§ 7 Принципы регулировки и настройки индукционного счетчика

Для более полного понимания работы индукционного счетчика рассмотрим способы и основные принципы его регулировки:

Противодействующий и дополнительные моменты.

Момент вращения, создаваемый результирующей электромагнитной силой приведет во вращение диск. Частота вращения диска будет определяться частотой сети и числом пар полюсов и практически не будет зависеть от нагрузки.
Для того чтобы описанную индукционную систему превратить в измерительный прибор, необходимо создать противодействующий момент вращения, изменяющийся пропорционально изменению измеряемой величины. Тогда каждому значению измеряемой величины будет соответствовать противодействующий момент, при котором наступает равновесие, то есть М_вр=М_против. Равновесие может быть статическим и динамическим. У всех показывающих аналоговых электроизмерительных приборов равновесие моментов статическое, то есть при измерении стрелка прибора отклоняется на некоторый угол, пропорциональный измеренной величине, и остается неподвижной. Противодействующий момент у таких приборов обычно осуществляется за счет закручивания спиральной пружины.
При динамическом равновесии подвижной элемент измерительной системы, например диск индукционного счетчика, вращается с равномерной частотой вращения, и в этом случае сохраняется условие М_вр=М_против
Противодействующий момент для вращающегося диска осуществляется за счет индукционного тормозного момента при помощи постоянного магнита М (см рис1 ), охватывающего своими полюсами диск. При вращении диск пересекает магнитный поток Фт постоянного магнита и индуцирует в нем э.д.с. e=c_2*Ф_т*n, создающую в диске ток i=e/r, где r- сопротивление части диска, в которой ток замыкается, b n - число оборотов диска в единицу времени.
Так как поток Фт и ток в диске пространственно сдвинуты на угол 90, то возникает сила взаимодествия потока и тока, равная Фтi, направленная против движения диска и создающая тормозной момент, равный:
М_против=с_1*Ф_т*i=c_2*Ф_т²_*n=c_3*n
Таким образом, противодействующий момент, создаваемый при вращении диска постоянным магнитом, пропорционален частоте вращения диска, а также зависит от радиуса приложения тормозящей силы, т.е. от положения полюсов магнита от центра вращения диска.
Кроме основных моментов - моментов вращения и противодействующего момента, на диск счетчика воздействует ряд дополнительных моментов, из которых часть - паразитные, такие, как момент трения, индукционные тормозные моменты от пересечения диском рабочих потоков, от перекоса сердечников электромагнитов, и один - создаваемый искусственно для компенсации трения.
Момент трения создается трением опор диска в подшипниках, счетном механизме и диска о воздух. Этот момент состоит из постоянной части и переменной, имеющей сложную зависимость от скорости вращения диска. При конструировании принимают меры к снижению момента трения путем применения твердых опор и специальных материалов, повышенного класса обработки зубчатых колес и т.п., а также путем создания компенсационного момента.
Индукционный тормозной момент, возникающий от пересечения диском рабочего потока цепи напряжения, практически постоянен (зависит от постоянства приложенного напряжения) и складывается с противодействующим моментом тормозного магнита. Однако при повышении и при понижении напряжения этот момент, зависящий Ф_u²=U², вносит некоторую дополнительную погрешность в измерение. Индукционный тормозной момент последовательной цепи пропорционален квадрату тока нагрузки (так как Ф2~I2) и возрастает с нагрузкой, увеличивая отрицательную погрешность счетчика. Моменты от перекоса сердечников не зависят от скорости диска и отдельно не рассматриваются.
Компенсационный момент обычно создается при помощи стального винта, располагаемого на полюсе электромагнита цепи напряжения параллельно диску, как это показано на рис. 4.

Рис. 4 Принципиальная схема регулирования внутреннего угла счетчика.

 Токи, индуктируемые во вращающемся диске электромагнитом цепи напряжения, взаимодействуют с магнитным потоком стального винта ответвляющимся от общего потока, и создают небольшой вращающий момент, величина которого может регулироваться ввинчиванием и вывинчиванием винта. Направление момента при указанном на рисунке положении винта положительно, т.е. от полюса Фuк выдвинутому концу винта. Если винт ввернуть так, чтобы его конец выдавался больше с противоположной стороны полюса, то направление момента изменится на обратное. Как нетрудно убедиться, компенсационный момент будет пропорционален квадрату напряжения.

Итак, делаем выводы из этого параграфа:

1. Для устранения так называемого "самохода" счетчика применяется регулировочный винт, поэтому иногда, если есть возможность вскрытия счетчика, можно вкрутить регулировочный винт и счетчик при отсутствии нагрузки будет медленно крутиться назад. Но способ слишком прямолинейный и легко обнаруживаемый.

2. Для регулировки внутреннего угла счетчика применяется регулировочное сопротивление R, то есть это сопротивление отвечает за то, чтобы счетчик считал только активную энергию. Если регулировка будет сбита, то счетчик кроме активной будет учитывать и реактивную энергию. Это важное замечание для способов отмотки счетчика под названием "Генератор реактивной энергии". Эти способы будут работать только при сбитой регулировке счетчика.