Trofazno brojilo Iskra F-4.164 / T22C

Danas je nabavljeno trofazno indukcijsko brojilo potrošnje djelatne energije oznake F-4.164 / T22C, slovenskog proizvođača Iskra iz 1973. godine. Tvrtka Iskra vuče korijene iz 1946. godine te je i danas prisutna na tržištu. Kroz čitavo razdoblje postojanja nudi širok spektar proizvoda iz područja elektronike, elektrotehnike, telekomunikacija, energetike, automatizacije i tome srodnih proizvodnih grana.

Trofazna brojila za kućne trofazne strujne instalacije (tri faze i nula, 3×220/380 V) zapravo je spoj tri jednofazna brojila sa zajedničkim mjernim sistemom, pri čemu se svaki mjerni sistem sa naponskim i strujnim elektromagnetom spaja na između jedne od faza i nule.

Općenito o konstrukciji i načinu rada jednofaznih indukcijskih brojila pisali smo u objavi Kilovatsatno brojilo izmjenične struje Siemens Schuckert Werke W9 i Jednofazno brojilo Iskra F-122 / E3 pa ovdje nećemo ponavljati čitav tekst. Komponente brojila koje su zasebne za svaku fazu su slijedeće:

• strujni elektromagnet
• naponski elektromagnet
• sistem za kompenzaciju (podešavanje) faznog pomaka unutrašnjeg pogonskog sistema (90°)
• sistem za pokretanje vrtnje već kod vrlo male potrošnje struje (kompenzacija trenja rotirajućeg diska i momenta potrebnog za pokretanje brojčanika)

Zajedničke komponente mjernog sistema trofaznog brojila su slijedeće:

• rotirajući aluminijski disk (diskovi) na finim ležajevima spregnuti sa brojčanikom
• sistem za zaustavljanje vrtnje kada nema potrošnje struje
• permanentni magnet za regulaciju brzine vrtnje rotirajućeg diska (moment kočenja/usporenja vrtnje diska)
• priključne spojnice

S obzirom da se na jedan rotirajući disk konstrukcijski teško mogu postaviti tri mjerna sistema i permanentni magnet, najčešće se koriste dva diska na istoj osovini gdje na jedan disk djeluju dva mjerna sistema, a na drugi disk jedan mjerni sistem i permanentni magnet za usporenje (kočenje) brzine vrtnje diska.

Na gornjim slikama jasno se uočavaju tri zasebna mjerna sistema sa naponskim i strujnim elektromagnetima (svaki za jednu fazu) te magnet za kočenje. Zakretni momenti koje stvaraju elektromagneti sva tri mjerna sistema međusobno se zbrajaju i prenose na rotirajuće diskove. Zbog lakše konstrukcije koriste se dva spregnuta rotirajuća aluminijska diska na istoj osovini. Na jedan su postavljena dva mjerna sistema, a na drugi jedan mjerni sistem i magnet za kočenje (regulaciju brzine vrtnje).

Sistem za pogon brojčanika. Za razliku od brojila do 1960-tih godina, u brojilima od 1970-tih godina sve više je plastičnih dijelova.

Permanentni magnet za regulaciju brzine vrtnje rotirajućih diskova na zajedničkoj osovini. Posebnim mehanizmom sa vijcima zazor magneta se može više ili manje približiti centru diska. Time se mijenja brzina prolaza diska između zazora magneta, čime se mijenja i jačina induciranih vrtložnih struja, a time se onda mijenja i stvoreni magnetski protumoment kočenja.

Sistem za zaustavljanje vrtnje kada nema potrošnje struje. Sistem za zaustavljanje vrtnje kada nema potrošnje struje. Jedna metalna zastavica je trajno pričvršćena na elektromagnet naponskog svitka koji je stalno pod konstantnim naponom. Druga zastavica je pričvršćena na osovinu rotirajućeg diska. Međusobno magnetsko privlačenje ove dvije zastavice je dovoljno jako da zaustavi slabu vrtnju diska.

Regulacija unutrašnjeg faznog pomaka pogonskog sistema na točno 90° pomoću aluminijskih kratkospojnika i kratko spojene zavojnice sa mogućnosti regulacije duljine.

Regulacija unutrašnjeg faznog pomaka pogonskog sistema na točno 90° kako bi se točno mjerila samo potrošena djelatna snaga. Približna regulacija faznog pomaka između strujnog i naponskog elektromagneta postiže samom konstrukcijom namotaja i jezgri, odnosno raspodjelom toka magnetskih rasipanja mijenja se smjer i veličina vektora korisnog naponskog magnetskog toka. Dodatna fina regulacija ovdje se postiže na strujnom elektromagnetu, kratko spojenim aluminijskim prstenima i kratko spojenom zavojnicom od nekoliko namotaja kojoj se može regulirati ukupna duljina. Ovime se više ili manje opterećuje strujni magnet čime se mijenja i vektor strujnog toka. Time se pomoću ova dva sistema namješta pomak naponskog i strujnog vektora za točno 90°.

Sistem za pokretanje vrtnje već kod vrlo male potrošnje struje, odnosno kompenzaciju trenja rotirajućeg diska i momenta potrebnog za pokretanje brojčanika. Ovdje je taj sistem izveden pomoću male podesive metalne poluge koja prenosi dio magnetskog toka sa naponskog elektromagneta na površinu diska.

Sistem za kompenzaciju trenja rotirajućeg diska i momenta potrebnog za pokretanje brojčanika kod malih protoka struje (malih opterećenja) sastoji se od malog metalnog jezička spojenog na naponski svitak i preko kojeg se onda na disk dovodi pomoćni magnetski tok za stvaranje pomoćnog (dodatnog) zakretnog momenta. Jezičak postavljen blizu diska se može zakretati preko sistema poluge čime se mijenja njegov položaj od centra rotacije diska, a time i jačina zakretnog momenta koji isti stvara.

Bolji pogled na ručicu poluge sistema za pokretanje vrtnje kod vrlo male potrošnje struje i na kratko spojene aluminijske prstene oko jezgre strujnih elektromagneta (neki su prerezani) za regulaciju unutrašnjeg faznog pomaka pogonskog sistema na točno 90°.

Trofazno indukcijsko brojilo, kada se otvori, može na prvi pogled izgledati kao neka posebno složena elektromehanička naprava. No to su zapravo tri jednofazna brojila spojena na jedan zajednički rotirajući sistem sa brojčanikom te se konstrukcije pojedinačnih mjernih sistema kod trofaznih brojila se ne razlikuju od onih kod jednofaznih brojila. Naravno, najveći zahtjev je ugoditi sva tri sistema na potrebni fazni pomak tako da mjere samo djelatnu snagu i da zajednički djeluju na ukupni moment vrtnje aluminijskih diskova. U su svrhu se koriste posebne podesive kratko spojene zavojnice i prsteni na strujnim elektromagnetima. S obzirom da su mjerni sistemi kod jednofaznih i trofaznih brojila isti, onda su im i krivulje pogrešaka slične (± 1%).