Прилади індукційної системи

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).

Прилади індукційної системи

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).

Схожі статті