Induktionsmätare
Arbetssättet och konstruktionen av en induktionsmätare är mycket enkelt och lätt att förstå, därför används de brett för mätning av energi i både hem och industri. I alla induktionsmätare finns det två magnetiska flöden som produceras av två olika alternerande strömmar på en metallisk skiva. P.g.a. dessa alternerande magnetiska flöden uppstår ett inducerat spänning, spänningen som produceras vid en punkt (som visas i figuren nedan) interagerar med den alternerande strömmen på andra sidan, vilket resulterar i produktion av moment.
På samma sätt interagerar spänningen som produceras vid punkt två med den alternerande strömmen vid punkt ett, vilket återigen resulterar i produktion av moment, men i motsatt riktning. Därför p.g.a. dessa två moment som är i olika riktningar rör sig den metalliska skivan.
Detta är det grundläggande arbetssättet för en induktionsmätare. Nu låt oss härleda matematiska uttryck för avvikande moment. Låt oss anta att det magnetiska flödet vid punkt ett är lika med F1 och det magnetiska flödet vid punkt två är lika med F2. Nu kan de genastvärdena för dessa två magnetiska flöden skrivas som:
Där, Fm1 och Fm2 är respektive maximala värdena av magnetiska flödena F1 och F2, B är fasforskiljningen mellan de två magnetiska flödena.
Vi kan också skriva uttrycket för inducerade spännings vid punkt ett som
vid punkt två. Så vi har uttrycket för virvelströmmar vid punkt ett som
Där, K är någon konstant och f är frekvens.
Låt oss rita fasordiagram som tydligt visar F1, F2, E1, E2, I1 och I2. Från fasordiagrammet är det tydligt att I1 och I2 ligger respektive efter E1 och E2 med vinkeln A.
Vinkeln mellan F1 och F2 är B. Från fasordiagrammet är vinkeln mellan F2 och I1 (90-B+A) och vinkeln mellan F1 och I2 är (90 + B + A). Så vi skriver uttrycket för avvikande moment som
På samma sätt är uttrycket för Td2;
Det totala momentet är Td1 – Td2, genom att ersätta värdena för Td1 och Td2 och förenkla uttrycket får vi
Vilket kallas det allmänna uttrycket för avvikande moment i induktionsmätare. Nu finns det två typer av induktionsmätare och de är följande:
Enfasig typ
Trefasig typ av induktionsmätare.
Här ska vi diskutera den enfasiga induktionsmätaren i detalj. Nedan visas en bild av en enfasig induktionsmätare.
Enfasig induktionsmätare består av fyra viktiga system som är följande:
Drivsystem:
Drivsystemet består av två elektromagneter på vilka tryckspole och strömspole är virade, som visas ovan i diagrammet. Den spole som innehåller belastningsströmmen kallas strömsspole, medan den spole som är parallell med nätspänningen (dvs. spänningen över spolen är densamma som nätspänningen) kallas tryckspole. Skuggband är virade som visas ovan i diagrammet för att göra vinkeln mellan magnetiska flöde och tillämpad spänning lika med 90 grader.
Rörelsesystem:
För att reducera friktion till största möjliga grad använder man flytande axel-energimätare, friktionen minskas betydligt eftersom den roterande aluminiumskivan inte är i kontakt med någon yta. Den flyter i luften. En fråga måste uppstå i vårt huvud: hur flyter aluminiumskivan i luften? För att besvara denna fråga behöver vi se konstruktionsdetaljerna för denna speciella skiva, faktiskt består den av små magneter på både övre och undre ytor. Översta magneten dras till en elektromagnet i övre lager, medan den undre ytan magnet också dras mot den nedre lagermagnet, så p.g.a. dessa motsatta krafter flyter den lätta roterande aluminiumskivan.
Bromssystem:
En permanent magnet används för att producera bromsmoment i enfasiga induktionsenergimätare som är placerade nära hörnet av aluminiumskivan.
Räknarsystem:
Siffrorna markerade på mätaren är proportionella mot rotationerna gjorda av aluminiumskivan, huvudfunktionen för detta system är att registrera antalet rotationer gjorda av aluminiumskivan. Nu låt oss titta på driftoperationen för enfasig induktionsmätare. För att förstå drift av denna mätare låt oss överväga diagrammet nedan:
Här har vi antagit att tryckspolen är högst induktiv av naturen och består av ett mycket stort antal varv. Strömmen som flödar i tryckspolen är Ip som ligger efter spänningen med en vinkel på 90 grader. Denna ström producerar magnetiskt flöde F. F delas in i två delar Fg och Fp.
Fg som rör sig på den lilla motståndsdelen över sidogapet.
Fp: Det är ansvarigt för produktionen av drivmoment i aluminiumskivan. Det rör sig från hög motståndsdel och är i fas med strömmen i tryckspolen. Fp är alternerande av natur och därmed spänningen Ep och strömmen Ip. Belastningsströmmen som visas i diagrammet ovan flödar genom strömsspolen och producerar magnetiskt flöde i aluminiumskivan, och p.g.a. detta alternerande magnetiska flöde på metalliska skivan, produceras en virvelström som interagerar med magnetiska flöde Fp vilket resulterar i produktion av moment. Eftersom vi har två poler, produceras två moment som är motsatta varandra. Därför från teorin om induktionsmätare som vi redan diskuterat ovan är det nettomomentet skillnaden mellan de två momenten.
Fördelar med induktionsmätare
