Индукционные измерительные приборы

В индукционных измерительных приборах (ИИП) особым по- ложением катушек получают вращающееся электромагнитное поле, которое, пронизывая алюминиевый цилиндр, индуцирует в

нем вихревые токи, что вызывает возникновение вращающего момента. С помощью спиральных бестоковых пружин создается противодействующий момент и обеспечивается пропорциональ- ность измеряемой величины отклонению подвижной системы.

Зависимость показаний ИИП от колебаний частоты тока воз- буждения и температуры окружающей среды ограничивает при- менение этих приборов.

Индукционный измерительный механизм используется в само- пишущих приборах, для построения указателя вращающегося поля, синхроскопа, частотомера и в счетчиках электрической энергии.

Упрощенная схема однофазного индукционного счетчика электрической энергии показана на рис. 2.10.

Механизм прибора состоит из двух неподвижных магнито- проводов: трехстержневого сердечника с катушкой напряжения 1 и П-образного сердечника 5 с двумя последовательно соединен- ными токовыми катушками, счетного механизма 2, алюминиево- го диска 3, жестко укрепленного на оси, и постоянного магнита 4, служащего для создания тормозного момента.

Анализ работы индукционного счетчика показывает, что его вращающий момент пропорционален активной мощности пере- менного тока, т.е.:

M_вр K₁UI cosK₁P ^,

где К₁ – коэффициент пропорциональности; φ – угол сдвига фаз между напряжением U и током I; Р – мощность.

Под влиянием М_вр диск счетчика начинает вращаться. На диск счетчика действует тормозной момент, создаваемый постоянным магнитом, который упрощенно можно считать пропорциональ- ным скорости вращению диска:

M_Т K₂d/ dt ,

где К₂ – постоянный коэффициент.

1

2

³ 4

5

~U R_н

Рис 2.10. Схема однофазного индукционного счетчика: 1 – катушка напряжения; 2 – счетный механизм;

3 – алюминиевый диск; 4 – постоянный магнит; 5 – П-образный сердечник

При неизменной активной мощности в цепиМ_вр = М_т.

Тогда:

K₁P K₂d/ dt , (2.30)

выражение (2.30) можнопредставить в виде:

K₁Pdt K₂d, (2.31)

Проинтегрировав выражение (2.31) по времени от t₁ до t₂, по- лучим:

t₂ t₂

K_{1 }Pdt K_{2 }d.

t₁ t₁

Тогда K₁W=К₂2πN,

где W – активная энергия, учтенная счетчиком за время от t₁ до t₂; N – число оборотов дисказа времяот t₁ доt₂.

Следовательно,

W K₂2N / K₁ C_номN ,

где С_ном – номинальная постоянная счетчика (количество энер- гии, учитываемой счетчиком за один оборотдиска).

С_ном вычисляем по формуле

C_ном 1/ A ,

где А – передаточное число счетного механизма в виде числа оборотов, соответствующих единице энергии.

Количество электричества, реально прошедшее за один обо- рот диска, зависит от тока и характера нагрузки, внешних усло- вий (например, от температуры и частоты), характеризуется дей- ствительной постоянной счетчика С_д, которая, как правило, не равна номинальной. Она определяется путем измерения действи- тельно израсходованной энергии W_д за некоторое число оборотов диска N при помощи ваттметра и секундомера.

В этом случае:

W_Д Pt C_Д N ,

где Р – мощность, измеренная ваттметром; t – время.

Тогда:

C_Д Pt / N .

Д

Д

Д

Относительная погрешность счетчика, т.е. его класс точности, %,

^отн

W W

/W

100 С

ном

• С_Д

/ С

100 ^{. (2.32)}

Передаточное число счетчика А указывается на щитке счетчи- ка. Значения А иС_ном зависят только от конструкции данного счетчика и являются величинами постоянными.

Важным параметром счетчика является порог чувствительно- сти, под которым понимается минимальная нагрузка, выражае- мая обычно в процентах от номинальной, при которой подвижная часть начинает безостановочно вращаться. Наряду с этим счетчик не должен иметь самоход при разомкнутой токовой цепи и изме- нении напряжения в пределах 220 В ±10%.

Счетчикиактивнойэнергии выпускаются классовточности: 0,5; 1,0; 2,0; 2,5. Порогчувствительности счетчика не должен превышать 0,4 % для счетчиков класса точности 0,5 и 0,5 % для счетчиков класса точности 1,0; 2,0; 2,5.

П р и м е н е н и е : индукционные счетчики используют для из- мерения электрической энергии в однофазных и трехфазных целях.