Счетчик

Счетчик электрический, прибор, учитывающий и регистрирующий электрич. энергию. Затрачиваемая в цепи приемников за известный промежуток времени энергия в общем случае м. б. выражена ур-ием:

w= f VI cos ψ dt,

где V и I—соответственно напряжение и сила тока в цепи, cos <р—коэф. мощности, t₂ — ίι== t—промежуток времени, в течение которого в цепи расходуется электрич. энергия. В частном случае, когда V и cos ψ постоянны, энергия, затраченная в цепи за время от t_x до t₂, выразится:

W=V cos ψ

dt.

•С. первой категории, учитывающие значение ин-12

теграла J* VI cos φ dt, называются С. электрич. ίι

энергии и регистрируют израсходованную электрич. энергию в Wh (гекто- и киловатт-часах). С. второй категории, учитывающие значение ин-12

теграла J I dt, называются С. количества элек-*1

тричества (ампер-часов) и регистрируют его при постоянном токе в ампер-часах.

С. электрической энергии. Во всяком С. в конструктивном отношении различают две основные части: 1) подвижную, перемещение которой каждый данный момент зависит от значения величины VI cos ψ, и 2) сцепленный с ней счетный механизм, автоматически учитывающий 12

величину J VI eos φ dt. Наиболее распростра-

йены на практике С. электродинамические (гл. обр.для постоянного тока),индукционные (только для переменного тока) и более сложные С. двойного тарифа, С. излишков и др.

1) Электродинамический С. основан на принципе взаимодействия двух определенным образом расположенных обмоток при прохождении через них электрич. тока. Он перед

Фигура 1.

ставляет собой обычный двигатель постоянного тока, но без железа в магнитной системен якоре. Магнитное поле создается двумя неподвижными катушками А (фигура 1) с толстой обмоткой, включаемыми последовательно в цепь токоприемника (питаются полным рабочим током I). В пространство между неподвижными катушками помещают якорь В, состоящий из тонкой обмотки и не содержащий железа, питаемый через коллектор К и щетки С напряжением цепи V. Последовательно с обмоткой якоря включается добавочное безиндукционное сопротивление г. Вращающий момент М пропорционален мощности Р, потребляемой приемником^=VI). Диск Р, вращаясь в поле постоянного магнита Я, создает тормозной момент Φ²ω, где Ф—создаваемый постоянным магнитом поток, а ω=^—угловая скорость вращения (п—число оборотов якоря). При равномерной скорости вращения М=М_Т, то есть

VI dt ₌ dn}

и "

(n₂-n_L)=:fVIdt=W.

Т. о. число совершенных С. оборотов пропорционально энергии, потребленной приемником. Компенсирующая обмотка L, включаемая последовательно с якорем, создает добавочный вращающий момент, увеличивающий чувствительность С., которая сама по себе невелика вследствие сравнительно большого веса подвижной системы и малого вращающего момента. Для уничтожения самохода (вращения С. без нагрузки при наличии напряжения) на оси С. имеется железная проволока, к-рая, проходя мимо тормозного магнита, притягивается им. Ось якоря упирается в агатовую пяту, в верхней части—вращается в подшипнике. Бесконечный винт в верхней части оси сцепляется с зубчатым колесом Z, к-рое является первым в системе подобных колес счетного механизма (не указаны на чертеже). Точность электродина-мич. С. 1,5—4% при изменении нагрузки от 5 до 125%. Потребляемая мощность в ответвленной обмотке 1,3—2W на 100 V, в последовательной 1,5—30 W (в зависимости от номинальной силы С. 30 W соответствует 1 000 А). Вращающий момент 5—45 гем. Вес якоря 75—200 г. Чувствительность ~Ί%. Скорость вращения 50—100 об/м. (при полной нагрузке). Перегружаемость ок. 25%. Строятся электродинамич. С. для номинальных сил токов от 5 А до 10 000 А. У С. на силу тока больше 1 000 А применяют внешние шунты.

2) Индукционный С. основан на принципе вращающегося магнитного поля и по идее йредставляет собой асинхронный двигатель. В однофазных индукционных С. (фигура 2) вращающееся поле создается двумя полями (электромагниты А и В), смещенными друг относительно друга на 90°. Действию вращающегося поля подвергается короткозамкнутый ротор (обычно алюминиевый диск D), могущий вращаться свободно. Его приводит во вращение взаимодействие между вращающимся полем и токами Фуко, которые это поле порождают в диске. При этом диск испытывает торможение .под воздействием постоянного магнита Я, как в электродинамич. С. Ось алюминиевого диска при помощи червячной передачи сцеплена со счетным механизмом, на к-ром м. б. отсчитана

энергия, т. к. она пропорциональна числу оборотов. Принцип действия С. заключается в следующем. Если два переменных магнитных потока и Ф₂ пронизывают металлич. диск, то каждый из них индуктирует в диске эдс, отстающую на 90° от соответствующего потока; создаваемые в диске этой эдс токи при взаимодействии с другим потоком создают вращающий момент

М=кФ_хФ_г sinv>,

где к—коэф. пропорциональности, у — угол сдвига между потоками. В индукционных С. один из потоков Φχ создается последовательной обмоткой (фигура 2, электромагнит В), по которой проходит ток приемника I, второй поток Φγ создается ответвленной обмоткой (электромагнит А), питаемой напряжением цепи V. Поток Ф₇ отстает от V на угол β=90° + а, где а—угол отставания Φχ от I. Если I отстает от V на угол ψ, то

ψ=(90° + α) — (φ + а)=90° — φ и окончательное выражение для момента вращения М будет

М=kVI COS φ,

τ. е. Μ пропорционален мощности, потребляемой приемником. Поток Φχ. дважды пронизывает диск Я; поток, создаваемый ответвленной обмоткой, разветвляется, причем ббль-шая часть его замыкается как поток рассеяния через магнитный шунт S, а меньшая часть Φ_γ пронизывает диск один раз. Такое значительное рассеяние при наличии реакции диска на поток Ф_у создает необходимый сдвиг β между Φ_ν и V. Для регулирования угла ψ применяют перемещаемые короткозамкнутые витки на магнитной цепи потока Φ_ν или Φχ, иногда—неподвижную обмотку из нескольких витков, замкнутую на регулируемое сопротивление. Перемещение короткозамкнутого витка или изменение регулируемого сопротивления изменяет угол β или а.

Индукционный С. трехфазного тока представляет собой соединение в одном приборе двух индукционных однофазных С., показания которых автоматически суммируются в счетном механизме прибора. Ось прибора (фигура 3) несет два алюминиевых диска D_t и -D₂, являющихся подвижными элементами двух однофазных индукционных С. Для компенсирования трения (в С. фирмы Isaria-Zahlerwerken AG) на железных сердечниках электромагнитов помещены подвижные железные пластины К, создающие до полнительный вращающий момент. Для достижения сдвига фаз в 90° между действующими здесь магнитными полями в каждой магнитной системе имеется короткозамкнутая обмотка L с подвижным контактом G, изменяющим ее сопротивление. Регулирование вращающего диск усилия в каждой магнитной системе достигается с помощью железных винтов С, меняющих магнитные потоки утечки. Для избежания самохода С. при повышенном напряжении в сети и выключенной при этом нагрузке служит добавочный тормоз F в виде проволочки, притягиваемой электромагнитами. Для учета электрич. энергии в цепях трехфазного тока с нулевым про-

Фигура з.

Фигура 4.

в одом применяют С.,представляющие собою три однофазных С., подвижные системы которых укреплены на общей оси (фигура 4).

3) Специальные С. а) При максимальном тарифе применяются указатели максимальной мощности или в виде самостоятельных приборов или вместе с С. Чаще применяется вторая система. Стрелка указателя Z (фигура 5) подталкивается штифтом Т, приводимым в движение от оси С. в течение определенного промежутка времени (ют 15 мин. до 1ч.); штифт затем на несколько секунд освобождается от сцепления с осью и пружиной R воз- —(L· вращается в нулевое положение, а стрелка указателя остается в том положении, до которого • ее довел штифт. Затем штифт снова сцепляется с осью и начинается новый цикл. Стрелка указателя продвинется дальше лишь в том случае, если потребленная приемником за второй интервал энергия будет больше, чем за первый; в противном случае стрелка останется в том же положении. Сцепление штифта с осью С. производится специальными часами U (С. времени) через электромагнит Е (на фигура 5: D— диск счетчика, Н—тормозной магнит, s—червячная передача, S, W—счетный механизм, F, Ь, М—механизм, сцепляемый с червяком s для приведения в движение указателя Z, К— контакты, которыми зашунтирован электромагнит Е). Указатель регистрирует максимальную энергию, потребленную за определенный про-

Фиг.

Г. Э. m. XXII.

межуток времени. Величина интервала устанавливается в зависимости от характера станции. б) С. двойного (вечерние часы—более высокий тариф, в остальное время суток более низкий) и тройного (вечерние, дневные и ночные часы) тарифа имеют соответствующее количество счетных механизмов, которые сцепляются с осью С. поочередно в определенные часы суток. Переключение счетных механизмов производится с помощью особых часов, обычно через реле, причем часы могут обслуживать несколько С. в) С. излит- к о в (п и к о в) учитывают энергию, расходуемую не ниже нек-рого определенного предела. Если мощность ниже определенной, С. не вращается. При тарифе излишков необходим“ кроме С. излишков нормальный С. или же С. излишков должен иметь два счетных механизма: один для учета всей затраченной энергии по нормальному тарифу, а другой для учета излишков энергии по дополнительному, г) С., учитывающие кажущуюся электрическую энергию: имеются С., учитывающие kVAJi в определенных пределах угла φ с точностью до ± 3 % и учитывающие точно kVAh при любых значениях φ.

С. количества электричества (ампер-часов). Измерение количества электричества в цепи постоянного тока цроизводится: 1) при зарядке и разрядке аккумуляторных батарей, 2) при измерении энергии в цепи постоянного тока, если напряжение можно считать постоянным. С. ампер-часов включается последовательно в цепь приемника. Эти С. имеют циферблат в kWh и их долях, дешевле, меньше по весу и объёму электродинамических и не потребляют энергии при отсутствии нагрузки, точность же их меньше, т. к. при колебаниях напряжения они регистрируют энергию неверно. 1) Э л е к-тролитические С. основаны на разложении электролита электрич. током и представляют видоизменение обычных вольтаметров (смотрите). Они подразделяются на С. газовые и металлические. В газовых о количестве электричества судят по объёму оставшегося электролита или по объёму выделившегося газа; в металлических—по объёму выделившегося при электролиза металла. 2) Магнитоэлектрические С. отличаются от электродинамических тем, что магнитное поле создается постоянными магнитами М. (фигура 6), а якорь А. включается в цепь последовательно б. ч. через шунт. Якорь дисковый и питается при помощи коллектора К со щетками.

Лит * ШумиловскийН., Электрические счетчики Л., 1932 (литограф.; приложена библиография); СЭТ ’ Справочная книга для электротехников, Л., 1928 (обширная библиография); Базилевич В., Электротехнические измерения и приборы, Ленинград, 1929; Ермаков В., Основы электрометрии, ч. 1, Москва— Ленинград, 1927. И. Мельников.