Індукційні лічильники
Принцип роботи та конструкція індукційного лічильника дуже простий та зрозумілий, тому ці пристрої широко використовуються для вимірювання енергії як у домашньому, так і в промисловому середовищі. У всіх індукційних лічильниках є два магнітних потоки, які створюються двома різними змінними струмами на металевому диску. Завдяки змінним магнітним потокам виникає викликане електродинамічне напруження, яке на одному місці (як показано на нижньому малюнку) взаємодіє зі змінним струмом з іншого боку, що призводить до появи моменту.
Так само, електродинамічне напруження, створене на другій точці, взаємодіє зі змінним струмом на першій точці, що призводить до появи моменту знову, але в протилежному напрямку. Тому через ці два моменти, які мають різні напрямки, металевий диск рухається.
Це основний принцип роботи індукційного лічильника. Тепер давайте отримаємо математичний вираз для відхиляючого моменту. Припустимо, що магнітний потік, створений на першій точці, дорівнює F1, а магнітний потік на другій точці дорівнює F2. Тепер моментальні значення цих двох магнітних потоків можна записати як:
Де, Fm1 та Fm2 - відповідно максимальні значення магнітних потоків F1 та F2, B - фазова різниця між двома магнітними потоками.
Ми також можемо записати вираз для викликаних електродинамічних напружень на першій точці як
на другій точці. Таким чином, ми маємо вираз для вихореподібних струмів на першій точці як
Де, K - деяка стала, f - частота.
Побудуємо фазову діаграму, яка чітко показує F1, F2, E1, E2, I1 та I2. З фазової діаграми очевидно, що I1 та I2 відстають від E1 та E2 на кут A.
Кут між F1 та F2 дорівнює B. З фазової діаграми кут між F2 та I1 дорівнює (90-B+A), а кут між F1 та I2 дорівнює (90 + B + A). Таким чином, ми можемо записати вираз для відхиляючого моменту як
Аналогічно, вираз для Td2 є,
Загальний момент Td1 – Td2, підставивши значення Td1 та Td2 та спростивши вираз, ми отримаємо
Це загальний вираз для відхиляючого моменту в індукційних лічильниках. Існує два типи індукційних лічильників, і вони визначаються наступним чином:
Однофазний тип
Трьохфазний тип індукційних лічильників.
Тут ми будемо детально обговорювати однофазний індукційний тип. Нижче наведено зображення однофазного індукційного лічильника.
Однофазний індукційний лічильник енергії складається з чотирьох важливих систем, які наведені нижче:
Привідна система:
Привідна система складається з двох електромагнітів, на яких намотані катушки струму та напруги, як показано на діаграмі вище. Катушка, яка містить струм завантаження, називається катушкою струму, а катушка, яка паралельна напрузі живлення (тобто напруга на катушці така ж, як напруга живлення), називається катушкою напруги. На катушках намотані затінні стрічки, як показано на діаграмі вище, щоб кут між магнітним потоком та прикладеною напругою дорівнював 90 градусів.
Рухова система:
Для зменшення тертя до максимальної міри використовується лічильник енергії з плавучим валом, тертя зменшується до максимальної міри, оскільки обертаючийся диск, виготовлений з дуже легкого матеріалу, такого як алюміній, не контактує з жодною поверхнею. Він плаває в повітрі. Можливо, виникне питання, як алюмінієвий диск плаває в повітрі? Щоб відповісти на це питання, нам потрібно подивитися на конструктивні деталі цього спеціального диска, насправді, він складається з малих магнітів на обох верхній і нижній поверхнях. Верхній магніт притягується до електромагніту в верхньому підшипнику, а магніт нижньої поверхні також притягується до магніту нижнього підшипника, тому через ці протилежні сили легкий обертаючийся алюмінієвий диск плаває.
Гальмівна система:
Для створення гальмівного моменту в однофазних індукційних лічильниках енергії використовується постійний магніт, який розташований поблизу кута алюмінієвого диска.
Система підрахунку:
Числа, нанесені на лічильник, пропорційні обертам, зробленим алюмінієвим диском, основна функція цієї системи - записувати кількість обертів, зроблених алюмінієвим диском. Тепер подивимося на робочий процес однофазного індукційного лічильника. Для того, щоб зрозуміти роботу цього лічильника, розглянемо діаграму, наведену нижче:
Тут ми припустили, що катушка напруги має сильно індуктивний характер і складається з дуже великої кількості витків. Струм, що проходить через катушку напруги, Ip, який запізнюється від напруги на 90 градусів. Цей струм створює магнітний потік F. F ділиться на дві частини Fg та Fp.
F
