потоків і синусу кута зсуву фаз між ними:
де С1 - коефіцієнт пропорційності, що залежить від частоти змінного струму.
Так як можна вважати, що магнітний потік Ф2 пропорційний напрузі U. тобто Ф2 = СU U. і потік Ф1 пропорційний току навантаження I. тобто Ф1 = С1 I. а синус кута зсуву фаз між цими потоками cos # 966; (Рис. 6), то формулу (6) можна замінити виразом
де cos # 966; - коефіцієнт потужності споживача; P - активна потужність; С1 і СU - коефіцієнти пропорційності.
Вихрові струми, що виникають в диску при обертанні його в поле постійних магнітів, пропорційні частоті обертання диска NД (об / хв), тому що протидіє момент МПP = СД NД.
При обертанні диска з рівномірною швидкістю його обертає і протидіє момент рівні, тобто МВР = Mпр або СР = СД NД. звідки частота обертання диска
Якщо диск за час t зробив n оборотів, то енергія A, отримана з мережі споживачем за цей час
Таким чином, згідно з (8), електроенергія, що враховується лічильником, пропорційна частоті обертання диска. Величина А / n = СД / С отримала назву постійної лічильника і являє собою енергію, що припадає на один оборот диска.
Лічильник електроенергії має лічильний механізм, який пов'язаний черв'ячною передачею з віссю диска. За свідченнями рахункового механізму визначають кількість електроенергії, яке витратив споживач.
До переваг індукційних лічильників слід віднести їх велику надійність в роботі, значну перевантажувальну здатність по струму (
300%), незначну чутливість до зовнішніх магнітних полів і велике значення крутного моменту.
Так як в рівняння (7) входить коефіцієнт С1. залежить від частоти мережі f. індукційні прилади придатні для змінного струму однієї певної частоти, що є в якійсь мірі недоліком таких приладів. Іншим недоліком можна вважати залежність показань приладу від температури навколишнього середовища: з підвищенням температури навколишнього середовища збільшується опір приладу і зменшуються вихрові струми, що призводить до зменшення крутного моменту (приблизно на 0,4% при нагріванні на 1 ° С).