Индукционная система. Приборы индукционной системы.

Приборы индукционной системы получили широкое распространение для измерения электрической энергии. Принципиальная схема прибора приведена на рисунке.

Индукционная система

Принцип действия индукционной системы основан на взаимодействии магнитных потоков, создаваемых катушками тока и напряжения с вихревыми токами, наводимыми магнитным полем в алюминиевом диске.

Прибор индукционной системы

Электрический счетчик содержит магнитопровод – 1 сложной конфигурации, на котором размещены две катушки; напряжения – 2 и тока – 3. Между полюсами электромагнита помещен алюминиевый диск – 4 с осью вращения – 5.

Вращающий момент, действующий на диск, определяется выражением:

M_вр = k_i Φ_U Φ_I sinψ

где Ф_U– часть магнитного потока, созданного обмоткой напряжения и проходящего через диск счетчика; Ф_I– магнитный поток, созданный обмоткой тока; ψ – угол сдвига между Ф_Uи Ф_I. Магнитный поток Ф_Uпропорционален напряжению Ф_U = k₂ U. Магнитный поток Ф_Iпропорционален токуФ_I = k₃ I.

Для того чтобы счетчик реагировал на активную энергию, необходимо выполнить условие:

sinψ = cosφ

В этом случае вращающий момент пропорционален активной мощности нагрузки:

M_вр = k₁ k₂ k₃ U I cosφ = k₄ P

Противодействующий момент создается тормозным магнитом – 6 и пропорционален скорости вращения диска:

В установившемся режимеM_вр=M_пр диск вращается с постоянной скоростью. Приравниваем два последних уравнения и решаем полученное уравнение относительно угла поворота диска:

Таким образом, угол поворота диска счетчика пропорционален активной энергии. Следовательно, число оборотов диска n тоже пропорционально активной энергии.

Приборы электромагнитной системы

Работа, основанная механизмом электромагнитной системы – это взаимодействие магнитного поля намагничивающегося ферромагнитного сердечника с магнитным полем тока, идущего по обмотке катушки. Впоследствии такого взаимодействия сердечник поворачивается или же втягивается внутрь катушки, отчего и отклоняется указательная стрелка. В случае изменения в обмотке направления тока меняется и полярность подвижного сердечника. Отчего при любом направлении тока в обмотке стрелка отклоняется в одну и ту же сторону.

Главные достоинства приборов электромагнитной системы: пригодность для измерения переменного и постоянного токов, стабильность этих приборов к перегрузкам, простота устройства, относительно невысокая стоимость. Недостатками такого прибора являются зависимость от влияния внешних магнитных полей на точность показаний, сравнительно великая потребность в электроэнергии, невысокая точность, неравномерность шкалы.

Приборы электродинамической системы

Работа, основанная механизмом электродинамической системы – это взаимодействие магнитных полей токов, идущих к двум обмоткам, одна из обмоток неподвижна, а другая может совершать обороты. Токовой обмоткой называют обмотку неподвижной катушки; её электрическое сопротивление мало; в цепь включается она последовательно.

Сравнительно большим электрическим сопротивлением обладает обмотка подвижной катушки. Она в цепь включается параллельно и носит название обмотка напряжения. На момент включения прибора в цепь электрический ток идёт по обмоткам обеих катушек сразу. Взаимодействия магнитных полей токов катушки с обмоткой напряжения поворачивает на угол, значение которого пропорционально произведению токов, идущих в обмотках катушек.

Одновременно может изменяться в обмотках лишь направление тока. В независимости от направления тока в цепи, катушка являющиеся подвижной, а стало быть, и указательная стрелка, поворачиваются только в одну сторону. Такой механизм электродинамической системы широко применяется в вольтметрах, амперметрах и ваттметрах. Так же наряду с механизмом электродинамической системы в измерительных приборах применяют механизмы ферродинамической системы. Их принцип работы механизмов систем одинаков. Ферродинамический механизм сконструирован с отличием, что его неподвижная обмотка установлена на магнитопроводе, отчего увеличивается чувствительность прибора.

Главные достоинства приборов электродинамической системы: возможность измерить одним и тем же прибором переменные и постоянные токи, высокая точность. Недостатками таких приборов являются зависимость точности показаний от влияния внешних магнитных полей, особенно это относится к электродинамическому механизму, сравнительно малая устойчивость к перегрузкам, а также высокая стоимость.