Схема устройства счетчика электрической энергии

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №1 УСТРОЙСТВО И СОСТАВЛЕНИЕ СХЕМ ВКЛЮЧЕНИЯ ИНДУКЦИОННОГО СЧЕТЧИКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №1

УСТРОЙСТВО И СОСТАВЛЕНИЕ СХЕМ ВКЛЮЧЕНИЯ ИНДУКЦИОННОГО СЧЕТЧИКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

Цель. Ознакомить обучающихся с устройством счетчика, схемой включения его в сеть, устанавли­вать и снимать показания расходуемой электроэнергии.

Материально-техническое оснащение. 1. Однофазный счетчик для разборки и сборки—1 шт. 2. Проверяемый счетчик – 1 шт.

3. Трех­фазный счетчик — 1 шт. 4. Амперметр переменного тока — 1 шт. 5. Вольтметр переменного тока — 1 шт.

6.Реостат сопротивлением 5000-6000 Ом – 1 шт.
7. Миллиамперметр – 1шт. 8. Автотрансформа­тор –1шт.
9. Ламповый реостат на 5 ламп— 1 шт. 10. Секундо­мер – 1шт.

11. Соединительные провода 12.Пла­кат, объясняющий устройство электрического
счетчика со схемой вклю­чения.

Описание работы. Электрический счетчик предназначен для учета расходуемой электроэнергии. Расходуемая энергия в однофазных и трехфазных цепях переменного тока измеряется индукционным счетчиком.

Он состоит (рис. 21) из двух электромагнитов 1 и 2 (последовательного и параллельного), алюминиевого подвижного диска 4, постоянного тормозного магнита 5 и счетного механизма 3, представляющего собой счетчик оборотов и приводимого в движение от шестеренки. Под­вижная часть в счетчике (диск) может вращаться во­круг своей оси.

Счетчик имеет две раздельные обмотки: одна (элек­тромагнита 1) имеет малое число витков и большое сечение провода. Ее называют токовой и включают в цепь последовательно. Магнитный поток Ф1 этой обмотки бу­дет пропорционален току / и совпадать с ним по фазе. Другая обмотка (электромагнита 2) имеет большое ко­личество витков, но малое сечение провода. Такую об­мотку называют обмоткой напряжения и включают в цепь параллельно нагрузке. Она обладает большим ин­дуктивным сопротивлением, ток I _v в ней пропорционален напряжению нагрузки и отстает по фазе по отношению к напряжению на угол, равный я/2. Наличие угла сдвига фаз между токами в обмотках счетчика является необхо­димым условием вращения алюминиевого диска.

При прохождении токов по обмоткам электромагни­тов создаются два магнитных потока, которые пронизы­ вают диск и индуцируют в нем вихревые токи 1 _Х и h — От взаимодействия тока 1 _Х с магнитным потоком Ф ₂ и тока h с потоком Ф] возникает вращающий момент М, про­порциональный мощности потребителя: M = k _x P , под дей­ствием которого и вращается алюминиевый диск счет­чика.

При вращении диска в поле тормозного магнита в диске индуцируются вихревые токи. В результате взаи­модействия этих токов с полем того же магнита возни­кает тормозной момент, пропорциональный частоте вра­щения диска п : М _т = к ₂ п.

При постоянной частоте вращения диска счетчика рав­ ны его вращающий и тормозной моменты: М-—М _т или КР=К2П, откуда мощность потребителя P = K 2/ Kiti = Kn , т. е. частота вращения диска, пропорциональная актив­ной мощности нагрузки.

Если в электрической сети потребитель израсходовал энергию W = Pt , то за то же время диск счетчика совер­шит N оборотов: W = Pt = Knt = KN , откуда следует, что число оборотов счетчика пропорционально израсходован­ной электрической энергии W .

Количество энергии, израсходованной в сети за вре­мя одного оборота диска счетчика, будет: W / N — K , где К — постоянная счетчика.

Постоянная счетчика подразделяется на действитель­ную постоянную К _я , которая выражается как Kz = Pt / N , и номинальную постоянную К _п .

Номинальная постоянная счетчика определяется по данным паспорта счетчика, который указан на его щит­ке. Например, на щитке однофазного счетчика написано «1 кВт-ч = 600 оборотов диска». Тогда номинальная по

Номинальная постоянная Кн численно равна количе­ству электроэнергии, приходящейся на один оборот дис­ка счетчика. Для определения расхода электроэнергии за некоторый промежуток времени находят разность между конечными и начальным показаниями счетного меха­низма.

Каждый счетчик имеет паспортную маркировочную табличку, на которой указаны тип счетчика, номиналь­ный ток, частота, напряжение, количество оборотов, ко­торое делает диск при расходе энергии 1 кВт-ч.

Схему включения счетчика всегда помещают на внут­ренней стороне крышки зажимной коробки счетчика. То­ковая обмотка однофазного счетчика включена в сеть в рассечку фазного провода, а не нулевого последова­тельно. Обмотка напряжения включена параллельно. Включение счетчика в сеть может осуществляться непо­средственно и через трансформаторы тока. В трехпро-водную линию трехфазного тока включают два однофаз­ных счетчика или один трехфазный. Обмотки трехфазно­го счетчика включают в сеть по тому же принципу, что и обмотку однофазного счетчика.

Устанавливают счетчик в строго вертикальном поло­жении в сухих помещениях. Провода к счетчику выводят непосредственно с левой стороны, а отводят к потреби­телю вправо (рис. 22). Электропроводку к нему выполняют скрыто под штукатурной в каналах строительных конструкций или открыто в трубах. Для подключения счетчиков оставляют свободные концы проводов длиной 250 мм.

Задание. Изучить устройство счетчика, уметь составлять схемы включения, устанавливать и проверять счетчики электрической энергии.

Последовательность выполнения

Ознакомиться с рекомендованной литературой и со­держанием практической работы.

Изучить устройство электросчетчика, разобрать, а затем собрать его. Составить техническую характеристи­ку, записать и расшифровать обозначения шкалы.

Составить схемы включения однофазного счетчика непосредственно в цепь и через трансформатор тока.

4. Записать технические данные всех приборов, при­меняемых в работе.

5. Собрать схему включения однофазного счетчика, показать ее преподавателю и опробовать, затем разо­брать.

Изучить схему для проверки электросчетчика, со­брать ее и показать преподавателю (рис. 23).

С разрешения преподавателя подключить собран­ную схему к источнику переменного тока, включить се­кундомер и одновременно считать число оборотов алю­миниевого диска счетчика и через 4—5 мин записать ре­зультаты отсчета и показания приборов в таблицу:

Самодельный вихревой индукционный нагреватель из сварочного инвертора

Электрические нагревательные приборы исключительно удобны в эксплуатации. Они гораздо безопаснее, чем любое газовое оборудование, не производят копоти и сажи, в отличие от агрегатов, работающих на жидком или твердом топливе, наконец, для них не нужно заготавливать дрова и т. п. Главный недостаток электрических нагревателей — высокая стоимость электроэнергии. В поисках экономии некоторые умельцы решили изготовить индукционный нагреватель своими руками. Они получили отличное оборудование, для работы которого требуется гораздо меньше расходов.

Принцип работы индукционного нагрева

В работе индукционного нагревателя используется энергия электромагнитного поля, которую нагреваемый объект поглощает и преобразует в тепловую. Для генерирования магнитного поля используется индуктор, т. е. многовитковая цилиндрическая катушка. Проходя через этот индуктор, переменный электрический ток создает вокруг катушки переменное магнитное поле.

Самодельный инверторный нагреватель позволяет производить нагрев быстро и до очень высоких температур. С помощью таких устройств можно не только нагревать воду, но даже плавить различные металлы

Если внутрь индуктора или близ него разместить нагреваемый объект, его будет пронизывать поток вектора магнитной индукции, который постоянно меняется во времени. При этом возникает электрическое поле, линии которого располагаются перпендикулярно направлению магнитного потока и движутся по замкнутому кругу. Благодаря этим вихревым потокам электрическая энергия трансформируется в тепловую и объект нагревается.

Таким образом, электрическая энергия индуктора передается объекту без использования контактов, как это происходит в печах сопротивления. В результате тепловая энергия расходуется более эффективно, а скорость нагрева заметно повышается. Широко применяется этот принцип в области обработки металла: его плавки, ковки, пайки наплавки и т. п. С не меньшим успехом вихревой индукционный нагреватель можно использовать для подогрева воды.

Индукционный генератор тепла в системе отопления

Чтобы организовать отопление частного дома с помощью индукционного нагревателя, проще всего использовать трансформатор, который состоит из первичной и вторичной короткозамкнутой обмотки. Вихревые токи в таком устройстве возникают во внутренней составляющей и направляют образовавшееся электромагнитное поле на вторичный контур, который одновременно выполняет роль корпуса и нагревательного элемента для теплоносителя.

Обратите внимание, что в качестве теплоносителя при индукционном нагреве может выступать не только вода, но также антифриз, масло и любые другие токопроводящие среды. При этом степень очистки теплоносителя большого значения не имеет.

Инверторный нагреватель имеет компактные размеры, работает бесшумно и может быть установлен практически в любом подходящем месте, соответствующем требованиям техники безопасности

Индукционный отопительный котел оснащают двумя патрубками. Нижний патрубок, по которому будет поступать холодный теплоноситель, необходимо устанавливать на вводном участке магистрали, а вверху устанавливают патрубок, передающий горячий теплоноситель к подающему участку трубопровода. Когда теплоноситель, находящийся в котле, нагревается, возникает гидростатический напор, и теплоноситель поступает в отопительную сеть.

В работе индукционного нагревателя есть ряд преимуществ, о которых следует упомянуть:

• теплоноситель в системе постоянно циркулирует, что предотвращает вероятность ее перегрева;
• индукционная система вибрирует, в результате накипь и другие осадки не откладываются на стенках оборудования;
• отсутствие традиционных нагревательных элементов позволяет эксплуатировать котел с высокой интенсивностью, не опасаясь частых поломок;
• отсутствие разъемных соединений исключает протечки;
• работа индукционного котла не сопровождается шумом, поэтому его можно установить практически в любом подходящем помещении;
• при индукционном нагреве не выделяются какие-либо опасные продукты разложения топлива.

Безопасность, бесшумная работа, возможность использовать подходящий теплоноситель и долговечность оборудования привлекли немало домовладельцев. Некоторые из них задумываются о возможности изготовить самодельный индукционный нагреватель.

Как сделать индукционный нагреватель самому?

Самостоятельное изготовление такого нагревателя — не слишком сложная задача, с которой может справиться даже начинающий мастер. Для начала следует запастись:

• куском пластиковой трубы с толстыми стенками, которая станет корпусом нагревателя;
• стальной проволокой диаметром не более 7 мм;
• переходниками для присоединения корпуса нагревателя к отопительной системе дома;
• металлической сеткой, которая будет удерживать внутри корпуса кусочки стальной проволоки;
• медной проволокой для создания индукционной катушки;
• высокочастотным инвертором.

Для начала следует подготовить стальную проволоку. Для этого ее просто нарезают кусочками примерно 5 см длиной. Дно отрезка пластиковой трубы закрывают металлической сеткой, внутрь засыпают кусочки проволоки, сверху корпус также закрывают металлической сеткой. Корпус должен быть заполнен кусочками проволоки полностью. При этом приемлемой может быть проволока не только из «нержавейки», но также из других металлов.

Затем следует изготовить индукционную катушку. В качестве основы используется подготовленный пластиковый корпус, на который аккуратно наматывают 90 витков медной проволоки.

После того, как катушка готова, корпус с помощью переходников присоединяют к отопительной системе дома. После этого катушку подключают к сети через высокочастотный инвертор. Считается вполне целесообразным сделать индукционный нагреватель из сварочного инвертора, поскольку это самый простой и бюджетный вариант.

Чаще всего при изготовлении самодельных вихревых индукционных нагревателей используют недорогие модели сварочных инверторов, поскольку они удобны и полностью соответствуют требованиям

Необходимо отметить, что не стоит испытывать устройство, если в него не подается теплоноситель, иначе пластиковый корпус может очень быстро расплавиться.

Интересный вариант индукционного нагревателя, сделанного из варочной панели, представлен в видеоматериале:

Несколько полезных советов по безопасности

Чтобы повысить безопасность конструкции, советуется выполнить изоляцию открытых участков медной катушки.

Индукционный нагреватель рекомендован только для закрытых систем отопления, в которых осуществляется принудительная циркуляция теплоносителя с помощью насоса.

Следует размещать систему индукционного нагрева на расстоянии не менее 30 см от стен и мебели и не менее 80 см — от потолка или пола.

Чтобы сделать работу устройства более безопасной, рекомендуется оснастить его манометром, а также системой автоматического управления и приспособлениями для отвода попавшего в систему воздуха.