Indukcijski tip merila
Princip rada i konstrukcija indukcijskog tipa brojila vrlo je jednostavan i lako se razumije, stoga se ova vrsta široko koristi za mjerenje energije u kućanstvima i industriji. U svim indukcijskim brojilima imamo dva toka fluksa koji se stvaraju pod utjecajem dvaju različitih izmjeničnih struja na metalnu ploču. Zbog izmjeničnih toka fluksa, stvara se inducirani napon, a napon proizveden na jednoj točki (kao što je prikazano na donjoj slici) interagira s izmjeničnom strujom s druge strane, što rezultira stvaranjem momenta.
Slično tome, napon proizveden na drugoj točki interagira s izmjeničnom strujom na prvoj točki, rezultirajući ponovno stvaranjem momenta, ali u suprotnom smjeru. Stoga, zbog ova dva momenta koji idu u različite smjerove, metalna ploča se kreće.
To je osnovni princip rada indukcijskog tipa brojila. Sada izvedimo matematički izraz za odbojni moment. Neka je tok fluksa na prvoj točki jednak F1, a tok fluksa na drugoj točki jednak F2. Sada možemo zapisati trenutne vrijednosti ovih dva toka fluksa kao:
gdje su Fm1 i Fm2 redom maksimalne vrijednosti tokova fluksa F1 i F2, B je fazna razlika između dva toka fluksa.
Možemo također zapisati izraz za inducirane napone na prvoj točki
na drugoj točki. Tako imamo izraz za vrtuljaste struje na prvoj točki
gdje je K neka konstanta, a f frekvencija.
Nacrtajmo fazorski dijagram jasno pokazujući F1, F2, E1, E2, I1 i I2. Iz fazorskog dijagrama jasno je da I1 i I2 redom kasne za E1 i E2 za kut A.
Kut između F1 i F2 je B. Iz fazorskog dijagrama kut između F2 i I1 je (90-B+A), a kut između F1 i I2 je (90 + B + A). Tako pišemo izraz za odbojni moment kao
Slično, izraz za Td2 je,
Ukupni moment je Td1 – Td2, zamjenom vrijednosti Td1 i Td2 te pojednostavljenjem izraza dobivamo
To je poznat kao opći izraz za odbojni moment u indukcijskim tipovima brojila. Postoje dva tipa indukcijskih brojila, a oni su navedeni sljedeće:
Jednofazni tip
Trokofazni tip indukcijskih brojila.
Ovdje ćemo detaljnije raspraviti o jednofaznom indukcijskom tipu. Dolje je prikazana slika jednofaznog indukcijskog tipa brojila.
Jednofazni indukcijski tip energijskog brojila sastoji se od četiri važna sustava koji su navedeni sljedeće:
Vodni sustav:
Vodni sustav sastoji se od dva elektromagneta na kojima su obmotani strujni i tlakovi cijevi, kako je prikazano gore na dijagramu. Cijev koja sadrži radnu struju naziva se strujna cijev, dok cijev koja je paralelna sa snabdijevanjem (tj. napon na cijevi isti je kao i napon snabdijevanja) naziva se tlakovom cijevi. Na elektromagnetima su namotani senčni pojasi kako bi se ugao između toka fluksa i primljenog napona postavio na 90 stupnjeva.
Pokretni sustav:
Za smanjenje trenja do veće mjerne, koristi se energetski brojilo s plivajućim valjkom. Trenje se smanjuje do veće mjerne jer rotirajući disk, izrađen od vrlo lagane materije poput aluminija, nije u kontaktu s nikakvim površinama. Pliva u zraku. Jeden pitanje mora se postaviti: kako aluminijevi disk pliva u zraku? Da bismo odgovorili na to pitanje, moramo pogledati konstrukcijske detalje ove posebne ploče. Zapravo, sastoji se od malih magnetskih traka na gornjoj i donjoj površini. Gornji magnet privlači se prema elektromagnetu u gornjem ležištu, dok se donja površinska magnetna traka privlači prema donjem ležištu, stoga zbog ovih suprotnih sila lagani rotirajući aluminijevi disk pliva.
Brzinski sustav:
Trajni magnet se koristi za stvaranje brzinskog momenta u jednofaznim indukcijskim energijskim brojilima, koji su pozicionirani blizu kuta aluminijevog diska.
Brojeći sustav:
Brojevi označeni na brojilu proporcionalni su rotacijama koje aluminijevi disk napravi, a glavna funkcija ovog sustava je zabilježiti broj rotacija koje aluminijevi disk napravi. Sada pogledajmo operaciju rada jednofaznog indukcijskog brojila. Da bismo razumjeli rad ovog brojila, promotrimo dijagram dat niže:
Pretpostavljamo da je tlakova cijev vrlo induktivna prirode i sastoji se od vrlo velikog broja navoja. Struja koja teče u tlakovoj cijevi je Ip koja zapazi za naponom za kut od 90 stupnjeva. Ova struja stvara tok fluksa F. F je podijeljen na dvije dijelove Fg i Fp.
Fg koji se kreće po manjem otporu preko bočnih razmaka.
Fp: On je odgovoran za stvaranje pogonskog momenta na aluminijevom disku. Premešta se preko puta s visokim otporom i u fazi je s strujom u tlakovoj cijevi. Fp jeste izmjeničan prirode, pa se inducira napon Ep i struja Ip. Radna struja, prikazana na gornjem dijagramu, teče kroz strujnu cijev i stvara tok fluksa na aluminijevom disku, a zbog ovog izmjeničnog toka fluksa na metaličkom disku, stvara se vrtuljasta struja koja interagira s tokom fluksa
