4. Индукционный измерительный механизм

Для измерений электроэнергии переменного тока применяются индукционные и электронные счетчики.

Измеряемая активная энергия, кВт · ч, в общем виде определяется произведением мощности на время

W = Pt.

Рис. 8. Индукционный измерительный механизм

Работа индукционного измерительного механизма (рис. 8) основана на создании электромагнитами напряжения 2 и тока1 переменных магнитных потоков Ф _U и Ф _I с углом фазового сдвига между ними 90° и направленных перпендикулярно плоскости диска [ 9].

Магнитные потоки Ф _U и Ф _I пронизывая алюминиевый диск, индуктируют в нем вихревые токи I' _I и I' _U Взаимодействие магнитных потоков Ф _U и Ф _I с полем вихревых токов создает момент вращения подвижной части

М_вр = kФ _U Ф _I sin(90° + φ).

Магнитный поток Ф _U пропорционален приложенному напряжению U. Магнитный поток Ф _I пропорционален току нагрузкиI_н. Тогда

М_вр = kUI_н cosφ,

где k - постоянный коэффициент, определяемый конструкцией счетчика.

Постоянный магнит 3 создает тормозной момент. Для компенсации трения в опорах, счетном механизме, диска 4 о воздух, червячной передаче электромагнитом 2 создается компенсационный момент, равный тормозному

М_к = М_т.

В результате равенства компенсационного и тормозного моментов подвижная часть при отсутствии тока нагрузки находится в состоянии динамического равновесия.

Основное регулирование характеристик индукционного измерительного механизма осуществляется следующим образом:

тормозного момента - механическим перемещением постоянного магнита 3;

компенсационного момента - перемещением пластины магнитного шунта электромагнита 2;

внутреннего угла фазового сдвига φ - перемещением зажима 5 на сопротивлении R;

самохода - отгибанием флажка 6, расположенного на оси диска 4.

5. Измерения энергии электронными счетчиками

Измерения энергии электронными счетчиками основаны на преобразовании аналоговых входных сигналов переменного тока и напряжения в счетный импульс или код.

На рис. 9 представлена структурная схема электронного счетчика, основанного на амплитудной и широтно-импульсной модуляции.

Рис. 9. Структурная схема электронного счетчика

В этом счетчике отсутствуют механические вращающиеся части, тем самым исключается трение. В результате удается добиться лучших метрологических характеристик: погрешности измерений, порога чувствительности, самохода счетчика и др.

В ряде электронных счетчиков вместо счетного механизма барабанного типа применяют индикатор на жидких кристаллах. Применение специализированных больших интегральных схем (БИС), микропроцессоров позволило создать многофункциональные счетчики. Они измеряют активную и реактивную энергию, а также ток, напряжение, cosφ, контролируют и запоминают графики нагрузок, отображают на индикаторе информацию о схеме включения счетчика и др. В России выпускаются электронные счетчики, не в полной мере удовлетворяющие требованиям эксплуатации, таким как:

надежность и пылевлагонепроницаемость корпуса;

надежность электронных элементов схемы и качество сборки счетчиков;

защищенность от коммутационных и грозовых перенапряжений, особенно в распределительных сетях напряжением 380/220 В;

защищенность от несанкционированного доступа и изменения схемы включения счетчика.