Влияние внешних факторов на погрешность однофазных индукционых счетчиков

Нагрузочная кривая характеризует основную погрешность счетчика, присущую при его работе в нормальных условиях, когда меняются только ток и коэффициент мощности нагрузки, а все другие условия остаются постоянными и близкими к тем, которые принято считать номинальными.

Внешние факторы, при которых определяется погрешность однофазного электросчетчика, оговариваются стандартами, однако в эксплуатации эти условия соблюдаются далеко не всегда. К внешним факторам, влияющим на нее можно отнести: отклонения напряжения, частоты, влияние температуры, угол наклона счетчика, самонагрев.

Изменение напряжения

Погрешность, возникающая при изменении напряжения, обусловлена двумя факторами: наличием момента самоторможения и нелинейности параллельной цепи.

Момент самоторможения пропорционален третьей степени напряжения, а вращающий момент, при неизменной нагрузке, пропорционален первой степени напряжения.

Таким образом, при увеличении напряжения, момент торможения диска увеличивается быстрее, чем вращающий момент. В результате показания счетчика становятся меньше, т. е. появляется дополнительная отрицательная погрешность.

При уменьшении напряжения, момент торможения уменьшается быстрее, чем основной вращающий момент, и появляется дополнительная положительная погрешность. Она имеет значения порядка 0,5-1,5% при отклонениях напряжения в пределах ±10% Uном.

Погрешность от нелинейности зависит от напряжения следующим образом: при увеличении напряжения изменение будет в большую сторону (нерабочие потоки уменьшаются, а рабочие увеличиваются), при уменьшении напряжения - снижается.

Таким образом, при неизменной нагрузке, (ДП), вызываемая изменением напряжения, определяется двумя составляющими: самоторможением и нелинейностью. Результирующее влияние напряжения при номинальной нагрузке определяется соотношением между этими составляющими.

Обычно, погрешность от нелинейности меньше, чем от самоторможения, поэтому при увеличении напряжения у счетчика появляется отрицательная общая погрешность, а при уменьшении – положительная.

Изменение частоты

Основные причины влияния частоты на показания счетчика:

• Изменение рабочего потока последовательной цепи. Увеличение частоты приводит к увеличению угла сдвига между током и рабочим потоком последовательной цепи, что приводит к уменьшению рабочего потока последовательной цепи. При увеличении частоты, счетчик недосчитывает;
  
• Изменение зависимости потока параллельной цепи и частоты. Изменение частоты имеет такое же влияние, как и в первом случае с последовательной цепью, однако процессы происходящие в контурах различны. При увеличении частоты потери рабочего потока параллельной цепи увеличиваются, а общий поток уменьшается, при уменьшении частоты потери уменьшаются и общий поток увеличивается. Следовательно, при увеличении частоты, прибор недосчитывает, а при снижении частоты диск вращается слишком быстро;
  
• Изменение момента собственного торможения параллельной цепи. Момент собственного торможения диска пропорционален квадрату вращающего потока параллельной цепи. Из предыдущего пункта ясно, что при увеличении частоты, общий вращающий поток параллельной цепи уменьшается, а значит, момент самоторможения уменьшается в квадратичной степени. Это условие вносит в работу счетчика ДП, обратную по знаку первым двум условиям. Результирующая ДП зависит от соотношения первых трех составляющих;
  
• Изменение компенсационного момента. Компенсационный момент прямо пропорционален вращающему потоку, следовательно его изменение в зависимости от частоты, имеет тот же характер, что и вращающий поток параллельной цепи. То есть, при увеличении частоты момент Мк уменьшается, при уменьшении частоты - увеличивается. При номинальной нагрузке счетчика этим влиянием можно пренебречь.

Изменение температуры

При изменении окружающей температуры меняется электрическое сопротивление диска счетчика, короткозамкнутых витков и обмотки параллельной цепи. Меняется также магнитный поток тормозного магнита. В результате возникают ДП, как амплитудные, так и фазовая, температурные погрешности (ТП). Наличие амплитудной составляющей ТП обусловлено следующими факторами:

• Изменением магнитного потока тормозного магнита. При увеличении его температуры магнитный поток ослабевает, а значит, тормозной момент на диске также уменьшается. Следовательно, при увеличении температуры появляется положительная погрешность.
  
• Изменением магнитного потока последовательной цепи. При увеличении температуры активное сопротивление диска уменьшается, что приводит к увеличению рабочего потока последовательной цепи.
  
• Изменение потока параллельной цепи. Явления, происходящие при увеличении температуры в параллельной цепи аналогичны явлениям в последовательной цепи. Увеличение температуры приводит к положительной погрешности, снижение температуры - к отрицательной.
  

Фазовая погрешность обусловлена изменением с температурой условия 90°-го сдвига. Фазовая составляющая ТП имеет обратный знак по отношению к амплитудной, полнаяТП находится как сумма этих составляющих. Зачастую, они компенсируют друг друга.

Влияние самонагрева счетчика

Влияние самонагрева счетчика на его погрешность имеет ту же природу, что и ТП. Самонагрев объясняется наличием катушек тока и напряжения, по которым постоянно течет ток. Количество тепла, выделяемое в проводнике, согласно закона Джоуля-Ленца прямо пропорционально квадрату тока, умноженному на сопротивление участка цепи и умноженное на время.

Обе катушки располагаются в корпусе прибора, нагревая остальные элементы системы. Погрешность счетчика в процессе работы несколько отличается от ее значения в начальный момент пуска.

Угол наклона прибора

Возникновение ДП при отклонении счетчика от строго вертикального положения связано с тем, что крепление опоры диска не является абсолютно жестким. Это приводит к смещению подвижной части по опоре, в результате чего изменяется относительное расположение диска и вращающего и тормозного элементов. Следовательно, изменяются вращающий и тормозной моменты.