Устройство

Основные части:

2 электромагнита.

П - образный электромагнит имеет катушку с небольшим числом витков из толстой медной проволоки, включается последовательно с нагрузкой и называется токовый электромагнит.

Б - образный электромагнит имеет катушку с большим числом витков из тонкой проволоки. Включается параллельно с нагрузкой, называется электромагнит напряжения.

Легкий алюминиевый диск может вращаться вокруг вертикальной оси.

Постоянный магнит для создания противодействующего момента.

Счетный механизм для подсчета числа оборотов диска.

Генератор подключается к нечетным клеммам 1 и 3, причем фаза к клемме1, нагрузка к четным клеммам 2 и 4.

Ф_I - магнитный поток, создаваемый токовым электромагнитом, создает в диске индукционный ток i_дI

Ф_u - магнитный поток, создаваемый электромагнитом напряжения, создает в диске индукционный ток i_дu

В результате взаимодействия индукционных токов с магнитными потоками другого электромагнита возникают cилы:

f₁ ~ Ф_Ii_дu; f ~ Ф_ui_дI, но i_дu ~ Ф_u;i_дI ~ Ф_I ; поэтому f ~ Ф_IФ_u

Можно показать, что средний вращающий момент равен:

М_вр = kФ_ImФ_umsin ψ; где ψ – сдвиг фаз между Ф_I и Ф_u

Чтобы М_вр был пропорционален активной мощности Р, необходимо выполнение следующих условий:

1)Ф_I = k_II_I = k_II_н, Ф_u = k_u I_u = k_u U_н\R_к.

Это условие выполняется благодаря схеме включения.

2)sinψ = cosφ; φ - сдвиг фаз между I_н и U_н, то есть должно быть

ψ = 90° - φ. Выполнение условия 2 вытекает из векторной диаграммы. При выполнении этих условий вращающий момент будет: М_вр = k_II_н* k_u U_н \R_к*cosφ = k₁ I_нU_н cosφ = P

Момент, создаваемый постоянным магнитом, в силу правила Ленца будет противодействующим и будет равен: М_пр = k₂n, n – скорость вращения диска.

При равномерном вращении: М_вр = М_пр → k₁P = k₂n.

(Проинтегрируем по t левую и правую части. k₁∫Pdt = k₂∫ndt)

Умножим левую и правую части на время t: k₁Pt = k₂nt → k₁W = k₂N

W - энергия, потребленная в нагрузке, N – число оборотов.

W = CN-уравнение шкалы счетчика электрической энергии.

C – постоянная счетчика, численно равна электрической энергии, соответствующей 1 обороту диска.

Достоинства счетчика однофазного:

- малая чувствительность к внешним нагрузкам,

- стойки к перегрузкам,

- имеют прочную, долговечную конструкцию.

Класс точности не высокий: 2 – 2,5

Счетчик однофазный содержит вспомогательные элементы:

1) Крючок на оси диска и флажок на сердечнике электромагнита напряжения служат для торможения в случае самохода.

2) Коротко замкнутый виток медной проволоки, охватывающий часть поверхности сердечника, или медная рамка на сердечнике электромагнита цепи напряжения служат для создания вспомогательного вращающего момента, компенсирующего момент трения.