Licznik energii z urządzeniami do korekcji przesunięcia fazowego

Definicja licznika energii

Licznik energii to urządzenie służące do pomiaru zużycia energii elektrycznej.

Dostosowanie opóźnienia w liczniku energii

W indukcyjnych licznikach energii prędkość obrotowa powinna odpowiadać mocy, utrzymując kąt fazowy między napięciem zasilania a strumieniem magnetycznym cewki ciśnieniowej na poziomie 90 stopni. W rzeczywistości ten kąt jest nieco mniejszy niż 90 stopni. Urządzenia dostosowujące opóźnienie pomagają poprawić ten kąt fazowy. Rozważmy rysunek obok:

Na rysunku przedstawiono dodatkową cewkę, zwana cewką opóźniającą, umieszczoną na środkowym ramieniu z taką samą liczbą zwojów N. Gdy napięcie zasilania podane jest do cewki ciśnieniowej, powstaje strumień magnetyczny F, który dzieli się na Fp i Fg. Strumień Fp przecina krążek wirujący i połącza się z cewką opóźniającą, indukując emf El, które opóźnia Fp o 90 stopni. 

Prąd Il również opóźnia Fl o 90 stopni, a cewka opóźniająca tworzy strumień magnetyczny Fl. Wynikający strumień magnetyczny przecinający krążek łączy Fl i Fp, zgodnie z wynikającym mmf cewki opóźniającej lub cewki osłonowej. Mmf cewki osłonowej można dostosować dwoma metodami:

• Poprzez dostosowanie oporu elektrycznego.

• Poprzez dostosowanie pasów osłonowych.

Omówmy te punkty bardziej szczegółowo:

Dostosowanie oporu cewki:

Jeśli opór elektryczny cewki jest wysoki, prąd będzie niski, co zmniejsza mmf cewki i kąt opóźnienia. Obniżenie oporu przez użycie grubszego przewodu w cewkach może dostosować kąt opóźnienia. Dostosowanie oporu elektrycznego pośrednio zmienia kąt opóźnienia.

Przesuwając pasy osłonowe w górę i w dół na środkowym ramieniu, możemy dostosować kąt opóźnienia, ponieważ gdy przesuwamy pasy osłonowe w górę, obejmują one większą ilość strumienia magnetycznego, co zwiększa indukowaną emf, a więc zwiększa się mmf, co z kolei zwiększa wartość kąta opóźnienia. 

Gdy przesuwamy pasy osłonowe w dół, obejmują one mniejszą ilość strumienia magnetycznego, co zmniejsza indukowaną emf, a więc zmniejsza się mmf, co z kolei zmniejsza wartość kąta opóźnienia. Dlatego dostosowując pozycję pasów osłonowych, możemy dostosować kąt opóźnienia.

Kompensacja tarcia

Aby skompensować tarcie, stosuje się małe siły działające w kierunku obrotu krążka, które powinny być niezależne od obciążenia, aby zapewnić dokładne odczyty przy lekkich obciążeniach. Nadmierna kompensacja może spowodować pełzanie, czyli ciągły obrót krążka przy zasilaniu cewki ciśnieniowej bez prądu w cewce prądowej. 

Aby zapobiec pełzaniu, w krążku wierci się dwa otwory naprzeciwko siebie, deformując ścieżkę prądu wirowego. To przesuwa środek ścieżek prądu wirowego z C do C1, tworząc biegun magnetyczny w C1. Krążek będzie pełzał, dopóki otwór nie dotrze do krawędzi bieguna, gdzie obrót zostanie zatrzymany przez moment hamujący.

Kompensacja przeciążenia

Pod warunkami obciążenia krążek ciągle się porusza, indukując dynamicznie emf spowodowany obrotem. Ten emf generuje prądy wirowe, które oddziałują z szeregowym polem magnetycznym, tworząc moment hamujący. Ten moment hamujący, proporcjonalny do kwadratu prądu, zwiększa się i przeciwdziała obrotowi krążka.

Aby uniknąć tego samoczynnego momentu hamującego, prędkość pełnego obciążenia krążka jest utrzymywana na niskim poziomie. Błędy w jednofazowych licznikach energii są spowodowane zarówno systemem napędowym, jak i hamującym, i mogą być rozdzielone następująco:

Błąd spowodowany systemem napędowym

• Błąd spowodowany niesymetrycznym obwodem magnetycznym:Jeśli obwód magnetyczny nie jest symetryczny, powstaje moment napędowy, który powoduje pełzanie licznika.

• Błąd spowodowany błędem kąta fazowego:Jeśli nie ma odpowiedniej różnicy fazowej między różnymi wektorami, powoduje to niewłaściwy obrót krążka. Nieprawidłowy kąt fazowy jest spowodowany nieprawidłowym dostosowaniem opóźnienia, zmianą oporu wraz z temperaturą lub może być spowodowany nietypową częstotliwością napięcia zasilania.

• Błąd spowodowany niewłaściwą wartością strumieni magnetycznych:Istnieje wiele powodów niewłaściwej wartości strumieni magnetycznych, z których głównymi są nietypowe wartości prądu i napięcia.