Счетчик электрической энергии

(51)5 О 01 й 11/О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР Я ИЗОБР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ 2 Бюл, ЬЬ 38ный научно-исследовктроиэмерительныхтунов, А.С.Сокол тельск риборо вский 3(088.8)(57) Изобретение относится к зле рительной технике и может быть вано для измерения энергии в тр четырехпроводных сетях перемен Целью изобретения является и ктроизме- использоехфазных ного тока. овышение Изобретение относится к э рительной технике и может бы вано для измерения энергии в четырехпроводных сетях перемЦелью изобретения являе ние точности счетчика электри гии. лектроизметь использотрехфазныхен ного тока.ся повышееской энерНа фиг.1 представлен фронтальный вид предлагаемого счетчика электроэнергии; на фиг.2 - вид снизу; фиг.3 иллюстрирует дополнительные усилия, возникающие в счетчике при взаимодействии вращающих элементов; на фиг.4, 5 - возникновение бокового давления на подвижную ось счетчиНа стоике вращающих э обмотками 3 н ными обмотка обмоток 3. 4 ра(фиГ.1, 2) укреплены три мента 2 с параллельными ряжения и последователь тока. В магнитном поле оложен однородный повоточности счетчика электрической энергии. В счетчик электроэнергии, содержащий стойку, на которой укреплены три вращающих элемента, воздействующие на один общий однородный поворотный диск. тормозной механизм с постоянным магнитом, укрепленным в стальном ярме, дополнительно введены два тормозных механизма, аналогичных первому и расположенных симметрично с первым тормозным механизмом относительно оси поворотного диска, Вращающие элементы и тормозные механизмы расположены симметрично относительно оси диска. Благодаря скомпенсированности взаимовлияния вращающих элементов и тормозных механизмов друг на друга в счетчике не возникает погрешности от чередования фаз. 5 ил. ротный диск 5, закрепленный на оси 6, имеющей верхнюю 7 и нижнюю 8 опоры. Каждый из трех тормозных механизмов 9 представляет собой постоянный магнит 10, укрепленный в стальном ярме 11.Счетчик электрической энергии работает следующим образом.Работа индукционного счетчика основана на взаимодействии между магнитными потоками, создаваемыми каждым вращающим элементом 2 (магнитных полей обмоток 3 и 4), и токами, индуктированными в поворотном диске 5, тем же самым элементом. Эти взаимодействия вызывают появление, вращающих моментов, которые воздействуют на диск 5 и которые номинально пропорциональны мощности, потребляемой нагрузкой. Тормозные механизмы 9 создают то 1 мозной момент, пропорциональный скорости вращения диска 5. Интеграл отмощности за определенный промежуток времени характеризует потребленную электрическую энергию.Усилия, которые вызывают вращение диска 5, можно представить направленными по линии, соединяющей центры полюсов потоков, в сторону От потока упреждающего к потоку отстающему,В трехфазном четырехпроводном одно- дисковом счетчике на диск 5 воздействует девять потоков, следы полюсов которых располагаются как показано на фиг.З. От ВзаимодейстВия пОтОкОВ Ф 2 и Фог Фо 2 иФ 12, Фз и фоз, фоз и - фз, Ф 1 и фо 1, Фо 1 и - Ф 11 возникают шесть основных усилий 11Ь, которые дают вращающий момент, действующий против часовой стрелки, если смотреть на диск сверху. Этот основной вращающий момент изменяет свое направление только при изменении направления энергии.Кроме шести основных усилий, которые появляются от взаимодейств я потоков од- НОГО и,тоГО жф вращающего элемента, в трехфазной однодискоаом счетчике появляются еще 27 дополнительних усилий от взаимодействия потоков одного элемента с потоками другого,Направлвее этим усилий для прямого порядка следования фаз указано на фиГ,З. При обратном порядке следования фаз все дополнительные умей меняют знак своего направления. Однако благодарю симметричному относительно оси б распоеожанию вращающих мемантое 2, дополнительные 5 10 15 20 25 30 35 45 50 усилия взаимокомпенснру 1 ОТ друг друга независимо от порядка следования фаз,Величины дополнительных усилий 1 о 1, то 2. тоз От взаимодействия параллельных рабочих потоков Фо 1, Фог, Фоз совершенно не зависят от величины и характера нагрузки в последовательной цепи и поэтому наиболее сильного их вюяния следует ожидать при малых нагрузках, когда основные усилия относительно малы, Однако это влияние возникает только при несимметричном расположении вращающих элементов 2 относительно центра диска 5, когда приложения усилий 1 о 1, аког, 1 оз неодинаковы.Вращающие моменты От усилий 11, А 12 при симметричном расположенииэлементов взаимно компенсируются, так как эти усилия при любом порядке следования фаз направлены одинаково относительно друг друга.Усилия 11 л 1,.тв 12 возникают от взаимодействия потока параллельной обмотки 3 одного элемента 2 с потоками последовательных обмоток 4 других элеменгов 2 и дают моменты, компенсирующие друг друга, если при ,имметричном расположении элементов 2 будет иметь место еще и симметричная нагрузка, При асимметричной нагрузке, которая встречается часто, указанные усилия могут вызывать результирующий момент, влияющий на скорость вращения диска 5. Однако, при предлагаемом расположении вращающих элементов 2 этот момент не зависит от порядка чередования фаз и поэтому может быть скомпенсирован при калибровке счетчика, так как влияние вращающих элементов 2 друг на друга совершенно одинаково (фиг,З).Однако вышеизложенное справедливо только в случае стационарности системы "диск 5 - вращающие элементы 2 - тормозные механизмы 9", т.е. когда вся совокупность сил, приложенных к оси б диска 5 счетчика, взаимоуравновешена. Наличие одного тормозного механизма 9 не обеспечивает взаимную компенсацию усилий, возникающих в однородном диске 5, как это показано на фиг.З.При наличии одного тормозного механизма 9 возникает боковое усилие на ось 6 подвижной системы, которое значительно искажает картину взаимодействия усилий и моментов. указанных на фиг.З.На фиг.4 изображен диск 5 индукционнаго счетчика традиционной конструкции и области расположения вращающих элементов 2 (ВЭ) и тормозного механизма 9 (ТМ 1),Вращающее усилие Ер всегда направлено перпендикулярно радиусу, соединяющему центр диска 5 с центром следа вращающего элемента 2. Вращающее усилие является функцией от основных усилий т 1 т 6Евр 1 = 05 6)вр 2 Т(11, 12)Рврз т (тз, 14) .Тормозное усилие Е направлено против вращения диска 5 и является функцией потока постоянного магнита 10 и скорости вращения диска 5.Очевидно, что при внесении в систему (фиг.Э) тормозного механизма ТМ 1, тормозное усилие Ст кроме нагрузки на ось б подвижной системы счетчика неравномерно перераспределит величины основных усилий 11 - 16 и, соответственно, всех дополнительных усилий, Это изменит картину взаимодействия усилий, изображенную на фиг,З, т.е. стационарность системы будет нарушена. В случае равномерной фазовой нагрузки электросчетчика можно добиться квазистационарности системы во время калибровки счетчика (точной подгонки вращающих усилий), Но при изменении порядка чередования фаз, или е случае отсутствиянагрузки в одной из них погрешности неизбежны. Таким образом симметричного расположения вращающих элементов недостаточНо.Для сохранения стационарности системы и, следовательно, увеличения точностисчетчика электроэнергии, в него введеныдва тормозных механизма 9 (ТМ 2 и ТМЗ),расположенных симметрично с первым механизмом ТМ 1 относительно оси 6 диска 5 10счетчика, При этом перераспределение усилий т 1 - тб каждым из тормозных механизмов 9 вэаимокомпенсируется и общаякартина взаимодействия усилий на фиг,З неизменится, 15КаК ВИДНО ИЗ фИГ.5, УСИЛИЯ Гер 1 И Гт 1СОЗДаЮт РЕЗУЛЬТИРУЮЩЕЕ УСИЛИЕ Грез 1, Гер 2И Гт 2 Грез 2, Гвр 3 И Гт 2 - Грез 3,УСилиЯ Грез 1, Грез 2 и Грез 3 ПРОхОДЯтчерез центр диска 5 и взаимно уравновешивают друг друга, поэтому боковое давлениев предлагаемом счетчике отсутствует.Таким образом, введение в индукционный счетчик электроэнергии двух дополнительных тормозных механизмов и 25расположение их симметрично относительно оси диска, а также симметричное расположение вращающих элементов такжеотносительно оси диска позволяют значифъ л тельно повысить точность учета энергии при использовании однородного диска без радиальных прорезей и изолирующего кольцевого зазора между осью и собственно диском,Отсутствие бокового давления в предлагаемой конструкции, исключая неравномерный износ опор подвижной системы, стабилизирует во времени силы трения в рах и уменьшает дополнительные погрешности измерения энергии, одновременно увеличивая срок службы счетчика. Формула изобретения Счетчик электрической энергии, содержащий стойку с двумя вращающими элементами, каждый с обмотками тока и напряжения, однородный поворотный диск на оси, размещенной в опорах, и тормозной элемент, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, он снабжен третьим вращающим элементом с обмоткаками тока и напряжения и вторым и третьим тормозными элементами, причем вращающие элементы и тормозные элементы расположены по окружности однородного поворотного диска в вершинах образуемых ими соответствующих равносторонних треугольников,.МОргЕнтал Корректор С Ж ПадпиСноЕоцитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР Москва, Ж, Раушская наб 4/5