Основные теоретические положения. Точный учет расходования электрической энергии необходим в работе всех предприятий народного хозяйства

Точный учет расходования электрической энергии необходим в работе всех предприятий народного хозяйства. Для измерения активной электрической энергии, потребляемой цепями переменного тока, наряду с электронными применяются электрические счетчики индукционной системы, предназначенные для частоты 50 Гц.

Магнитная система однофазного счетчика представлена в виде двух электромагнитов. Магнитный поток одного электромагнита пропорционален подведенному напряжению U, а второго – току нагрузки. Эти потоки сдвинуты между собой по фазе и не совпадают пространственно, создают общее бегущее магнитное поле, возбуждающее в подвижном алюминиевом диске ЭДС и вихревые токи. Вихревые токи взаимодействуют с бегущим магнитным полем и вовлекают диск во вращение. Среднее значение вращающего момента определяется зависимостью:

, (36)

где - постоянный коэффициент, зависящий от конструктивных особен­ностей счетчика; – угол сдвига фаз между потоками.

Активную мощность переменного тока можно определить по выражению: . Для того чтобы вращающий момент был пропорционален мощности, устанавливается необходимое соотношение: y = 90° – j или sin y = cos j, где cos j – коэффициент мощности электроприемников. Необходимый угол сдвига фаз между магнитными потоками достигается соотношением активных и реактивных сопротивлений в цепи катушки напряжения, тогда

. (37)

Взаимодействием магнитного поля постоянного подковообразного магнита с диском, который вращается между его полюсами, создается тормозной момент

, (38)

где – коэффициент пропорциональности; – угол поворота.

При равномерном вращении диска и достаточно большой частоте вращения, когда трением можно пренебречь,

. (39)

Подставив в уравнение (39) значения моментов (37) и (38), получим:

, (40)

откуда

. (41)

Интегрируя левую и правую части равенства (41), получим, что расход электрической энергии за время t

, (42)

где – число оборотов диска за время t.

Величина , Вт·с/об, называется действительной постоянной счетчика и представляет собой количество энергии, потребляемое электроприемниками за время одного полного оборота диска. В электри­ческих счетчиках, являющихся интегрирующим устройством, количество электроэнергии, израсходованное за определенное время, устанавливается по специальному счетному механизму барабанного типа, имеющему четыре или пять роликов, свободно сидящих на общей горизонтальной оси, торцевые поверхности роликов видны на щитке счетчика (рис. 14).

Число оборотов диска счетчика, соответствующее единице энергии, регистрируемой счетчиком (например, 1 кВт·ч равен 1280 об), называется передаточным числом счетного механизма (для данного типа счетчика). Величину , Вт·с/об, называют номинальной постоянной счетчика. Таким образом, количество действительно прошедшей через счетный механизм энергии определяется по выражению , а количест­во учтенной энергии счетным механизмом – . Отношение называется относительной пог­решностью счетчика.

Для используемых в работе счетчиков однофазного тока класса 2,5 относительная погрешность определяется при различных нагрузках () и не должна превышать допустимых значений, приведенных в табл. 6.

Т а б л и ц а 6

Допустимые значения относительной погрешности

Нагрузка счетчика по отношению к номинальной, %	Допустимые значения относительной погрешности, % (при )
	+ 3,5
	+ 2,5

 

Наименьший ток в процентах при U _н и , при котором диск счетчика начинает безостановочно вращаться, называется чувствительностью счетчика, которая определяется по формуле:

, (43)

где I _н – номинальный ток счетчика, указанный на паспорте.

Величина для счетчиков класса 2,5 не должна быть более 1,5 %.

В неправильно отрегулированных счетчиках при отсутствии нагрузки может наблюдаться вращение диска. Это явление называется самоходом счетчика.

В исправных счетчиках самоход не должен иметь место при изменении напряжения от 80 до 110 % от номинального.