Счетчик однофазный индукционный электрической энергии – Счетчик электроэнергии индукционный — Автономный дом

docplayer.ru

Однофазный индукционный счетчик электрической энергии — КиберПедия

Принцип действия индукционных приборов основан на взаимодействии переменного магнитного поля с вихревыми токами, индуцируемыми этим же полем в проводящем подвижном диске или цилиндре. Индукционные приборы пригодны лишь для переменных токов, так как ток в диске или цилиндре может индуцироваться лишь действием переменного магнитного потока. Индукционный счетчик имеет две катушки с сердечниками: токовую и катушку напряжения. Поэтому переменное магнитное поле создается двумя магнитными потоками Φ

Катушку напряжения (рис. 11) навивают большим числом витков тонкого провода на стальной сердечник. Индуктивное сопротивление этого электромагнита намного больше активного, поэтому данную цепь можно считать чисто индуктивной (ток в катушке напряжения отстает по фазе на π/2 ). Таким образом, счетчик состоит из двух электромагнитов и подвижного алюминиевого диска. Схематически устройство индукционного однофазного счетчика показано на рис. 12. Легкий алюминиевый диск D укреплен на оси, которая связана с помощью червячной передачи со счетным механизмом, и вращается в зазоре электромагнитов. Магнитный поток Φ

U-образной формы (см. рис. 10) создается током приемника электрической энергии, так как его обмотка включена последовательно в цепь нагрузки. Можно считать, что поток Φ₁ пропорционален току: Φ₁ ~ I.

На втором электромагните (см. рис. 11) расположена обмотка, включенная параллельно приемнику электрической энергии, и ток в ней пропорционален напряжению сети U . Обмотка состоит из большого числа витков тонкого провода и создает магнитный поток Φ₂ , значение которого пропорционально U: Φ₂ ~ U. Индуктивное сопротивление этого электромагнита несравненно больше активного, поэтому можно считать, что ток в его обмотке сдвинут по фазе от напряжения на π/2 . Таким образом, магнитные потоки, сдвинутые по фазе и в пространстве, образуют «бегущее» магнитное поле, пересекающее диск. Вихревые токи, индуцируемые в диске магнитными потоками, пропорциональны им:

Из этой формулы видно, что взаимодействие между индуцированным током в диске и созданным им магнитным полем не создает электромагнитной силы, так как γ = 0. Электромагнитные силы появляются только в результате взаимодействия магнитного потока Φ₁ с током I_В2 и потока Φ₂с током I_В1, и создают вращающий момент.

Под действием этого вращающего момента диск пришел бы в ускоренное вращение и число оборотов не соответствовало бы израсходованной электрической энергии. Поэтому необходимо наличие противодействующего момента. Противодействующий момент создается постоянным магнитом, в поле которого вращается диск, и является тормозным моментом, пропорциональным частоте вращения диска. Когда моменты равны, частота вращения диска постоянна (установившийся режим) и число оборотов диска пропорционально расходу электроэнергии. Индукционные счетчики (рис. 13) обладают слабой чувствительностью к внешним магнитным полям и изменениям температуры окружающей среды и хорошо выдерживают перегрузки. Однако они очень чувствительны к изменению частоты переменного тока в сети, поэтому предназначаются для работы только на определенной частоте (обычно 50 Гц).

Омметры и мегаомметры

Сопротивления различных элементов электрических цепей изменяются в очень широком диапазоне. Сопротивления условно можно разделить на малые (до 1 Ом), средние (от 1 Ом до 100 кОм) и большие (более 100 кОм). Для измерения сопротивлений используют следующие методы: косвенный (с помощью амперметра и вольтметра, с последующим вычислением сопротивления), непосредственной оценки и сравнения (с помощью мостов и потенциометров). Для непосредственного измерения сопротивлений применяют омметры — приборы, у которых шкала проградуирована в омах. Обычно омметр — прибор, объединяющий в одном корпусе миллиамперметр магнитоэлектрической системы, источник питания (батарейку) и добавочный резистор R, ограничивающий ток (рис. 14).

Так как малому сопротивлению соответствует большой ток (и наоборот), то для нахождения положения нулевого деления на шкале замыкают ключ К и перемещением движка резистора R добиваются наибольшего отклонения стрелки. Это положение стрелки соответствует нулевому делению шкалы. Затем, подключая известные сопротивления, градуируют шкалу в омах. Отсчет по такой шкале ведется справа налево, а так как по закону Ома между током и сопротивлением существует обратно пропорциональная зависимость, то шкала омметра неравномерна (рис. 15). Она сильно сжата у конца, соответствующего большим сопротивлениям.

Для измерения больших сопротивлений (сопротивления изоляции электрических машин, аппаратов, приборов и электрической сети напряжением до 1000 В) применяются мегаомметры (рис. 16). Омметры с электроизмерительным механизмом позволяют измерять сопротивления, не превышающие нескольких тысяч МОм. Для измерения больших сопротивлений используются электронные омметры (тераомметры).

Термоэлектрические приборы

Термоэлектрический измерительный прибор представляет собой сочетание термоэлектрического преобразователя и электроизмерительного механизма постоянного тока. Применяется для измерения силы и напряжения (реже мощности) электрического тока. Особенно часто применяется при измерении несинусоидальных токов и на повышенных частотах.

На рис. 14 изображена схема термоэлектрического амперметра. Измеряемый ток проходит через подогреватель П (обмотка с большим удельным сопротивлением) и нагревает его. Спай термопары Т прикреплен к подогревателю или находится вблизи него. ЭДС термопары создает ток, проходящий через магнитоэлектрический прибор. Таким образом, показания термоэлектрического прибора пропорциональны мощности, расходуемой на нагревание подогревателя (т. е. квадрату действующего значения тока в нем). Поэтому шкала такого прибора почти квадратична и градуируется в единицах действующего значения тока (в случае вольтметра — действующего значения напряжения).

Показания термоэлектрического измерительного прибора слабо зависят от частоты (поэтому они применяются в цепях как постоянного, так и переменного тока) и формы кривой тока или напряжения. В наиболее точных приборах (до 100-150 мА) для ограничения потерь тепла подогреватель вместе с термопарой помещают в вакуумный стеклянный баллон.

cyberpedia.su

Однофазный индукционный счетчик электрической энергии

Однофазный индукционный счетчик электрической энергии относится к области приборостроения и может быть использован в коммунально-бытовой и промышленной сфере для учета потребления электроэнергии. В конструкции данного счетчика используются следующие узлы: разгруженная нижняя опора с использованием постоянных магнитов, за счет чего минимизированы потери на трение и износ, и обеспечена идеальная соосность подвижной системы и опоры, и индукционная тормозная магнитная система, в которой постоянные магниты расположены с двух сторон зазора, через который проходит диск подвижной системы электросчетчика, за счет чего обеспечивается постоянный магнитный поток в зазоре. Технический результат заключается в обеспечении увеличенного срока службы и стабильности метрологических свойств изделия в течение всего этого периода.

Предлагаемая полезная модель относится к области приборостроения, а именно к индукционным счетчикам электрической энергии. В конструкции данного счетчика используются следующие узлы обеспечивающие улучшение потребительских свойств прибора: разгруженная нижняя опора подвижной системы счетчика 1 и тормозная магнитная система 2. (Фиг.1 и Фиг.2)

Известна разгруженная керновая опора, содержащая цилиндрический керн, и опорный элемент из искусственных и естественных минералов высокой твердости, керн и опорный эелемент выполнены в виде полого цилиндра, содержащие разгруженный элемент из постоянных магнитов редкоземельных металлов и завальцованными на концах цилиндров из магнитомягкого материала, способными вращаться (1). Недостатком подобных опор является высокая сложность и стоимость узла, связанная с необходимостью изготовить большое число деталей с высокой точностью, а также наличие силы трения, пусть даже и меньшей, чем в неразгруженной опоре.

Известна тормозная система индукционного счетчика электрической энергии состоящей из двух явно выраженных полюсов и тела, замыкающего полюса, верхняя плоскость тела магнита, прилегающего к полюсам, выполнена под тупым углом к полюсам и на нем проделан паз (2). Недостатком данной конструкции является то, что необходимо строго выдерживать постоянство расстояния между плоскостью вращения диска и плоскостью постоянных магнитов.

Техническим результатом является увеличенный срок службы и стабильность метрологических свойств полезной модели в течение всего этого срока.

Для достижения технического результата в конструкции разгруженной нижней опоры подвижной системы, представленной на чертеже (Фиг.3), ось подвижной системы счетчика 1 установлена в конус втулки 2, которая при работе счетчика вращается совместно с осью. В расточку втулки запрессован постоянный магнит 3, в расточку корпуса 8 запрессован второй постоянный магнит 5 той же полярности, что и первый. В корпусе установлена струна 6, предохраняющая втулку от боковых смещений. На корпус одета пылезащитная крышка 4. Корпус закрепляется в расточке стойки 7 счетчика посредством винта 9. В связи с тем, что одноименные полюса магнитов отталкиваются, то между втулкой и корпусом существует постоянный воздушный зазор. Таким образом, полностью отсутствует сила трения между подвижной и неподвижной частью индукционного счетчика. От боковых смещений и возникающей несоосности между подвижно и неподвижной частями счетчика предохраняет струна, закрепленная в корпусе и проходящая через отверстие во втулке.

Преимущество данной конструкции нижней опоры однофазного индукционного счетчика электрической энергии заключается в том, что за счет взаимодействия магнитных потоков постоянных магнитов вся подвижная система счетчика удерживается во взвешенном состоянии силой отталкивания магнитов, тем самым, исключая физический износ деталей опоры при работе счетчика. Кроме того, конструкция опоры обеспечивает соосность, близкую к идеальной, оси подвижной системы и оси опоры.

Таким образом предлагаемая конструкция обеспечивает долговременную, в течении срока службы счетчика, стабильность его метрологических характеристик.

Тормозная магнитная система, применяемая в однофазном индукционном счетчике электрической энергии, является четырехполюсной, двух поточной. Конструкция тормозной магнитной системы представлена на рисунке (Фиг.4). Два постоянных магнита 2 залиты в корпус 1 и два в основание 3 (на рисунке, на виде сверху расположение магнитов показано пунктирной линией). Корпус и основание стянуты винтом 8. Основание крепится к стойке 5 счетчика винтом 7. Рычаг 4 неподвижно соединен с основанием и служит для разворота тормозного магнита при грубой регулировке тормозного момента. Зубчатый сектор 6 неподвижно соединен со стойкой и выполняет функцию опоры при развороте тормозного магнита. Винт 9 ввернут в основание, стопорится пружиной 10 и служит для точной регулировки тормозного момента путем шунтирования магнитных потоков постоянных магнитов. Диск 11 счетчика располагается в зазоре между постоянными магнитами. При вращении диск проходит через зазор в тормозной магнитной системе, и в нем вследствие магнитной индукции возникает тормозной момент. Так как магниты расположены с обеих сторон зазора, то величина магнитного потока в зазоре является постоянной величиной. Таким образом, тормозной момент, возникающий в диске, не зависит от положения и величины биения диска в зазоре между магнитами при вращении. Преимущество конструкции тормозной магнитной системы состоит в том, что за счет расположения постоянных магнитов с двух сторон диска счетчика обеспечивается неизменный магнитный поток, пронизывающий диск, вне зависимости от положения диска в зазоре магнита, что способствует стабильности метрологических характеристик счетчика при регулировке и в эксплуатации.

Представлены следующие фигуры:

Фигура 1 — Однофазный индукционный счетчик электрической энергии, вид спереди (1-разгруженная нижняя опора подвижной системы счетчика; 2 — тормозная магнитная система).

Фигура 2 — Однофазный индукционный счетчик электрической энергии, сечение А-А (1-разгруженная нижняя опора подвижной системы счетчика; 2 — тормозная магнитная система).

Фигура 3 — Нижняя опора подвижной системы, общий вид (1 — ось подвижной системы счетчика; 2 — втулка; 3 — постоянный магнит; 4 — пылезащитная крышка; 5 — постоянный магнит; 6 — струна; 7 — стойка; 8 — корпус; 9 — винт).

Фигура 4 — Тормозная магнитная система, общий вид (1 — корпус; 2 — постоянные магниты; 3 — основание; 4 — рычаг; 5 — стойка; 6 — зубчатый сектор; 7 — винт; 8 — винт; 9 — винт; 10 — винт; 11 — диск счетчика).

Источники информации.

1. Патент РФ на изобретение 2160902.

2. Свидетельство РФ на полезную модель 11898

1. Однофазный индукционный счетчик электрической энергии, содержащий разгруженную опору, выполненную при помощи постоянных магнитов в подвижной и неподвижной частях, оси намагничивания которых ориентированы вдоль оси вращения подвижной части, отличающийся тем, что магниты опоры выполнены в форме втулок, запрессованных в расточках подвижной и неподвижной части опоры, при этом сила отталкивания магнитов обеспечивает зазор между подвижной и неподвижной частями, в неподвижной части установлена струна, проходящая через отверстие во втулке и предохраняющая втулку от боковых перемещений.

2. Однофазный индукционный счетчик электрической энергии, содержащий тормозную магнитную систему, состоящую из постоянных магнитов, в которых выр

poleznayamodel.ru

Выбор электросчетчика: индукционный или электрический?

Нашу современную жизнь невозможно себе представить без электричества. А количество потребленного электричества необходимо измерять, чтобы выполнять его оплату. Для этого необходим такой прибор, как электросчетчик.

Любой из потребителей электрической энергии, будь то квартира или завод, занимающий площадь в десятки гектар, должен иметь приборы учета электроэнергии. И для разных абонентов нужны разные электросчетчики.

Как их правильно выбрать электросчетчик (индукционный или электрический)?

В зависимости от принципа работы электросчетчики бывают индукционными и электронными. Особенность индукционных счетчиков– наличие вращающегося диска, связанного со счетным механизмом. Этот механизм подсчитывает количество оборотов диска, вращающегося тем быстрее, чем больший ток протекает через счетчик. Также на скорость вращения диска влияет и величина напряжения в сети.

Рекомендуем ознакомиться со следующими похожими статьями по электрическим счетчикам:

Индукционные счетчики считаются более долговечными, срок их службы — до 15 лет.

Электронные счетчики также измеряют ток и напряжение в сети, но в них измерение производит электронная схема, и показания выводятся на жидкокристаллический дисплей. Достоинствами этих счетчиков является простота снятия показаний, небольшие размеры, а также ведение учета по нескольким различным тарифам.

Все счетчики имеют такой показатель, как класс точности. Он характеризует, с какой погрешностью счетчик будет измерять количество потребленной электроэнергии. Для бытовых целей обычно достаточно счетчика с классом точности 2.

Счетчики бывают однофазными и трехфазными. Трехфазный счетчик понадобится в том случае, если питание потребителя производится от трехфазной сети.

Нередко приходится сталкиваться с выбором количества тарифов счетчика. Многотарифный счетчик считает отдельно электроэнергию, потребленную в дневное, и отдельно — в ночное время суток. Цена за электроэнергию по ночному тарифу ниже, чем по дневному. Это сделано для переноса части нагрузки электросети на время, когда она и так минимальна. Двухтарифный счетчик позволит Вам экономить только тогда, когда Вы сможете, к примеру, стирать и пользоваться посудомоечной машиной преимущественно в ночное время.

Поскольку многотарифные счетчики являются более сложными устройствами, то их недостатком является сравнительно меньшая надежность, чем у обычных.

При покупке счетчика следует учитывать максимальный ток, который будет измерять прибор. При потребляемой мощности до 15кВт следует выбрать счетчик с током до 50А. Но, если ток ожидается большей величины, то нужно выбрать счетчик на 100А. Однако необоснованно повышать этот параметр не стоит, так как к вам могут возникнуть претензии у энергосбытовой компании. Также рекомендуется согласовать в этой компании марку выбранного вами для покупки счетчика.

Следует обратить внимание на температурный диапазон, в котором может работать выбранный счетчик. Если его эксплуатация планируется при отрицательных температурах, нужно заранее выяснить, рассчитан ли он на работу в таких условиях.

При покупке счетчика убедитесь в соответствии заводского номера прибора, указанному в паспорте, номеру, нанесенному на шкалу счетчика. Также в паспорте должна быть проставлена дата выпуска прибора. Проверьте наличие и качество пломб на корпусе счетчика.

Соблюдение этих требований позволит вам без проблем зарегистрировать счетчик в энергосбытовой компании. Вам не зарегистрируют однофазный счетчик, с момента выпуска которого прошло более двух лет, или трехфазный старше одного года.

При покупке счетчика следует уделить внимание способу его крепления. Счетчики могут закрепляться либо тремя винтами, либо устанавливаться на DIN-рейку.

В паспорте любого счетчика указывается периодичность, с которой прибор должен проходить метрологическую поверку. Обычно этот срок составляет 8-16 лет, а у трехфазных счетчиков может быть 6-8 лет. После истечения этого срока счетчик будет необходимо отправить для поверки в специализированную организацию, или приобрести новый.

Это – практически все, о чем необходимо знать при выборе электросчетчиков. Теперь вы можете самостоятельно оценить, какой из них вам потребуется.

Оцените качество статьи:

electric-tolk.ru