Induktiolaitteet
Induktiivisen mittarin toimintaperiaate ja rakennus ovat hyvin yksinkertaisia ja helposti ymmärrettäviä, minkä vuoksi niitä käytetään laajasti energian mittaamiseen kotitalouksissa ja teollisuudessa. Kaikissa induktiivisissa mittareissa on kaksi magneettivirtaa, jotka eri vaihtovirtasuureiden aiheuttavat metallilevyn päällä. Vaihtomagneettivirtojen vuoksi syntyy induktiojännite, joka yhden pisteen (kuvan mukaisesti) suhteessa toisen sivun vaihtovirtaan tuottaa vääntömomentin.
Samoin pisteessä kaksi syntyvässä jännitteessä on interaktio toisen pisteen vaihtovirtaan, mikä tuottaa uudestaan vääntömomentin, mutta vastakkaiseen suuntaan. Näiden kahteen eri suuntaan olevan vääntömomentin vuoksi metallilevy liikkuu.
Tämä on induktiivisten mittarien perustava toimintaperiaate. Jatketaan nyt johtavan vääntömomentin matemaattisen ilmaisun johdannosta. Oletetaan, että pisteessä yksi tuotettu magneettivirta on F1 ja pisteessä kaksi F2. Nyt nämä kahden magneettivirran hetkelliset arvot voidaan kirjoittaa seuraavasti:
Missä, Fm1 ja Fm2 ovat vastaavasti maksimiarvot magneettivirroille F1 ja F2, B on vaihe-ero kahden magneettivirron välillä.
Voitamme myös kirjoittaa induktiojännitteen ilmaisun ensimmäiselle pisteelle
toisella pisteellä. Näin meillä on eddy currenttien ilmaisu ensimmäiselle pisteelle
Missä, K on jokin vakio ja f on taajuus.
Piirretään fasorikaavio selventääksemme F1, F2, E1, E2, I1 ja I2. Fasorikaaviosta nähdään, että I1 ja I2 ovat vastaavasti viivästyneitä E1 ja E2 kulmassa A.
Kulma F1 ja F2 välillä on B. Fasorikaaviosta nähdään, että kulma F2 ja I1 välillä on (90-B+A) ja kulma F1 ja I2 välillä on (90 + B + A). Näin voimme kirjoittaa vääntömomentin ilmaisun
Vastaavasti Td2:n ilmaisu on,
Yhteensä momentti on Td1 – Td2, korvaamalla Td1 ja Td2 ja yksinkertaistamalla ilmaisu saamme
Joka tunnetaan yleisimpänä vääntömomentin ilmaisuna induktiivisissä mittareissa. Nyt on olemassa kaksi tyyppiä induktiivisia mittareita, ja ne kirjoitetaan seuraavasti:
Yksivaiheinen tyyppi
Kolmivaiheinen tyyppi induktiivisia mittareita.
Tässä keskitymme yksivaiheisiin induktiivisiin mittareihin yksityiskohtaisesti. Alla on yksivaiheisen induktiivisen mittarin kuva.
Yksivaiheinen induktiivinen energiamittari koostuu neljästä tärkeästä järjestelmästä, jotka kirjoitetaan seuraavasti:
Ajastussysteemi:
Ajastussysteemi koostuu kahdesta sähkömagneetista, joissa on levypituus- ja virrakiekot, kuten yllä olevassa diagrammissa. Kiekko, jossa on ladon virta, kutsutaan virrakiekoksi, kun taas kiekko, joka on rinnankäynnissä kanssa virtalähteen jännitteeseen (eli kiekon jännite on sama kuin virtalähteen jännite), kutsutaan levypituuskiekoksi. Varjoja on kierretty kuten yllä olevassa diagrammissa, jotta magneettivirran ja sovitun jännitteen välinen kulma olisi 90 astetta.
Liikkuvuussysteemi:
Jotta kitkaa vähennettäisiin huomattavasti, käytetään liukuvaan akseliin varustettua energiamittaria, jossa kitkaa vähennetään huomattavasti, koska pyörimälevy, joka on valmistettu hyvin kevyestä materiaalista, kuten alumiinista, ei ole kosketuksessa minkään pinnan kanssa. Se kierrättelee ilmaa. Yksi kysymys voi nousta mielessämme, miten alumiinilevy kierrättelee ilmaa? Vastatakseni tähän kysymykseen tarvitsemme tarkastella tätä erityistä levyä, joka sisältää pieniä magneetteja molemmilla ylä- ja alapinnoilla. Ylämagneetti vedetään yläpuristinpään sähkömagneetiin, kun taas alapinnan magneetti vedetään alapuristinpään magneettiin, joten näiden vastakkaisten voimien vuoksi kevyt pyörimälevy kierrättelee.
Jarrutussysteemi:
Pyörimälevyn nurkkaan asetettu pysyvä magneetti tuottaa jarrutusmomentin yksivaiheisissa induktiivisissa energiamittareissa.
Laskentasysteemi:
Mittarissa merkatut numerot ovat verrannollisia alumiinilevyn kiertoihin, tämän järjestelmän pääfunktio on tallentaa alumiinilevyn kierrokset. Katsotaanpa nyt yksivaiheisen induktiivisen mittarin toimintaa. Ymmärtääksenne tämän mittarin toiminnan, katsotaan alla olevaa kaaviota:
Oletamme, että levypituuskiekko on hyvin induktiivinen luonteeltaan ja sisältää hyvin suuren kierrosten määrän. Levypituuskiekkoon virtaama virta Ip jää jännitteen takana 90 asteen kulmalla. Tämä virta tuottaa magneettivirran F. F jaetaan kahteen osaan Fg ja Fp.
Fg joka liikkuu pienellä vastustuksella sivupuolella.
Fp: Se on vastuussa alumiinilevyn ajastusmomentin tuotannosta. Se liikkuu suuresta vastustuksella ja on vaiheessa levypituuskiekon virran kanssa. Fp on vaihteleva luonteeltaan, ja siten se tuottaa induktiojännitteen Ep ja virran Ip. Ladon virta, joka kulkee yllä olevassa diagrammissa olevan virrakiekon kautta, tuottaa magneettivirran alumiinilevyn päällä, ja tämän vaihtelevan magneettivirran vuoksi metallilevylle syntyy eddy current joka interaktioi magneettivirran Fp kanssa, mikä tuottaa vääntömomentin. Koska meillä on kaksi napaa, syntyy kaksi vääntömomenttia, jotka ovat vastakkaisissa suunnissa. Niinpä induktiivisten mittarien teorian mukaan, jonka olemme jo käsitelleet, netto-momentti on kahden vääntömomentin erotus.
Induktiivisten mittarien etumatka
