В.В. Филинов, А. В. Филинова - Электроника и основы измерений (1084406), страница 22

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 22)

б) возможность использовать в цепях постоянного и переменного тока.

Высокая точность этих приборов обусловлена тем, что магнитные потоки замыкаются по воздуху, а не в ферромагнитных сердечниках, т.е. исключаются влияние погрешности явления гистерезиса, вихревых токов и др. Поэтому приборы электродинамической системы в виде переносных широко применяются в точных лабораторных исследованиях.

Основными недостатками приборов электродинамической системы считаются:

а) зависимость показания от влияния внешних магнитных полей из-за слабого собственного магнитного поля;

б) слабую перегрузочную способность вследствие ограничения токоподвода к подвижной катушке;

в) значительную потребляемую мощность;

г) незначительный вращающий момент.

Для уменьшения влияния внешних магнитных полей и с целью увеличения вращающего момента в приборах ферродинамической системы применяется ферромагнитный сердечник. Неподвижная катушка этих приборов расположена на стальном магнитопроводе. Прибор создает мощный магнитный поток, который защищает его от влияния внешних полей и повышает вращающий момент.

Измерительные приборы ферродинамической системы имеют сравнительно низкую точность измерения и ограниченный диапазон частот. Приборы этой системы используют в основном как щитовые в цепях переменного тока. Большой вращающий момент дает возможность использовать ферродинамические системы в самопишущих приборах в цепях с частотой от 10 до 1500 Гц.

Принципиально приборы индукционной системы можно сделать любого назначения (амперметры, вольтметры, ваттметры, и т. п.). но самое большое распространение получили индукционные счетчики электрической энергии.

Индукционный счетчик - это маленький двигатель переменного тока. Принцип действия основывается на взаимодействии вращающегося (или бегущего) магнитного поля с вихревыми токами в подвижной части прибора.

Бегущее поле создается двумя магнитными потоками, которые сдвинуты по фазе на некоторый угол. Эти потоки создаются двумя электромагнитами. Обмотка одного электромагнита (с большим количеством витков) включена параллельно нагрузке. Обмотка второго имеет малое количество витков и включается последовательно с нагрузкой, т.е. один поток пропорционален напряжению, а второй - току нагрузки. Создается вращающий момент, пропорциональный мощности переменного тока

.

Противодействующий момент создается постоянным магнитом, в поле которого вращается подвижная часть - алюминиевый диск. В результате взаимодействия постоянного магнитного потока с вихревыми токами создается тормозящий момент . При постоянной частоте вращения

,

,

где W - энергия, потребляемой нагрузкой;

n - количество оборотов счетчика;

c - постоянный коэффициент (постоянная счетчика показывает количество киловатт-часов электроэнергии, соответствующее одному обороту диска).

Преимуществами приборов индукционной системы можно считать:

а) сравнительно большой вращающий момент;

б) устойчивость к значительным перегрузкам (по току до 300%);

в) независимость от внешних магнитных полей.

Стоит отметить, что счетчики индукционной системы используют для переменного тока лишь одной частоты. Показания приборов этой системы в значительной степени зависят от температуры окружающей среды.

Вообще счетчики индукционной системы очень надежны в эксплуатации. Они выпускаются промышленностью классов 1,0; 2,0; 2,5 (счетчики активной энергии) и 2,0; 3,0 (счетчики реактивной энергии). Бывают счетчики однофазные и трехфазные.

Для расширения пределов измерения энергии переменного тока по напряжению и току используют измерительные трансформаторы напряжения и тока.

Измерительный механизм прибора электростатической системы состоит из металлических изолированных пластин. Под действием потенциала подвижная пластина отклоняется, т.е. создается вращающий момент

,

пропорциональный квадрату постоянного напряжения, или действующего значения синусоидального напряжения.

Подбором формы и размеров пластин можно получить равномерную шкалу.

Приборы электростатической системы используются только как вольтметры постоянного и переменного напряжения.

Преимущество электростатических вольтметров можно считать:

а) малое собственное потребление электрической энергии;

б) нечувствительность к внешним магнитным полям и колебаниям температуры;

в) возможность измерять высокое напряжение без применения измерительных трансформаторов напряжения.

К недостаткам приборов этой системы можно отнести сравнительно низкую чувствительность приборов.

Для разрешения пределов измерения электростатическими вольтметрами применяются емкости и резистивные делители напряжения.

Цифровые приборы измеряют значения непрерывной электрической величины в отдельные моменты времени. Результат выдается в цифровой форме.

Промышленность изготовляет цифровые вольтметры постоянного напряжения от 1мкВ до 1000 В. Благодаря применению калиброванных шунтов эти приборы можно использовать как цифровые амперметры до 7500 А, а также как вольтметры переменного напряжения, частотометры, омметры и др.

Эти приборы имеют большую точность измерения (погрешности от 0,1 до 1%), большое быстродействие, широкий диапазон измерений. Цифровые приборы можно коммутировать с вычислительными машинами.

4.4. Условные обозначения на шкале приборов

При практическом применении приборов необходимо определить их пригодность к предстоящему измерению той или иной величины. Данные о приборе в виде условных обозначений указываются на их шкалах и приведены в табл. 4.1.

Кроме того, следует определить максимальныё и минимальный пределы измерения ( и ) и цену деления шкалы

,

где - число делений между и .

Таблица 4.1. Условные обозначения на шкалах приборов

4.5. Метод построения амперметров и вольтметров непосредственной оценки

Магнитоэлектрический, электромагнитный, электродинамический измерительные механизмы можно применять для измерения тока (амперметр) и напряжения (вольтметр).

При изменении тока какой-либо ветви механизм включают последовательно с другими элементами этой ветви, а при измерении напряжения – параллельно участку цепи, между выводами которого измеряется напряжение. Поскольку измерительные механизмы имеют весьма высокую чувствительность, то в большинстве случаев их применяют для измерения тока и напряжения совместно с дополнительными устройствами, предназначенных для расширения пределов измерения.

Для расширения пределов измерения значений тока параллельно измерительному механизму включают резистивный элемент (рис. 4.1, ), называемый шунтом. Необходимое сопротивление шунта , где сопротивление измерительного механизма без шунта; число, показывающее, во сколько раз должен быть увеличен предел измерений.

Шунты изготавливаются из металла, сопротивление которого мало зависит от температуры, например из магнита.

Для расширения пределов измерения значений напряжения последовательно с измерительным механизмом включают добавочные резисторы (рис. 1, ), которые образуют делитель напряжения.

Необходимое сопротивления добавочного резистора

,

где сопротивление измерительного механизма без добавочного резистора; число, показывающее, во сколько раз должен быть увеличен предел измерений.

Включая различные добавочные резисторы, вольтметр можно применять для измерения напряжений в различных диапазонах значений, что при правильно выбранном диапазоне уменьшает погрешность измерений.

Характеристики

Список файлов книги