Metres de tipus inducció
El principi de funcionament i construcció dels comptadors de tipus inducció és molt simple i fàcil d'entendre, per això es fan servir amplament per mesurar l'energia en el món domèstic i industrial. En tots els comptadors d'inducció tenim dos fluxos que són produïts per dues corrents alternes diferents en un disc metàl·lic. Degut als fluxos alterns, hi ha una fem induïda, la fem produïda en un punt (tal com es mostra en la figura següent) interacciona amb la corrent alterna de l'altre costat, resultant en la producció d'un moment.
De manera similar, la fem produïda al punt dos interacciona amb la corrent alterna al punt u, resultant en la producció d'un moment de nou, però en direcció oposada. Per tant, degut a aquests dos moments, que van en direccions diferents, el disc metàl·lic es mou.
Aquest és el principi bàsic de funcionament dels comptadors de tipus inducció. Ara derivem l'expressió matemàtica pel moment desviador. Suposem que el flux produït al punt u és igual a F1 i el flux al punt dos és igual a F2. Ara els valors instantanis d'aquests dos fluxos es poden escriure com:
On, Fm1 i Fm2 són respectivament els valors màxims dels fluxos F1 i F2, B és la diferència de fase entre els dos fluxos.
També podem escriure l'expressió per les fems induïdes al punt u
al punt dos. Així, tenim l'expressió per les corrents de Foucault al punt u
On, K és una constant i f és la freqüència.
Duguem un diagrama fasorial que mostri clarament F1, F2, E1, E2, I1 i I2. Del diagrama fasorial, és clar que I1 i I2 estan respectivament en retard respecte a E1 i E2 per un angle A.
L'angle entre F1 i F2 és B. Del diagrama fasorial, l'angle entre F2 i I1 és (90-B+A) i l'angle entre F1 i I2 és (90 + B + A). Així, escribim l'expressió pel moment desviador com
De manera similar, l'expressió per Td2 és,
El moment total és Td1 – Td2, substituint els valors de Td1 i Td2 i simplificant l'expressió obtenim
Aquesta és l'expressió general pel moment desviador en els comptadors de tipus inducció. Hi ha dos tipus de comptadors d'inducció i són els següents:
Tipus monofàsic
Tipus trifàsic de comptadors d'inducció.
Aquí anem a parlar detalladament del comptador de tipus inducció monofàsic. A continuació es mostra una imatge d'un comptador de tipus inducció monofàsic.
El comptador de tipus inducció monofàsic consisteix en quatre sistemes importants que són els següents:
Sistema de conducció:
El sistema de conducció consta de dos electroímans en els quals es troben bobines de pressió i corrent, tal com es mostra en el diagrama anterior. La bobina que conté la corrent de càrrega es denomina bobina de corrent, mentre que la bobina que està en paral·lel amb el voltatge d'alimentació (és a dir, el voltatge a través de la bobina és el mateix que el voltatge d'alimentació) es denomina bobina de pressió. Es trenquen bandes d'ombra com es mostra en el diagrama anterior per fer que l'angle entre el flux i el voltatge aplicat sigui igual a 90 graus.
Sistema mòbil:
Per reduir la fricció en gran mesura, es fa servir un comptador d'energia amb eix flotant. La fricció es redueix en gran mesura perquè el disc rotatiu, fet d'un material molt lleuger com l'alumini, no està en contacte amb cap superfície. Flota a l'aire. Una pregunta que pot sorgir en la nostra ment és com flota el disc d'alumini a l'aire? Per respondre a aquesta pregunta, cal veure els detalls constructius d'aquest disc especial. De fet, consta de petits imans en les superfícies superior i inferior. L'imant superior s'atura a un electroimà en el rodamunt superior, mentre que l'imant de la superfície inferior també s'atura cap a l'imant del rodamunt inferior. Així, degut a aquestes forces oposades, el disc rotatiu d'alumini lleuger flota.
Sistema de frenat:
Es fa servir un imant permanent per produir moment de frenat en els comptadors d'energia de tipus inducció monofàsic, que es col·loquen prop del cantonada del disc d'alumini.
Sistema de comptatge:
Els números marcats en el comptador són proporcionals a les revolucions fetes pel disc d'alumini. La funció principal d'aquest sistema és registrar el nombre de revolucions fetes pel disc d'alumini. Ara mirem el funcionament del comptador de tipus inducció monofàsic. Per entendre el funcionament d'aquest comptador, considerem el diagrama següent:
Aquí hem assumit que la bobina de pressió és altament inductiva i consta d'un nombre molt gran de voltes. La corrent que flueix a la bobina de pressió és Ip que es retarda 90 graus respecte al voltatge. Aquesta corrent produeix un flux F. F es divideix en dues parts Fg i Fp.
Fg que es mou en la part de menys relutància a través de les fentes laterals.
Fp: És responsable de la producció del moment de conducció en el disc d'alumini. Es mou a través d'un camí de major relutància i està en fase amb la corrent a la bobina de pressió. Fp és alternat i, per tant, la fem Ep i la corrent Ip. La corrent de càrrega que es mostra en el diagrama anterior produeix un flux en el disc d'alumini, i degut a aquest flux altern, es produeix una corrent de Foucault que interacciona amb el flux Fp resultant en la producció d'un moment. Com que tenim dos pols, es produeixen dos moments que són oposats. Per tant, segons la teoria del comptador d'inducció que hem discutit anteriorment, el moment net és la diferència entre els dos moments.
Avantatges dels comptadors de tipus inducció
Els avantatges dels comptadors de tipus inducció són els següents:
