CONTOARE DE INDUCTIE

CONTOARE DE INDUCTIE

4.1. CLASIFICAREA CONTOARELOR

Dupa clasa de precizie:

q     contoarele se construiesc pentru clasele 0,2; 1; 2; 2,5; 3.

2. Dupa felul conectarii contorului in circuitul controlat:

q     contor conectat direct;

q     contor conectat prin transformator de masura (numai circuitul de curent si/sau cel de tensiune).

3.Dupa felul curentului:

q     monofazate;

q     bifazate;

q     trifazate.

Dupa numarul conductoarelor retelei controlate:

q     contoare cu doua conductoare (de faza si nul);

q     contoare cu trei conductoare (sistem trifazat fara conductor neutru sau sistem bifazat cu doua faze si conductor neutru);

q     contoare cu patru conductoare (sistem trifazat cu conductor neutru).

Dupa felul energiei pe care o masoara:

q     contoare de energie activa;

q     contoare de energie reactiva.

Dupa modul de utilizare:

q     contoare etalon;

q     contoare de uz casnic;

q     contoare de uz industrial.

Dupa raportul dintre curentul maxim I_max. si curentul de baza I_b:

q     contoare cu capacitate normala de masurare:

I_max. = 1,25 I_b

q     contoare cu capacitate mare de masurare:

I_max. > 1,25 I_b

Contoarele la care se monteaza transformatoare de curent au bobinele construite in general pentru un curent de 5A (in cazuri speciale, de 1A, de exemplu contoare de precizie 1), curent debitat de secundarul transformatorului de curent,

Contoarele care se monteaza cu transformatorul de tensiune au bobinele de tensiune pentru 100V (cat debiteaza secundarul transformatorului de tensiune) sau de 110 V.

4.2. CONSTRUCTIA SI PRINCIPIUL DE FUNCTIONARE AL CONTORULUI

La baza constructiei contorului sta dispozitivul de inductie cu trei fluxuri. El este utilizat pentru masurarea energiei in curentul alternativ.

Acest tip de contor are o constructie simpla, suporta sarcini relativ mari si are siguranta in exploatare, iar clasa lui de precizie este satisfacatoare.

Contorul se compune dintr-un dispozitiv de inductie si un mecanism integrator.

4.2.1. Constructia contorului

Fig.2. Elementele componente ale contorului.

Elementele electromagnetice sunt:

Circuitele magnetice, care sunt realizate din tole de tabla silicioasa, nituite si lacuite.

Infasurarea de tensiune care se realizeaza din sarma din cupru cu email, cu diametrul de 0,06 .. 0,15 mm, folosind o carcasa de bachelita.

Valoarea exacta a diametrului sarmei si numarului de spire se aleg in functie de tipul contorului si de valoarea tensiunii nominale.

Diametrul sarmei trebuie respectat, deoarece modificarea acestuia poate aduce schimbari in caracteristicile functionale ale contorului, asa cum ar fi: posibilitatile de reglare, variatiile erorii la modificarea temperaturii mediului ambiant.

Infasurarea de curent care se realizeaza dintr-un conductor de cupru cu izolatie de email sau de bumbac. Sectiunea conductorului se alege in functie de valoarea incalzirii maxime admisibile.

Echipajul mobil contine urmatoarele parti componente:

o    discul din aluminiu;

o    axul in jurul caruia se misca discul;

o    carligul pentru evitarea mersului in gol;

o    lagarul superior si inferior.

Discul se realizeaza din aluminiu pur, de calitate superioara.

Contorul trifazat se deosebeste de cel monofazat prin aceea ca are un numar mai mare de sisteme electromagnetice.

Echipajul mobil nu are constructii deosebite, cu exceptia unui numar diferit de discuri pe ax.

Fig.3. Echipajul mobil:

1 - capacel; 2 - melc; 3 - carlig; 4 - ax; 5 - disc; 6 - corpul crapodinei; 7 - bucsa; 8 - arc; 9 - capacel; 10 - suportul acului.

Mecanismul integrator. Energia inregistrata poate fi urmarita la mecanismul integrator numit si mecanismul totalizator sau inregistrator.

o    cu ac indicator;

o    cu role.

Fig.4. Dispozitivul de citire.

Mecanismele integratoare cu role sunt practice in exploatare insa functioneaza corect numai cu conditia ca piesele lor sa fie confectionate cu atentie.

Magnetul de franare. In general, acesti magneti se confectioneaza din oteluri speciale ce se magnetizeaza puternic. Alegerea formei magnetului se face tinandu-se seama de necesitatea de a obtine o actiune de franare cat mai mare a magnetului, la p dimensiune si greutate cat mai mici.

Cutia contorului. Intregul mecanism al contorului este fixat pe soclul contorului. Acesta poate fi executat din tabla de otel, fonta sau mase plastice.

Pe soclu se fixeaza sasiul contorului care serveste ca suport pentru montarea electromagnetilor, discului, lagarelor, magnetului permanent si mecanismului integrator.

Un alt element al contorului este capacul care acopera intregul mecanism al contorului. Acesta se realizeaza din metal, mase plastice sau sticla. Pentru a evita patrunderea prafului in contoare, marginea contorului are un santulet in care se fixeaza o garnitura. De asemenea, prinderea ferestrei (geamului la capac) trebuie sa se faca etans.

Legaturile electrice de la retea se realizeaza cu ajutorul blocului bornelor. Partea principala a acestei cutii o constituie blocul, confectionat, in general, din bachelita in care se fixeaza placi de alama cu gauri pentru suruburi care servesc la fixarea conductoarelor.

4.2.2. Principiul de functionare

Principiul de functionare a dispozitivului de inductie consta in interactiunea campurilor magnetice create de circuite inductoare fixe, asupra curentilor pe care aceste circuite ii induc in piese conductoare mobile. Din interactiunea dintre campurile magnetice si curentii indusi, apare un cuplu activ care pune in miscare piesa mobila.

Dispozitivul de inductie folosit in contoarele de curent alternativ este realizat dintr-un disc de aluminiu ce se poate roti in jurul unui ax vertical si doi electromagneti (fig.1) (un electromagnet de curent 1 si un electromagnet de tensiune 2).

Electromagnetul de curent se monteaza in serie cu consumatorul, deci este parcurs de curentul I din circuit. El produce un flux F_I care strabate de doua ori discul in sensuri contrare. Electromagnetul de tensiune este montat in paralel cu consumatorul, deci este alimentat cu tensiunea de la bornele consumatorului. El creeaza un flux F_U, care strabate discul o singura data. Fluxurile F_I si F_U induc curenti in disc.

Datorita interactiunii dintre curentii indusi si fluxuri, ia nastere un cuplu activ care pune in miscare discul. Se poate demonstra ca acest cuplu activ este proportional cu cele doua fluxuri si cu unghiul de defazaj intre ele:

(5)

Pentru ca sa se obtina un cuplu activ proportional cu puterea activa, P = UI cosj, unde j este defazajul dintre tensiune si curent, dispozitivul de inductie se realizeaza astfel incat fluxul F_I sa fie proportional cu I si aproximativ in faza cu I, iar fluxul F_U sa fie proportional cu U si defazat cu aproximativ p fata de U. In acest scop bobina electromagnetului de tensiune se realizeaza cu inductanta mare.

Tinand seama ca intre I si U exista defazajul j si ca intre F_U si U s-a creat un defazaj de p , unghiul dintre cele doua fluxuri devine:

(6)

Avand in vedere cele de mai sus, se poate scrie:

Rezulta deci ca se obtine un cuplu activ proportional cu puterea activa din circuit.

Cuplului activ i se opune un cuplu de franare, realizat cu un magnet permanent 3. Cand discul se roteste cu o viteza de rotatie n, intersecteaza liniile de camp ale magnetului permanent si iau nastere in disc curenti indusi proportionali cu viteza de rotatie n. Din interactiunea acestor curenti cu fluxul creat de magnetul permanent, se obtine un cuplu de franare proportional si el cu viteza de rotatie a discului:

(8)

Cand cuplul de franare devine egal cu cuplul activ, discul se roteste cu viteza constanta. In acest caz:

(9)

adica:

(10)

de unde:

(11)

Aceasta relatie ne arata ca viteza de rotatie a discului este proportionala cu puterea activa.

Numarul total de rotatii N = n(t₂-t₁) pe care le face discul intr-un interval de timp, este proportional cu suma energiilor elementare consumate in intervalul de timp respectiv, adica:

(12)

(13)

Constanta C se numeste constanta reala a contorului. In practica se foloseste frecvent inversul acestei constante:

(14)

C_n se numeste constanta nominala a contorului si reprezinta numarul de rotatii pe care le face discul pentru un consum de energie egal cu 1kWh. De obicei, aceasta constata este inscrisa pe carcasa contorului. De exemplu: C_n = 480 rot/kWh.

Fig.5. Schema de conexiuni a unui contor monofazat.