Індукційна система

Принцип дії індукційних приладів пояснимо на спрощеній схемі пристрою однофазного лічильника змінного струму.

Основними елементами приладу є: трехстержневой електромагніт 1 з обмоткою 2, що має велике число витків з тонкого дроту; П-подібний електромагніт 3 з обмоткою 4, що має невелике число витків з товстого дроту; алюмінієвий диск 5, який може обертатися навколо осі 6. Обмотка 2 включається паралельно вимірюваного ланцюга, а обмотка 4 – послідовно з цією ланцюгом. Струм I1 в котушці 4 утворює магнітний потік Ф1 який двічі перетинає алюмінієвий диск 5. Струм I2 в обмотці 2 створює магнітний потік, частина якого Ф2 також пронизує диск 5 (потік Ф2 замикається по сталевий скобі 7).

Струм I1 і напруга U зрушені по фазі на кут ?, значення якого визначається характером навантаження, приєднаної до лінії Л. Струм I2 завдяки великій індуктивності обмотки 2 відстає по фазі від напруги U на кут, близький до 90 °. Магнітні потоки Ф1 і Ф2 збігаються по фазі з викликали їх струмами I1 і I2 (ріс.7.5, г). Потік Ф1 пропорційний струму навантаження I1, а потік Ф2 – напрузі мережі. Змінні потоки Ф1, і Ф2 індукують в алюмінієвому диску ЕРС E1 і Е2, що відстають по фазі від цих потоків на 90 °. ЕРС E1 і E2 викликають в диску струми IД1, і IД2 які можна вважати співпадаючими по фазі з викликали їх ЕРС. Орієнтовна картина розподілу струмів в диску показана на ріс.7.5, б. Миттєве значення сили Fем діючої на елемент диска зі струмом iд, так само Fем = kФiд = kФmsin (?t) Iдmsin (?t + ?), де k – коефіцієнт пропорційності; ? – кут зсуву фаз між потоком Ф і струмом Iд. Середнє за період значення сили Fем
(7.1)

З векторної діаграми видно, що кути між потоком Ф1 і струмом Iд1 і між потоком Ф2 і струмом Iд2 рівні 90 °, кут між потоком Ф1 і струмом Iд2 становить (180 ° – j), а кут між потоком Ф2 і струмом Iд1 дорівнює j. Враховуючи це та виходячи з (7.1), знаходимо, що сили взаємодії магнітних потоків Ф1 і Ф2 з струмами Iд1 і Iд2 створюють результуючий момент, що обертає диск:
Мвр = С1Ф1Iд2 cos (180 ° -?) + С2Ф2Iд1 cos ? = = C ‘Ф1Ф2 cos (180 ° -?) + С’ Ф1Ф2 cos ? = CUI1cos ? = CP, (7.2)
де C ‘, С1, С2 – коефіцієнти пропорційності; Р – активна моность, птребляемая навантаженням.
З (7.2) випливає, що обертає момент, діючий на диск лічильника, пропорційний потужності Р. Для створення протидіє моменту передбачений постійний магніт 8 (ріс.7.5 і б). При обертанні диска полі постійного магніту, індукує в ньому вихрові струми, які відповідно до закону Ленца протидіють обертанню диска. Оскільки значення вихрових струмів пропорційно частоті обертання диска п, протидіє момент також пропорційний n: Мпр = Соn. Так як крутний момент Мвр при сталій частоті обертання диска врівноважується протидіє моментом Мпр, з формул (7.1) і (7.2) випливає, що частота обертання диска пропорційна потужності Р:

Число оборотів N, яке диск зробить за час t, буде пропорційно енергії W, отриманої з мережі навантаженням за цей же час:

Величина W / N = C0 / C називається постійної лічильника і являє собою електричну енергію, відповідну одному обороту диска. Лічильник забезпечується рахунковим механізмом, пов’язаним черв’ячною передачею з віссю диска. Вимірюється лічильником енергія відраховується за показаннями лічильного механізму.

Посилання на основну публікацію