Устройство и принцип действия трехфазных счётчиков для измерения активной энергии

Двухэлементные счетчики используются для учета активной энергии в трехфазных трехпроводных цепях переменного тока.

Трехэлементными счетчиками учитывается активная и реактивная энергия в трехфазных четырехпроводных цепях переменного тока.

Кроме того, трехэлементные счетчики применяются также для учета реактивной энергии в трехфазных трехпроводных цепях переменного тока.

В качестве вращающих элементов как в двухэлементных, так и в трехэлементных счетчиках используются вращающие элементы одноэлементных индукционных счетчиков.

Как в двухэлементных, так и в трехэлементных счетчиках диски вращающих элементов укрепляются на одной оси. Это позволяет получать общий вращающий момент подвижной части счетчика, равный алгебраической сумме вращающих моментов отдельных элементов.

Таким образом, независимо от количества применяемых вращающих элементов в счетчиках устанавливается один счетный механизм.

На рис.2.2.1,а показано принципиальное конструктивное выполнение двухэлементного счетчика, а на рис.2.2.1,б — трехэлементного счетчика.

Двухэлементные однодисковые и трехэлементные двухдисковые счетчики практически не применяются из-за увеличения погрешностей счетчиков вследствие влияния вращающих элементов друг на друга.

Рисунок 2.2.1. Конструктивное выполнение счетчиков.

а – двухэлементного;

б – трёхэлементного.

Рассмотрим конструкцию трехфазных счетчиков на примере счетчика САЗУ-И680М (рис.2.2.2.). Для наглядности счетчик изображен без кожуха, таблички и крышки зажимной коробки.

Механизм счетчика монтируется на литой стойке из немагнитного сплава 1, которая расположена в прямоугольном цоколе 2. Цоколь закрывается кожухом с застекленным окном. Снизу к цоколю крепится зажимная коробка 3 с крышкой. Механизм счетчика состоит из следующих узлов: два вращающих элемента, два тормозных магнита 5, подвижная система в виде оси 6 с двумя алюминиевыми дисками 7, опоры подвижной системы (подшипник и подпятник), счетный механизм 8. На оси счетчика укреплен противосамоходный флажок 9.

Рисунок 2.2.2. Механизм трехфазного счетчика САЗУ-И680М

Вращающий элемент представляет собой магнитную систему, на которой расположены: параллельная обмотка 4, последовательная 10 и дополнительная 11 обмотки, короткозамкнутые витки 12. Магнитная система снабжена также поворотной лопаточкой 13, балансировочными винтами-регуляторами и стальной пластиной 14, вставленной под каркас параллельной обмотки. Дополнительная обмотка замкнута на петлю из никелиновой или манганиновой проволоки 15. Сопротивление петли можно изменять путем перемещения винтового зажима 16.

Дополнительная обмотка с проволочной петлей и короткозамкнутые витки создают дополнительные потери на пути полного потока последовательной цепи. От этих потерь зависит угол внутреннего сдвига между рабочими магнитными потоками. Как было показано ранее, этот угол должен быть равен 90°.

Разрезание короткозамкнутых витков и перемещение винтового зажима вверх ведет к увеличению внутреннего угла сдвига.

При малых нагрузках силы трения в опорах и счетном механизме могут стать соизмеримыми с электромагнитными силами и вызвать недопустимое увеличение погрешности. Для компенсации сил трения прибегают к созданию небольшого дополнительного момента, называемого компенсационным, за счет ответвления от основного магнитного потока ФU небольшой его части Фк. В описываемом счетчике поток Фк ответвляется в поворотную лопаточку 13. В результате взаимодействия расщепленных потоков и возникает компенсационный момент, значение которого не зависит от нагрузки и регулируется углом поворота лопаточки. Регулировку производят при малых нагрузках.

Под действием компенсатора трения в счетчике может возникнуть нежелательное явление самохода, т. е. вращение диска при отсутствии нагрузки. Противосамоходное устройство состоит из флажка 9 и пластины 14. Под действием сил притяжения, возникающих между ними, диск счетчика останавливается. Устранение самохода и регулировку чувствительности производят путем подгибания и отгибания флажка 9, установленного вблизи пластины 14.

Два постоянных магнита служат для создания тормозного момента. Крепление магнита позволяет перемещать, его в радиальном направлении. Этим обеспечивается регулировка тормозного момента, а следовательно, и частоты вращения. При приближении магнитов к центру частота вращения уменьшается.

Одним из наиболее ответственных узлов счетчика является подпятник. Существуют однокамневые и двухкамневые подпятники (рис.2.2.3, а и б); двухкамневый более износостоек и поэтому получил широкое применение. На нижний конец оси насажена оправа с агатовым или корундовым камнем. Второй (опорный) камень амортизированный пружиной, заключен в съемной втулке. Между двумя камнями расположен полированный стальной шарик.

Конструкция подшипника показана на рис.2.2.3, в. Верхняя часть оси представляет втулку из латуни или полимерного материала. Сверху в нее входит стальная игла, пропущенная через отверстие в бронзовом колпачке и закрепленная в иглодержателе. Подшипник счетчиков старых выпусков заполнялся маслом. В современных счетчиках подшипник работает без смазки, что обеспечивает постоянный момент трения.

Рисунок 2.2.3. Опоры счетчика:

а - однокамневый подпятник;

б - двухкамневый подпятник;

в - подшипник

Счетный механизм (рис.2.2.4.) представляет собой счетчик оборотов роликового типа, отградуированный в киловатт-часах (с десятичным множителем). Вращение диска через червячную пару и зубчатую передачу сообщается ролику с нанесенными цифрами. Когда ролик совершит полный оборот, то с помощью трибки, сидящей на оси, он передаст движение следующему ролику, и тот продвинется на одну десятую оборота.

Третий ролик сделает уже одну десятую оборота при полном обороте второго и т. д. Чаще всего роликовый счетный механизм имеет пять или шесть роликов.

Ролики прикрыты алюминиевым щитком с вырезанными цифровыми окошками. На щитке-табличке наносятся паспортные данные и заводской номер счетчика. Счетный механизм работает без смазки.