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§ 6 Comment est installé le compteur à induction électrique (pour les électriciens)?


Pour commencer, je citerai un extrait de l’instruction d’usine standard pour le dispositif à induction. Immédiatement, je vous préviens que si vous n'étudiez pas à la faculté de génie électrique de l'université, le texte suivant vous sera difficile. Même pour moi, en tant que personne ayant soigneusement étudié les fondements théoriques de l’ingénierie électrique, j’ai dû relire ce fragment 3 ou 4 fois pour comprendre ce que l’auteur voulait dire. Il semble que ce soit écrit en russe et du point de vue électrotechnique, comme il n'y a pas d'erreur, mais il est difficile de dire qu'il n'y a pas de forces. Rédigé profondément professeur théorique ou candidat. Pas pour les gens. Par conséquent, la plupart des gens peu avertis peuvent immédiatement lire le post-scriptum, dans lequel j'ai essayé de tout dire en langage civil.

Pour calculer l'énergie électrique consommée sur une certaine période, 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 moment donné. Tout compteur d'énergie électrique fonctionne selon ce principe. La figure ci-dessous montre un schéma synoptique du compteur électromécanique.

Schéma fonctionnel du compteur à induction

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

Le principe du compteur à induction

Le compteur d'électricité est un appareil électrique permettant de mesurer la quantité d'électricité.
Le principe de fonctionnement des dispositifs à induction repose sur l'interaction mécanique de flux magnétiques alternatifs avec des courants induits dans la partie mobile du dispositif. Dans le compteur, l'un des flux est créé par un électro-aimant, dont l'enroulement est connecté à la tension du secteur (dans laquelle l'électricité est mesurée). Ce courant traverse le disque en aluminium mobile et induit des courants de Foucault, se fermant autour de la piste du pôle de l'électroaimant de tension. Le deuxième flux est créé par un électro-aimant dont l'enroulement est connecté en série au circuit de courant. Ce flux induit dans le disque aussi des courants de Foucault qui se ferment autour de la trace du pôle de leur électro-aimant. L'interaction de l'électroaimant de tension avec les courants induits dans le disque par l'écoulement d'un électroaimant à courant induit dans le même disque par un flux d'électroaimant de tension provoque des forces électromagnétiques dirigées le long de la corde du 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 en aluminium.

La représentation schématique d'un compteur triphasé à induction à trois courants avec un système magnétique tangentiel est représentée sur la Fig.

Dispositif schématique du compteur à induction

Fig. 1 Disposition schématique d'un compteur à induction.

Le système magnétique du circuit de tension des ondes S S u se situe le long de la corde du disque (d'où son nom, contrairement au système radial, lorsque le système de tension en forme de U est situé sur le rayon du disque) et présente un flux magnétique shunt-shunt avec des noyaux latéraux du noyau. Dans 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 se trouve un disque mobile en aluminium D. Sur la tige centrale du noyau en forme de a, il y a une bobine multi-tours constituée d'un fil mince, allumée sur la tension du réseau U. Le courant Iu traversant cet enroulement crée un flux magnétique commun Ф du circuit de tension en général , dont une petite partie currentu , appelée courant de travail, coupe le disque et, par un contre-P, se ferme sur les tiges latérales. Une grande partie du flux ect communément ne coupe pas le disque, est fermée par des shunts magnétiques de Ш , se ramifiant en deux parties ½ Ф ш . Ce flux non fonctionnel ш ш , comme on le verra plus loin, est nécessaire pour créer le décalage nécessaire entre les flux Ф u et Ф i (angle interne du compteur).
Sur le système magnétique inférieur S i se trouve une bobine de malovit en fil épais, connectée en série au circuit de courant de charge I. Le flux magnétique Φ i traverse le disque en aluminium deux fois et se ferme le long du shunt magnétique core du noyau supérieur et en partie de ses tiges latérales. Une petite partie non travaillante du flux Φ i se ferme sans traverser le disque, à travers l'opposé de Ρ . Ces composants du flux Ф i sur la figure ne sont pas représentés. Un diagramme vectoriel simplifié de l'élément de mesure de compteur est montré sur la figure 2 pour le cas général, lorsque le courant de charge est en retard sur la tension U de l'angle j .

Diagramme de vecteur

Fig. 2 Diagramme vectoriel du compteur à induction.

Le flux magnétique Φ i traversant le circuit magnétique y crée les pertes dues à l'hystérésis et aux courants de Foucault, à la suite desquelles le vecteur de flux flux 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 intérieur.
La bobine de tension a une composante inductive importante, de sorte que le courant I u est inférieur à la tension U qui lui est appliquée d'un angle de 70 ° . Le courant ags est généralement inférieur au courant Iu généré par celui-ci sous un angle α 2dû aux pertes dues à l’hystérésis et aux courants de Foucault dans le cœur, et la composante de ce flux Φu L'angle de déphasage Y entre les flux Φ i et Φ u pour le bon fonctionnement du compteur doit être de 90 ° , comme indiqué ci-dessous.
Dans la fig. 3 montre un disque en aluminium avec des traces de flux de poles magnétiques Ф u et des flux + Ф i et i . Les croix sont désignées pour les mêmes flux temporels dirigés par l'observateur, le point vers l'observateur.

Fig. 3 Les courants dans le compteur du disque.

Le flux de Ф u sera dans le disque du emf. courants de Foucault équivalents au courant I u ` , qui se referme sur le disque autour de la piste polaire, le flux Φ i , traversant le disque deux fois, introduira des courants équivalents - i i , se fermant autour des pistes de " leurs " pôles.
Depuis la emf induite dans le disque en arrière de leurs flux magnétiques de 90 ° , alors, si nous supposons que la résistance du disque est purement active, les courants dans le disque provoqués par eux coïncideront en phase avec le emf. et, par conséquent, un retard de 90 ° par rapport au flux qui les a générés. La direction des courants induits est déterminée par la règle du foret. Les courants induits par le courant Ф i , passant dans la région de la trace du pôle Ф u dans une direction, s'additionnent. Le courant induit I u ` passe dans la région des traces des pôles + Φ i et Φ i et interagit également deux fois avec le flux Φ i , ce qui conduit à une augmentation de la force d'interaction électromagnétique.

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'infrarouge peut être utilisé dans des circuits à courant alternatif d'une fréquence particulière; des modifications mineures entraînent des erreurs importantes dans les lectures. En URSS, les ampèremètres à induction, les voltmètres de propagation n'ont pas reçu; wattmètres du début des années 50 20 centimes également pas produit. Les centrales électriques modernes sont fabriquées uniquement en tant que compteurs d'énergie électrique pour les circuits à courant alternatif monophasés et triphasés de fréquence industrielle (50 Hz ). Selon le principe de l'action d'un moteur électrique, il est similaire à un moteur électrique asynchrone: le courant de charge, passant sur le circuit de travail du dispositif, crée un champ magnétique mobile ou tournant qui induit un courant dans la partie mobile et provoque sa rotation. En termes de nombre de flux magnétiques variables induisant un courant dans la partie mobile de l’instrument, un flux et un flux

Structurellement, le champ magnétique consiste en un système magnétique, une partie mobile et un aimant permanent. Le système magnétique contient 2 électroaimants avec des noyaux de forme complexe sur lesquels sont placés des enroulements à inclusion parallèle et séquentielle dans le circuit de charge; partie mobile - disque mince 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.

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

1. En d’autres termes, un compteur à induction est un moteur asynchrone banal et, comme tout moteur, il peut tourner dans un sens comme dans l’autre. Pour ce faire, il suffit de changer la direction du courant dans n’importe lequel 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 de 90 degrés. Pour cela, des shunts spéciaux sont utilisés dans les compteurs, qui régulent cet angle. À leur sujet sera dit plus tard. Si les dérives sont mal réglées, le compteur prendra en compte de manière active l'énergie réactive ou prendra simplement en compte l'énergie de manière imprécise.