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§ 6 Comment le compteur à induction électrique (pour les électriciens) est-il disposé?


Pour commencer, je vais citer un extrait de l'instruction d'usine standard pour le dispositif de compteur à induction. Immédiatement je vous préviens que si vous n'avez pas étudié à la faculté de génie électrique de l'université, le texte suivant sera difficile pour vous. Même pour moi, en tant que personne qui a soigneusement étudié les fondements théoriques de l'ingénierie électrique, j'ai dû relire ce fragment 3-4 fois pour comprendre ce que l'auteur voulait dire. Il semble qu'il soit écrit en russe, et du point de vue électrotechnique, il n'y a pas d'erreurs, mais il est difficile de dire qu'il n'y a pas de force. A écrit un professeur théorique ou candidat profondément abstrus. Pas pour les gens. Par conséquent, la plupart pas si sophistiqué peut immédiatement lire le post-scriptum, dans lequel j'ai essayé d'énoncer tout cela en langage civil.

Pour calculer l'énergie électrique consommée sur une certaine période de temps, il est nécessaire d'intégrer les valeurs instantanées de la puissance active dans le temps. Pour un signal sinusoïdal, la puissance est égale au produit de la tension sur le courant dans le réseau à un instant donné. Tout compteur d'énergie électrique fonctionne selon ce principe. La figure ci-dessous montre un schéma fonctionnel du compteur électromécanique.

Schéma de principe du compteur d'induction

Donc, un extrait de l'instruction d'usine:

Le principe du compteur d'induction

Le compteur d'électricité est un appareil électrique pour mesurer la quantité d'électricité.
Le principe de fonctionnement des dispositifs à induction est basé sur l'interaction mécanique des flux magnétiques alternatifs avec les courants induits dans la partie mobile de l'appareil. Dans le compteur, l'un des flux est créé par un électroaimant dont l'enroulement est connecté à la tension du secteur (dans laquelle l'électricité est mesurée). Ce courant traverse le disque d'aluminium mobile et induit des courants de Foucault, se refermant autour de la piste du pôle électro-aimant de tension. Le deuxième flux est créé par un électro-aimant dont le bobinage est connecté en série au circuit de courant. Ce flux induit dans le disque également des courants de Foucault qui se referment autour de la trace du pôle de leur électroaimant. L'interaction de l'électroaimant de tension avec des courants induits dans le disque par l'écoulement d'un électroaimant avec des courants induits dans un même disque par un flux électromagnétique de tension, provoque des forces électromagnétiques dirigées le long de la corde de disque et créant un couple. De tels compteurs sont appelés double flux.
Les compteurs modernes sont réalisés en trois flux, dans lesquels le couple doublé est créé du fait que le flux magnétique du circuit de courant traverse deux fois le disque d'aluminium.

L'arrangement schématique d'un compteur à trois courants d'induction monophasé avec un système magnétique tangentiel est montré dans la Fig.

Dispositif schématique du compteur d'induction

Fig. 1 Schéma d'un compteur à induction.

Le système magnétique du circuit S -wave est situé le long de la corde du disque (d'où son nom, contrairement au système radial, lorsque le circuit magnétique est en forme de U ) et possède un flux magnétique shunt-shunt et P opposé, magnétiquement lié. avec des noyaux latéraux du noyau. Sous le système magnétique du circuit de tension se trouve le système magnétique en forme de U du circuit de courant S i .
Dans l'écart entre ces systèmes est un disque mobile en aluminium D. Sur la tige médiane du noyau en forme de there, il y a une bobine multi-tours faite d'un fil mince, allumé à la tension du réseau U. Le courant Iu traversant cet enroulement crée un flux magnétique commun Φ du circuit de tension commun , dont une petite partie, u , appelée courant de travail, traverse le disque et se referme par un contre-P sur les tiges latérales du noyau en forme de S. Une grande partie du flux Ф n'intersecte généralement pas le disque, est fermée par des shunts magnétiques de Ш , se ramifiant en deux parties ½ Ф ш . Ce flux non fonctionnel Ф ш , comme on le verra plus loin, est nécessaire pour créer le décalage nécessaire entre les flux Ф u et Ф i (l'angle interne du compteur).
Sur le système magnétique inférieur Si, il y a une bobine malovitale en fil épais, connectée en série au circuit de courant de charge I. Le flux magnétique Φ i traverse deux fois le disque d'aluminium et se ferme le long du shunt magnétique Ш de l' âme supérieure et en partie à travers ses tiges latérales. Une petite partie non active du flux Φ i se ferme sans traverser le disque, par l'opposé de Ρ . Ces composantes du flux Ф i sur la figure ne sont pas représentées. Un diagramme vectoriel simplifié de l'élément de mesure du compteur est représenté sur la figure 2 pour le cas général, lorsque le courant de charge est en retard par rapport à la tension U de l'angle j .

Diagramme vectoriel

Fig. 2 Diagramme vectoriel du compteur d'induction.

Le flux magnétique Φ i , traversant le circuit magnétique, crée en lui les pertes dues à l'hystérésis et aux courants de Foucault, à la suite desquels le vecteur flux Φ i est en retard sur le courant I qui le crée d'un angle α 1 . Habituellement, cet angle est petit (environ 10 ° ) et est utilisé lors du réglage du compteur par le coin interne.
La bobine de tension a une grande composante inductive, de sorte que le courant I est en retard par rapport à la tension U qui lui est appliquée d'un angle de 70 ° . Le courant Φ est généralement inférieur au courant α2 engendré par les pertes dues à l'hystérésis et aux courants de Foucault dans le noyau, et la composante de ce flux crossingu traversant le disque par un angle plus grand en raison des pertes dues aux courants de Foucault dans le disque d'aluminium. L'angle de déphasage Y entre les flux Φ i et Φ u pour le fonctionnement correct du compteur doit être de 90 ° , comme cela sera montré ci-dessous.
Dans la Fig. La figure 3 montre un disque d'aluminium avec des traces de pôles de flux magnétiques Ф u et des flux + Ф i et i . Les croix sont désignées pour les mêmes flux ponctuels dirigés par l'observateur, point - à l'observateur.

Fig. 3 Les courants dans le disque de compteur.

Le flux de Ф u sera dans le disque de la fem. courants de Foucault équivalents au courant I u ` , qui se referme dans le disque autour de la piste polaire, le flux Φ i , croisant le disque deux fois, va introduire des courants équivalents - i i ` , se refermant autour des pistes de « leurs » pôles.
Depuis l'emf induite dans le disque Si l'on suppose que la résistance du disque est purement active, les courants dans le disque qui en résultent coïncideront en phase avec la force électromotrice. et, par conséquent, traînent derrière le flux qui les a générés, aussi, d'un angle de 90 ° . La direction des courants induits est déterminée par la règle de l'exercice. Les courants induits par le courant Ф i , passant dans la région de la trace du pôle Ф u dans un sens, s'additionnent. Le courant induit I u ' passe dans la région des traces des pôles + Φ i et Φ i et interagit deux fois avec le flux Φ i , ce qui entraîne une augmentation de la force d'interaction électromagnétique, ce qui est l'avantage des systèmes magnétiques à trois flux.

PS . Alors, qu'est-ce que tout cela signifie? Citons une citation d'une autre source, elle illustrera avec précision la première conclusion:

Appareil de mesure électrique à induction , dispositif de mesure de grandeurs électriques dans des circuits à courant alternatif. Contrairement aux instruments de mesure électriques d'autres systèmes, l'ionosphère peut être utilisée dans des circuits à courant alternatif d'une fréquence particulière; des changements mineurs à l'intérieur conduisent à de grandes erreurs dans les lectures. En URSS, les ampèremètres à induction, les voltmètres de propagation n'ont pas reçu; wattmètres du début des années 50. 20 cent. également pas produit. Les centrales électriques modernes sont fabriquées uniquement en tant que compteurs d'énergie électrique pour les circuits à courant alternatif monophasé et triphasé de fréquence industrielle (50 Hz ). Selon le principe de l'action d'un moteur électrique, il est semblable à un moteur électrique asynchrone: le courant de charge, passant le long du circuit de travail du dispositif, crée un champ magnétique mobile ou rotatif qui induit un courant dans la partie mobile et provoque sa rotation. En termes de nombre de flux magnétiques variables qui induisent un courant dans la partie mobile de l'instrument, un flux et un

Structurellement, le champ magnétique est constitué d'un système magnétique, d'une partie mobile et d'un aimant permanent. Le système magnétique contient 2 électro-aimants avec des noyaux de forme complexe, sur lesquels sont placés des enroulements à inclusion parallèle et séquentielle dans le circuit de charge; partie mobile - mince disque en aluminium ou en laiton placé dans le champ du système magnétique; Un aimant permanent crée un couple de freinage . Ils sont insensibles à l'influence des champs magnétiques externes et ont une capacité de surcharge importante.

RÉFÉRENCES Aluker, Sh. M., Instruments de mesure électriques, 2 ed., Moscou, 1966; Popov VS, Mesures et appareils électrotechniques, 7 éd., M.-L., 1963.

1. En effet, un compteur d'induction est un moteur asynchrone banal et comme tout moteur il peut tourner à la fois dans un sens et dans un autre. Pour ce faire, il suffit de changer la direction du courant dans l'un de ses enroulements.

2. Je voudrais également souligner le point sur une phrase de l'instruction d'usine " L'angle de déphasage Y entre les flux de Φ i et Φ u pour le bon fonctionnement du compteur doit être égal à 90 ° ,
Cela signifie que pour que le compteur ne prenne en compte que l'énergie active, les flux magnétiques générés par la bobine de tension et la bobine de courant doivent être décalés en phase de 90 degrés. A cet effet, des shunts spéciaux sont utilisés dans les compteurs, qui régulent cet angle. On leur dira plus tard. Si les shunts ne sont pas correctement réglés, le compteur prendra en compte de manière active l'énergie réactive, ou prendra simplement de l'énergie de manière imprécise.