Устройство принцип действия однофазного электросчетчика

Принцип действия однофазного индукционного счетчика активной энергии.

Счетчик представляет собой измерительную ваттметровую систему и является интегрирующим (суммирующим) электроизмерительным прибором. Принцип действия индукционных приборов основан на взаимодействии переменных магнитных потоков с токами, индуктированными ими в подвижной части прибора (в диске). Электромеханические силы взаимодействия вызывают движение подвижной части. Схематическое устройство однофазного счетчика показано на рис.

Основными его узлами являются электромагниты 1 и 2, алюминиевый диск 3, укрепленный на оси 4, опоры оси — подпятник 5 и подшипник 6, постоянный магнит 7. С осью связан при помощи зубчатой передачи 8 счетный механизм (на рисунке не показан), 9 — противополюс электромагнита 1. Электромагнит 1 содержит Ш — образный магнитопровод, на среднем стержне которого расположена многовитковая обмотка из тонкого провода, включенная на напряжение сети U параллельно нагрузке Н. Эта обмотка в соответствии со схемой включения называется параллельной обмоткой или обмоткой напряжения. При номинальном напряжении 220 В параллельная обмотка имеет обычно 8-12 тысяч витков провода диаметром 0,1 — 0,15 мм.Электромагнит 2 расположен под магнитной системой цепи напряжения и содержит U — образный магнитопровод, с расположенной на нем обмоткой из толстого провода с малым количеством витков. Данная обмотка включена последовательно с нагрузкой и поэтому называется последовательной или токовой обмоткой. Через нее протекает полный ток нагрузки /. Обычно количество ампер-витков этой обмотки находится в пределах 70 — 150, т.е. при номинальном токе 5 А обмотка содержит от 14 до 30 витков.Комплекс деталей, состоящий из последовательной и параллельной обмоток с их магнитопроводами, называется вращающим элементом счетчика.
Ток протекающий по обмотке напряжения создает общий переменный матнитный поток цепи напряжения, небольшая часть которого (рабочий поток) пресекает алюминиевый диск находящийся в зазоре между обоими электромагнитами. Большая часть мгнитного потока цепи напряжения замыкается через шунты и боковые стержни магнитопровода (нерабочий поток), который разделяется на две части и необходим для создания требуемого угла сдвига фаз между магнитными потоками цепи напряжения и цепи нагрузки (токовой цепи). Магнитный поток цепи напряжения прямо пропорционален приложенному напряжению (напряжению сети).

Ток нагрузки протекающий через токовую обмотку, создает переменный магнитный поток, который также пересекает алюминиевый диск и замыкается по магнитному шунту верхнего магнитопровода и частично через боковые стержни. Незначительная часть (нерабочий поток) замыкается через противополюс на пересекая диск. Так как магнитопровод токовой обмотки имеет U-образную конструкцию, то его магнитный поток пересекает диск дважды.
Таким образом, всего через диск счетчика проходят три переменных магнитных потока. Согласно закону электромагнитной индукции, переменные магнитные потоки обоих обмоток при пересечении диска, наводят в нем ЭДС (каждый свою т.е. две), под действием которых в диске вокруг следов этих потоков протекают соответствующие вихревые токи (правило “буравчика” вспоминаем). В результате взаимодействия магнитного потка обмотки напряжения и вихревого тока от магнитного потока токовой обмотки и с другой стороны магнитного потока токовой обмотки и вихревого тока от обмотки напряжения, возникает электромеханические силы, которые создают вращающий момент, действующий на диск. Этот момент пропорционален произведению указанных магнитных потоков и синусу угла сдвига фаз между ними.
Активная мощность потребляемая нагрузкой определяется как произведение силы тока на приложенное напряжение и на косинус угла между ними. Так как мгнитные потоки обоих обмоток пропорциональны напряжению и току, то можно добившись конструктивным путем равенства синуса угла между потоками и косинуса угла между вектором тока и напряжения осуществить пропорциональность вращающего момента счетчика с коэффициентом измеряемой активной мощности. Синус одного угла равен косинусу другого угла если между ними сдвиг 90 град., чего и достигают в конструкциях счетчиков (применение короткозамкнутых витков, дополнительных обмоток замкнутых на регулируемое сопротивление, перемещение винтового зажима и т.д.) Вращающий момент пропорциональный мощности сети приводит диск счетчика во вращение, частота вращения которого устанавливается, когда вращающий момент уравновешивается тормозным моментом. Для создания тормозного момента в счетчике имеется постоянный магнит, который своими полюсами охватывает диск. Силовые линии магнитного поля, пересекая диск, наводят в нем дополнительную ЭДС, пропорциональную частоте вращения диска. Эта ЭДС в свою очередь вызывает протекание в диске вихревого тока, взаимодействие которого с потоком постоянного магнита приводит к возникновению электромеханической силы, напрвленной против движения диска, т.е. приводит к созданию тормозного момента. Регулировку тормозного момента, а следовательно частоты вращения диска производят путем перемещения постоянного магнита в радиальном направлении. При приближении магнита к центру диска, частота вращения уменьшается.
Таким образом добившись постоянной частоты вращения диска счетчика получаем, что измеряемое счетчиком количество энергии получается из произведения числа оборотов диска счетчика и С- коэф. пропорциональности, постоянной счетчика.

Опыт 2. Поверка однофазного счетчика электрической энергии

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

ПОВЕРКА ОДНОФАЗНЫХ СЧЕТЧИКОВ ИНДУКЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

Цель работы: 1. Изучить устройство и принцип действия однофазного счетчика электрической энергии.

2. Научится поверять счетчики индукционной системы.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

При поверке счетчиков наибольшее распространение получили метод ваттметра и секундомера, как для переменного тока, так и для постоянного. Перед поверкой счетчик необходимо прогреть в течении 15 минут.

ПРОГРАММА ЛАБОРАТОРНЫХ ИСПЫТАНИЙ

ПРИБОРЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

Счетчик индукционный однофазный, ЛАТР, вольтметр, амперметр, ваттметр, ламповый реостат, секундомер.

ХОД РАБОТЫ

Опыт 1. Определение чувствительности однофазного счетчика активной энергии и его самохода

1. Соберите схему в соответствии с рисунком 2.17 и покажите ее для проверки преподавателю.

2. При отключенной нагрузке подайте на счетчик напряжение, равное 110% от номинального, и проверьте отсутствие самохода.

3. Определите порог чувствительности счетчика. Установите активную нагрузку, и плавно увеличивая напряжение, зафиксируйте момент начала вращения диска счетчика. Полученное значение тока является минимальным для данного прибора. Записав значение I_c, вычислите порог чувствительности.

%. (1)

где I_c — минимальное значение тока измеренное в пункте 3;

— номинальное значение тока для счетчика.

Опыт 2. Поверка однофазного счетчика электрической энергии

Рисунок 2.18 – Схема поверки однофазного счетчика электрической энергии

1. Соберите схему, приведенную на рисунке 2.18, и покажите ее для проверки преподавателю.

2. Изменяя нагрузку в соответствии с заданием преподавателя, замерьте мощность, и число оборотов диска в течение 2-3 минут (по секундомеру). Время, в течении, которого считают число оборотов счетчика, задается преподавателем и должно быть не менее 120 с (число оборотов диска не должно быть дробным, а промежутки времени при разных токах могут несколько отличаться).

Счетчик электроэнергии однофазный: устройство и принципы разделения приборов учета, инструкция по установке своими руками

В этой статье мы рассмотрим однофазные электронные и индукционные счетчики, их плюсы и минусы, конструкцию, правила установки.

Для начала следует разобраться в том, что же такое электросчетчик. Счетчик – приспособление, благодаря которому ведется контроль электричества в домах в обиходе и на производствах.

По принципу работы их можно подразделить на две большие группы:

• индукционные;
• электронные.

Индукционные модели

Эти приборы были нам хорошо знакомы еще с детства — бытовые черные «коробочки» с вращающимися цифрами.

Счетчики состоят из электротоковой бабины и электронапряженной катушки.

Напряжение первой катушки соразмерно токовой силе, а у второй – напряжению сети. Магнитноэлектрическое поле приводит в действие железоалюминиевый минидиск.

Зубчатая передача, как и червячная, соединены с диском и это запускает его.

Устройство индукционного счетчика. (Для увеличения нажмите)

Если говорить более понятно — основы действия выстроены на воздействии магнитного поля статичных катушек на подвижную сердцевину из проводного материала.

В соответствии с закономерностью – больше потребляемой мощности — вращение оси будет быстрее.

Исходя из отзывов потребителей индукционные однофазные счетчики очень надежны и просты в использовании, они не зависят от перепадов напряжения и стоят значительно дешевле электронных.

Электронные

Устройство электросчетчика. Для увеличения нажмите)

Данный измеритель — новый, усовершенствованный аппарат, что стал отличной заменой старого индуктивного.

Устроен он следующим образом: электроток и напряжение влияют на электронные элементы, по итогу создаются импульсы, численность которых измеряется пропорционально измеряемой энергии.

Проще говоря, принцип действия подобных счетчиков базируется на преобразовании напряжения и аналоговых входных сигналов тока в счетный импульс. В результате создаются импульсы, численность которых пропорционально активна энергии, которую можно измерить.

Данные аппараты имеют много плюсов и преимуществ перед старыми образцами измерителей:

Область применения

Разобравшись с видами счетчиков и их устройством, можно приступить к объяснению главной темы статьи.

Счетчики можно классифицировать по типу сети, к которой подключен прибор на две группы:

• однофазные (монофазные);
• трехфазные.

Монофазные счетчики принято считать бытовыми, так как их применяют для квартир и домов, с целью учета электроэнергии. Подобные измерители используют при двухпроводных однофазных сетях.

Устройство

Однофазный счетчик состоит из 2-х электрических магнитов, что стоят согласно углу в девяносто градусов один к другому.

В их магнитном поле находится алюминиевый диск. Однофазные счетчики, в отличие от трехфазных, работают без подсоединение трансформатора.

Для установки и подсоединения однофазного счетчика потребуется:

• электросчетчик;
• щиток (ящик для измерителя);
• отключатели;
• дин-рейка (особая железная пластинка, помогающая установить аппарата);
• планка (лучше всего из меди) для подсоединения не более 10-ти проводков, метр 3-х жильного медного электрокабеля, в разрезе который около 3-х миллиметров;
• саморезы (нержавеющие) или пластмассовые дюбеля.

Статью об особенностях проведения поверки счетчиков электроэнергии читайте здесь.

Схема и порядок подключения

1. Схема подключения однофазного электросчетчика. (Для увеличения нажмите)

Расположите установку и контактную пластинку в электрощитке измерителя. Оставьте свободное пространство, что бы прикрепить и смонтировать прибор учета.

СИП – что это

Также стоит отметить и то, что лучше всего подключать счетчики к СИП.

СИП — это самонесущий изолированный провод. Если же он не проведен, и есть только кабель, правильно будет заменить его.

Присоединение к СИПУ означает, что воровство электроэнергии будет практически невозможным, служба безопасного кабеля больше 25 лет, отсутствуют потери в линии передачи электроэнергии. Так же монтаж сип очень прост, а подключение можно выполнить без снятия напряжения с электроустановки.

Смотрите видео, в котором специалист подробно демонстрирует все этапы сборки и установки ящика с однофазным счетчиком электроэнергии:

• 1 Индукционные модели
• 2 Электронные
• 3 Область применения
• 4 Устройство
• 5 Схема и порядок подключения
• 6 СИП – что это

ОТОПЛЕНИЕ МОСКВА . ВЫСОКОЕ КАЧЕСТВО РАБОТ

ООО ДИЗАЙН ПРЕСТИЖ имеет год основания 1999г. Сотрудники компании имеют Московскую прописку и славянское происхождение, оплата происходит любым удобным способом, при необходимости предоставляются работы в кредит.

Россия, Москва, Строительный проезд, 7Ак4

Офис компании расположен рядом с районами: Митино, Тушино, Строгино, Щукино.

Ближайшее метро: Тушинская, Сходненская, Планерная, Волоколамская, Митино.

Рядом расположены шоссе: Волоколамское шоссе, Пятницкое шоссе, Ленинградское шоссе.

Лабораторная работа по электротехническим измерениям. Поверка однофазного индукционного счетчика.

Министерство образования, науки и молодежной политики Краснодарского края

Государственное бюджетное профессиональное образовательное

учреждение Краснодарского края

«КРАСНОДАРСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

Лабораторной работы №1

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ

для специальности 15.02.07 Автоматизация технологических процессов и производств

Автор-составитель:

Лабораторная работа №1.

Поверка однофазного индукционного счетчика.

1.1 Конструкция и принцип действия

Принцип действия индукционных приборов основан на взаимодействии двух или нескольких переменных магнитных потоков с токами, индуцированными в подвижном проводнике (например, диске). Типичным представителем этой системы является классический индукционный счетчик- измеритель активной энергии.

Рассмотрим устройство и принцип действия индукционного однофазного счетчика активной энергии. На рис 1 показана упрощенная конструкция такого прибора. Основными элементами прибора являются два магнитопровода со своими обмотками (напряжения и токовой),вращающийся диск и счетный механизм.

Рис. 1. Упрощенная конструкция индукционного однофазного счетчика

Рис. 2. Схема, поясняющая принцип действия счетчика:

1-магнитопровод обмотки напряжения; 2-обмотка напряжения; 3- магнитопровод обмотки тока; 4- обмотка тока; 5- противополюс; 6- диск; 7- ось; 8- червячная передача; 9- счетный механизм.

Рассмотрим работу счетчика на примере входных сигналов напряжения и тока синусоидальной формы с действующими значениями, равными, соответственно, U и I . Входное напряжение U , приложенное к обмотке напряжения 2, создает в ней поток I _U имеющий по отношению к напряжению к напряжению U сдвиг по фазе,близкий к 90 º (из-за большого индуктивного сопротивления этой обмотки). Ток I _U рождает магнитный поток Ф _U в среднем сердечнике магнитопровода обмотки напряжения 1. Этот поток Ф _U делится на два потока: нерабочий поток Ф _{U 1} , который замыкается внутри магнитопровода 1; и основной поток Ф _{U 2} , пересекающий диск 6, закрепленный на оси 7 и вращающийся вместе с нею. Этот основной поток замыкается через противополюс 5.

Входной ток I , текущий в обмотке тока создает в магнитопроводе 3 магнитный поток Ф _I отстает от тока I на небольшой угол потерь α (поскольку сопротивление токовой обмотки мало).

Вращающий момент M в данной электромагнитной механической системе можно определить следующим образом:

Где k — общий коэффициент пропорциональности; sin — фазовый сдвиг

Для получения результата определения потребленной активной энергии достаточно проинтегрировать значения текущей мощности. Это интегрирование реализовано счетным механизмом 9, связанным с осью 7 червячной передачей 8.

Постоянный магнит служит для создания тормозного момента и обеспечения угловой скорости вращения, пропорциональной текущему значению активной мощности. Кроме того, в реальной конструкции есть элементы, обеспечивающий дополнительный момент, компенсирующий момент трения, а также элементы устранения «самохода».

1.2 Цель работы

Произвести частичную поверку однофазного счетчика активной энергии методом, предусматривающим применение ваттметра и секундомера.

1.3 Литература

1.Хрусталева З.А., Электротехнические измерения: учебник 2011-208с. (Среднее профессиональное образование)

2. Хрусталева З.А., Электротехнические измерения. Задачи и упражнения: учебное пособие, 2011. 256 с. (среднее профессиональное образование)

3. Хромоин П.К. Электротехнические измерения: учебное пособие 2019 г. – 288с. (Среднее профессиональное образование)

1.4 Оборудование

Лабораторный стенд, однофазные счетчики (классы точности: 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; и 3,0;)

1.5 Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с приборами, имеющимися на лабораторном стенде, внести в отчет их паспортные данные.

2. Собрать схему рис. 13.13, обратив особое внимание на правильность включения генераторных зажимов образцового ваттметра PW и поверяемого счетчика PJ .

Рис.3. Схема поверки однофазного счетчика.

3. При замкнутых ключах SA 1 и SA 2 подать напряжение на собранную схему и установить по вольтметру с помощью однофазного регулятора напряжения T номинальное напряжение U _ном счетчика. Изменяя нагрузку R _наг, установить по амперметру номинальный ток I _ном счетчика ( U _ном и I _ном счетчика указаны на его щитке). Прогреть схему в течение 15 мин.

4. Проверить счетчик на отсутствие самохода. Для этого разомкнуть ключ SA 1 и при I =0 по вольтметру с помощью регулятора напряжения T установить напряжение питания счетчика равное 110% U _ном. Если при этом диск счетчика не совершает более одного полного оборота, то самоход у счетчика отсутствует.

5. Определить порог чувствительности счетчика. Для этого с помощью регулятора напряжения T по вольтметру установить U _ном счетчика, включить ключ SA 1 и путем увеличения сопротивления нагрузки R _наг получить минимально возможное показание амперметра, при этом диск счетчика должен быть неподвижен. Далее, разомкнуть ключ SA 2 и путем плавного уменьшения сопротивления нагрузки R _наг добиться начала движения и непрерывного вращения диска счетчика. Внести в отчёт значение тока I _порог, определенное по миллиамперметру; замкнуть ключ SA 2. Вычислить значение тока I _порог в процентах I _ном.

6. Определить относительную погрешность счетчика при U _ном= U I = I _ном. Установка значения тока I _ном осуществляется путём изменения нагрузки R _наг при замкнутом ключе SA 2.

Относительная погрешность счётчика в процентах определяется по формуле

Где W _сч – значение учтенной счётчиком энергии; W – действительное значение энергии, определенное по образцовому вольтметру.

Для определения W _сч необходимо с помощью секундомера измерить время вращения диска счётчика при совершении N целых оборотов. Число N выбирают таким, чтобы время t было не менее 50-60 секунд. Определение интервала времени t проверяют три раза. За измеренное значение t _и берут среднее арифметическое значение из трёх измерений. Значение W _сч определяется по формуле

Где C _ном – номинальное постоянная счётчика:

Здесь N – передаточное число счётчика, указанное на его щитке.

Значение W определяют по формуле

Где P _w – значение мощности, Вт, определенное по образцовому ваттметру:

Здесь c _ном – номинальная постоянная ваттметра; а – отсчёт по шкале ваттметра в делениях.

7. Используя имеющиеся в лаборатории выписки, определить заключение о допустимости определенных выше параметров счётчика с учетом обозначенного на щитке проверяемого счетчика класса точности.

8. Составить отчёт по требуемой формуле в форме.

1.6 Содержание отчёта.

1. Название и цель работы.

2. Исследуемые схемы, полученные показания приборов и результаты аналитических расчетов.

3. Выводы по лабораторной работе.

1.7 Контрольные вопросы

1. Какой измерительный механизм используется в однофазном счётчике?

2. Чему равен вращающий момент в индукционном измерительном механизме?

3. Как определить передаточное число счётчика?

4. Назовите величину, обратную передаточному числу счётчика.

5. По каким данным определяется энергия счетчика?

6. Как определить допустимую относительную погрешность счётчика в процентах?