5. Специальная часть проекта

5.1. Краткие теоретические сведения

Учет электроэнергии осуществляется при помощи счетчиков ватт-часов, которые являются интегрирующими приборами, измеряющими электрическую энергию в ватт-часах или кратных им единицах.

Счетчики, указывающие активную электроэнергию, называются счетчиками активной энергии. В настоящее время для измерения ак­тивной электроэнергии применяются индукционные или статические (электронные) счетчики.

Индукционным называется счетчик, в котором магнитное поле не­подвижных токопроводящих катушек влияет на подвижный элемент из проводящего материала, обычно это диск, по которому текут токи, индуцированные магнитным полем катушек.

Статическим называется счетчик, в котором ток и напряжение воздействуют на твердотельные (электронные) элементы для создания на выходе импульсов, число которых пропорционально измеряемой активной энергии.

Технические требования к индукционным счетчикам регламенти­рованы ГОСТ 6570-75, а к статическим счетчикам - ГОСТ 30206-94 (классы точности 0,2S и 0,5S) и ГОСТ 30207-94 (классы точности 1 и 2).

Обозначение индукционных счетчиков активной энергии:

• СО - однофазные непосредственного включения или трансформа­торные активной энергии;СОУ - однофазные трансформаторные со вторичным или смешан­ным счетным механизмом активной энергии;

• СА3 - трехфазные непосредственного включения или трансфор­маторные трехпроводные активной энергии;

• СА4 — то же, четырехпроводные;

• СА4У — трехфазные трансформаторные со вторичным или сме­шанным счетным механизмом трех- и четырехпроводные активной энергии.

В обозначениях счетчиков буквы и цифры обозначают:

С - счетчик; О - однофазный; А - активной энергии; У - со вто­ричным или смешанным счетным механизмом; 3 или 4 — для трех- или четырехпроводной сети.

5.2. 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. 1. Индукционный измерительный механизм

Работа индукционного измерительного механизма (рис. 1) основана на создании электромагнитами напряжения 2 и тока 1 переменных магнитных потоков Ф_U и Ф_I с углом фазового сдвига между ними 90° и направленных перпендикулярно плоскости диска.

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_Isin(90° + φ).

Магнитный поток ФU пропорционален приложенному напряжению U. Магнитный поток ФI пропорционален току нагрузки I_н. Тогда:

М_вр = k UIнcos φ,

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 р - перемещением зажима 5 на сопротивлении R;

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