Relógios do Tipo Indução
O princípio de funcionamento e construção do medidor do tipo indução é muito simples e fácil de entender, por isso são amplamente utilizados para medir energia no mundo doméstico e industrial. Em todos os medidores de indução, temos dois fluxos que são produzidos por duas correntes alternadas diferentes em um disco metálico. Devido aos fluxos alternados, há uma f.e.m. induzida, a f.e.m. produzida em um ponto (como mostrado na figura abaixo) interage com a corrente alternada do outro lado, resultando na produção de torque.
Da mesma forma, a f.e.m. produzida no ponto dois interage com a corrente alternada no ponto um, resultando novamente na produção de torque, mas em direção oposta. Portanto, devido a esses dois torques, que estão em direções diferentes, o disco metálico se move.
Este é o princípio básico de funcionamento dos medidores do tipo indução. Agora, vamos derivar a expressão matemática para o torque de desvio. Vamos considerar o fluxo produzido no ponto um igual a F1 e o fluxo no ponto dois igual a F2. Agora, os valores instantâneos desses dois fluxos podem ser escritos como:
Onde, Fm1 e Fm2 são, respectivamente, os valores máximos dos fluxos F1 e F2, B é a diferença de fase entre os dois fluxos.
Também podemos escrever a expressão para as f.e.m. induzidas no ponto um como
no ponto dois. Assim, temos a expressão para as correntes parasitas no ponto um como
Onde, K é uma constante e f é a frequência.
Vamos desenhar um diagrama fasorial claramente mostrando F1, F2, E1, E2, I1 e I2. Do diagrama fasorial, é claro que I1 e I2 estão, respectivamente, atrasados em relação a E1 e E2 pelo ângulo A.
O ângulo entre F1 e F2 é B. Do diagrama fasorial, o ângulo entre F2 e I1 é (90-B+A) e o ângulo entre F1 e I2 é (90 + B + A). Assim, escrevemos a expressão para o torque de desvio como
Da mesma forma, a expressão para Td2 é,
O torque total é Td1 – Td2, ao substituir o valor de Td1 e Td2 e simplificando a expressão, obtemos
Que é conhecida como a expressão geral para o torque de desvio nos medidores do tipo indução. Existem dois tipos de medidores de indução, e eles são escritos da seguinte forma:
Tipo monofásico
Tipo trifásico de medidores de indução.
Aqui, vamos discutir em detalhes o tipo monofásico de indução. Abaixo está a imagem de um medidor monofásico do tipo indução.
O medidor monofásico do tipo indução consiste em quatro sistemas importantes, que são descritos a seguir:
Sistema de Acionamento:
O sistema de acionamento consiste em dois eletroímãs nos quais as bobinas de pressão e corrente são enroladas, como mostrado no diagrama acima. A bobina que contém a corrente de carga é chamada de bobina de corrente, enquanto a bobina que está em paralelo com a tensão de alimentação (ou seja, a tensão na bobina é a mesma que a tensão de alimentação) é chamada de bobina de pressão. Bandas de sombreamento são enroladas, conforme mostrado no diagrama acima, para fazer o ângulo entre o fluxo e a tensão aplicada igual a 90 graus.
Sistema Móvel:
Para reduzir a fricção em grande medida, é usado o medidor de energia com eixo flutuante, a fricção é reduzida em grande escala porque o disco rotativo, feito de material muito leve, como alumínio, não está em contato com nenhuma superfície. Ele flutua no ar. Uma pergunta deve surgir em nossa mente: como o disco de alumínio flutua no ar? Para responder a esta pergunta, precisamos ver os detalhes construtivos deste disco especial, na verdade, ele consiste em pequenos ímãs nas superfícies superior e inferior. O ímã superior é atraído por um eletroímã no rolamento superior, enquanto o ímã da superfície inferior também atrai o ímã do rolamento inferior, portanto, devido a essas forças opostas, o disco de alumínio rotativo e leve flutua.
Sistema de Freio:
Um ímã permanente é usado para produzir torque de frenagem em medidores de energia monofásicos do tipo indução, que são posicionados perto da borda do disco de alumínio.
Sistema de Contagem:
Os números marcados no medidor são proporcionais às revoluções feitas pelo disco de alumínio, a função principal deste sistema é registrar o número de revoluções feitas pelo disco de alumínio. Agora, vamos analisar a operação de funcionamento do medidor monofásico de indução. Para entender o funcionamento deste medidor, considere o diagrama abaixo:
Aqui, assumimos que a bobina de pressão é altamente indutiva e consiste em um número muito grande de espiras. A corrente fluindo na bobina de pressão é Ip que fica atrasada em relação à tensão por um ângulo de 90 graus. Esta corrente produz fluxo F. F é dividido em duas partes Fg e Fp.
Fg que se move na parte de menor relutância através das lacunas laterais.
Fp: É responsável pela produção de torque de acionamento no disco de alumínio. Move-se do caminho de alta relutância e está em fase com a corrente na bobina de pressão. Fp é alternado em natureza e, assim, f.e.m. Ep e corrente Ip. A corrente de carga, mostrada no diagrama acima, que flui através da bobina de corrente, produz fluxo no disco de alumínio, e, devido a este fluxo alternado no disco metálico, é produzida uma corrente parasita que interage com o fluxo Fp resultando na produção de torque. Como temos dois polos, são produzidos dois torques que são opostos. Portanto, a partir da teoria do medidor de indução que já discutimos acima, o torque líquido é a diferença entre os dois torques.
Vantagens dos Medidores do Tipo Indução
A seguir, estão as vantagens dos medidores do tipo indução:
