Касаткин А.С., Немцов М.В. Курс электротехники (2005) (1021859), страница 58
Текст из файла (страница 58)
Вращающий момент индукционного прибора !см. (! 2.9) ) должен быль в счетчике пропорционален активной мощности Р = Исоа р. Для этого необходимо, чтобы один из двух магнитных потоков, например Ф, был пропорционален напряжению (Г, а второй Ф„„— току 1. Р Электромагнит цепи напряжения счетчика устроен так, что большая часть пути магнитного потока Фз проходит по ферромагнитному участ. 362 ку магнитопровада (рис. 12.16) Г!оэгому можно считать [см. (8 4б) [, что Г/= 4,44)и,Ф = Ф сапа! !' 2~л тю Электромагнит цепи тока счсгчика имеет Г)-образную форму — сго магнитный поток примерно половину пути проходит в воздухс. Так как магнитное сопротинлснис ферромагнитного участка магнитопровода незначительно по срзвнсни~а с магнитным сопротивленисм воздушного промежутка, и1 илэ ма:кна пренебречь и выразить мгновенное значение потока этого элсктромзгнитз слсдующим образом [см (7.7)]: (12.! О) ф1 =!и !7( ! м' где (с — магнитное сопрспивлсние воздушного промежутка.
Вели- м чины в правой части (1".10), кроме тока 1, постоинные, следовательно, Ф, = ! сопят и поток Ф, пропорционзлен току Г 3ю Вращающий момент счстчика должен быть пропорционален и спаса. Так как в выражении врзщаюшсго момента (12.9) содержится лишь одна функция сдвига фаз а!и ф, то нсабхадимо получить а(п ф = сок сэ, или Ф = я/2 — чх Можно приближенно считать, что поток ~1>, совпадает по фазе с током ~ (рис 12.18). Слсдовзтсльна, угол сдвига фзз между напряжением и и потоком Фт должон быть рзвсн л(2, для того чтобы получить Ф =- л/2 — „.
Рассмотренная рзнес вскторная диаграмма (см. Рис. 8.8) кзтушки с мзпштопроводом (сль рис 8.7, а) показываст, что сдвш фзз л1ежду напряженном и!эиложенныл1 к кзтушкс, и потоком в маг. нитопроводе будет раасн л!2 ссди подобрать соответствующее знзчсние индуктивности рзсссинии при нсизмепных прочих пзрал1стрзх В индукционном счет а~не прсдусмогрснз такая возможность.
11огокосцеплсн1ю рассеяния с обмоткой н,шрнжения и, содержит составляющую и,Фз, где Фз н поток, замыкающийся помимо диска. Значение этой составляющей потокосцспления рассеяния можно изменять, регулируя ширину воздушного зазора оа пути потока Фз, нзпример, при помощи подвижной феррома~нигной п.юстины П (см. рпс. 12 )б) эс Момент сил трснпя в инд)кшюнном р=г счетчике значителен и необходима его компснсация. Ва всех конструкциях индукционных счетчиков для создания вспомогательного момснта индукционным путем псполь- с Рис 12.18 ф„ 363 зуется один н тот же общий принцип -- наруРеглстрн ргющае шеннс симметрии в магнитной пспн потока Фз (пропорционального напряжению У). На сердечнике электромагнита укрепляется короткозамкнутый виток медной проволоки вл, про р охватывающий часть поверхности поперечного сечения сердечника вблизи диска. Магнитное поле тока витка, накладываясь Апп на основное поле, создает под витком не- большой магнитный поток, сцепленный и с диском; совместно с основным потоком этот поток создает вспомогательный момент, компенсирующий момент трения.
! ~и Для учета энергии в трехфазных системах служат счетчики трехфазного тока, в которых два или три движущихся элемеРис. 12.19 нта индукционных счетчиков воздействуют на общую ось счетчика н через нее — на счетный механизм. Схемы этих счетчиков соответствуют схемам измерения мощности методами двух (см.
рис. 3.13, а) нли трех 1см. рис. 3.14) ваттметров или некоторым специальным способам измерений. Б. Электронный счет шс. Упрощенная структурная схема однофазного электронного счетчика, включенного через трансформаторы тока ТТ и напряжения ТН (см. 9 9.17) в цепь для измерения активной энергии приемника с сопротивлением нагрузки У, показана на рис.
12.19. Принцип действия счетчика заключается в йепрерывном преобразовании текущих значений тока н напряжения с помощью АЦП (см. 9 10.27) через малые интервалы времени, задаваемые процессором, в числовые эквиваленты, последующем вычислении процессором активной мощности по 12.55) н энергии по 112.18в) н регистрации результатов вычислений с помощью электровакуумных 1см. 9 11.2) или других индикаторов. Электронный счетчик не содержит подвижных частей, а программирование процессора позволяет эффективно использовать его в автоматизированных системах комплексного учета электроэнергии для анализа суточных графиков нагрузки, многотарифного расчета за электроэнергию и т. и.
Электронный счетчик применим и для измерений энергии в цепях постоянного тока при наличии датчиков постоянного тока и напряжения и соответствующем программировании процессора. 12.9 МОСТОВОЙ МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ Мостовые методы применяются для измерения параметров резисторов, катушек индуктивности и конденсаторов. Для измерения параметров катушек индуктивности н конденсаторов необходимы мосты переменного тока. Для измерения сопротивлений резне~оров чаще применяются мосты постоянного тока. На рис 12.20 изображен четырехилечий мост постоянного тока.
В одну диагональ моста включен источник постоянной ЭДС Е, а в другую диагональ при помощи ключей К, н К, может вюпочаться гальванометр О. Рис. 12.20 Рис 12.2! В одно плечо моста к точкам Ь и с( присоединяется резистор с неизвестным сопротивлением г„. В трех остальных плечах моста находятся резисторы, сопротивления которых известны и могут регулироваться. При равновесии моста потенциалы точек Ь и с одинаковы (Ч2ь — — ср,), т. е, г~ 21 =из!з г 21 =гз (г. Разделив почленно первое равенство на второе, найдем значение измеряемого сопротивления: (12.11) г г!гз гз Схемы четырехплечих мостов переменного тока весьма разнообразны Рассмотрим дростейспие из них, На рис.
12.21, а и б приведены одна из разновидностей схемы четырехллечего моста переменного гока и его потенциальная диаграмма на комплексной плоскости (см. з 2,24) при разомкнутой цепи гапьванометра. Так как треугольники напряжений правой и левой ветвей моста прямоугольные, то концы векторов, изображающих потенциалы точек Ь и с, находятся на попуокружности с диаметром, равным ЗДС Е =Е (начальная фаза ЭДС выбрана нулевой). Изменяя параметры регулируемых элементов моста, можно совместить потенциалы точек Ь и с. Равновесие моста (и) = с ) фиксируется при помощи гальванометра. Ь с Назначение ключей К, и Кз то же, что и у моста постоянного тока.
При равновесии моста из равенства треугольников напряжений следует г,2, = †)х тт; )х2 I, = гтт,. (12.12) Разделив почпенно одно уравнение на другое и учитывая, что хс =щЕ и х, = 1/ьзС, получим (12.13) 365 Выражение (12,13) показывает, что при помощи моста переменного тока можно измерять параметры индуктивного или емкостного элемента, если параметры других элементов моста известны и можно пренебречь потерями в катушке и конденсаторе.
При исследовании реальных катушек необходимо знать параметры ее эквивалентной схемы замещения (см. рис, 7 7, а), состоящей из последовательного соединения резистнвного и индуктивного элементов. Параметры Е и г эквивалентной схемы замещения катушки х к могут быть измерены при помощи моста, схема которого показана на рнс. 12.22, а. На рис.
12.22, б приведена потенциальная диаграмма такого моста, При равновесии моста потенциалы точек Ь и с совпацают (у = у ), откуда слецует, что Ь с А ЛОГ!/Г2 г гег!~гт, Х х Для повышения производительности и точности измерений применнются мосты с встроенной микропроцессорной системой (рис. 12.23), в которых реализованы автоматическое измерение и регистрация параметров г, А, С, Нажатием соответствующих клавиш на панели управления задаются вид измеряемого параметра, значение частоты напряжения генератора и форма представления результата Микропроцессор по команде с панели управления включает генератор и считывает программу из постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), определяющую последовательность операций Переменное напряжение разбаланса моста преобразуется в постоянное напряжение, а затем с помощью АПП вЂ” в числовой эквивалент, По значению числового эквивалента микропроцессор регулирует цепь моста до состояния равнове- И Рис !2 22 збб Рис.
12.23 сия. Один иэ вариантов регулировки моста заключается в применении управляемых резисторов, как и в ЦАП (см. рис. 10.122) . При достижении равновесия моста микропроцессорная система выполняет необхолдмые вычисления для получения результата измерения, преобразует его и выводит на дисплей в требуемой форме. 12.10 кОмпенспциОнный метОд измеРения Основное назначение компенсационного метода — это измерение малых ЭДС, например термопары, и градуировка электроизмеритель- ных приборов Простейшая принципиальная схема для измерения малых ЭДС пока- зана на рис, !2,24, а.
Вспомогательный источник регулируемого посто- янного тока ! (реостатом с сопротивлением г ) подключен к потен- Р циометру с сопротивлением г . Разность потенциалов точек а и Ь пои' следнего уравновешивает измеряемую ЭДС (Е = (7„), а разность по. тенциалов точек с и с( — ЭДС образцовой мерьб т. е, здесь нормального элемента (Е, =(/ ), Для компенсации измеряемой Е и нормальной Е„, ЭДС нужно перемегцать подвижные контакты Ь и с до тех пор, пока гальваномет- ры Пэ и С, не покажут отсутствие токов. Значение ЭДС Ея известно точно, поэтому после компенсации ЭДС Е по отмеченному значению 'и э сопротивления г, рассчитьаается точное значение тока в потенциомет- ре ( = Е /г, Значение измеряемой ЭДС определяется из условия н.э Е = (7 = гэ1= (гэ/г,)Е, в котором значения г, ига отсчитываются х аЬ э э ' "н.э' на шкале потенциометра, Важное преимушество компенсационного метода — возлэожность измерять (или использовать для управления) ЭДС обьектов малой мощности Па рис.
12 24, б приведена схема компенсационного метода градун- ровкн амперметра и вольтметра. Установив положения движков по. тенциометров так, чтобы токи нормальных элементов равнялись нулю, 367 Рис. 1224 и зная сопротивления потенциометров, получим соответствие между отклонениями стрелок амперметра и вольтметра и значениями измеренных токов; Ея э»»'' и =.,~,= й. н.э Изменяя сопротивления регулируемых резисторов», и»,, можно проградуировать шкалы амперметра и вольтметра.
12.11, электРОнные измеРительные пРиБОРы. ЭЛЕКТРОННЫЙ ВОЛЬТМЕТР Одним из основных недостатков показывающих вольтметров с элект. ромеханическими измерительными механизмами является относитель. но малое сопротивление цепи вольтметра (5 — 10 кОм), которое принято называть его входным сопротивлением. Объясняется зто тем, что для получения достаточно большого вращающего момента, действующего на подвижную часть измерительного механизма в таких приборах, не. обходимо, чтобы токи в катушках (рис. 12.! 1, 12.12 и др.) были достаточно большими. Такими вольтметрами нельзя пользоваться при измерении напряжения на резисторе, сопротивление которого соизмеримо с входным сопротивлением вольтметра (см. рис.
12.2), У электронных вольтметров большие входные сопротивления (до 10 МОм), что существенно расширяет возможную область их примене- 368 ния. Кроме того, электронные вольтметры могут иметь очень высокую чувствительность, Существует много разновидностей электронных вольтметров. Рассмотрим одну иэ возможных схем (рис. 12,25), выполненную как мост постоянного тока, В два плеча моста включены одинаковые полевые транзисторы — РТ, и ГТ2 с управляющим р-л переходом и л-каналом (см. рис. 10,19, 10,20 и 10,25), Потенциометр ЛР! служит дпя компенсации различия параметров транзисторов, Равновесие моста определяет. ся по нулевому положению стрелки включенного в диагональ моста показьвающего прибора с электромеханическим измерительным механизмом (например, магнитоэлектрическим гальванометром) при короткозамкнутых входных выводах, т, е, !9 =О. В этом случае, пре- х небрегая токами в цепях затворов, на основании уравнений по второму закону Кирхгофа, составленнь2х для контуров, которые отмечены на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
