Электротехника Касаткин (967630), страница 58
Текст из файла (страница 58)
359 Число оборотов подвижной части зарегистрирует счетный механизм, соединенный с осью счетчика червячной передачей. Передаточное число между осью и счетным механизмом выбирается так, чтобы счетный механизм показывал непосредственно киловатт-часы, а не числа оборотов подвижной части. Чтобы получить в общей форме выражение вращающего момента приборов индукционной системы, предположим, что подвижную часть — диск — пронизывают два переменных магнитных потока: Ф~=Ф1 пв(О)г+ф) и Ф.=Ф, Япгег (рис. 12.17). Оии индуктируют в соответствующих контурах диска ЭДС, каждая из которых отстает по фазе от индуктирующего ее потока на четверть периода: е, = — г/Ф,/И1 = — гв Ф, соз (гег+ ф); ез= — г)Фз/Й!= — шФ, соз ол.
Эти ЭДС вызывают в диске вихревые токи 1, и 1,. Исследуя общий характер процесса, можно пренебречь прн промышленной частоте 50 Гц индуктивным сопротивлением контуров вихревых токов в диске и считать их совпадающими по фазе с ЭДС: 1~ =в~/г„,= — (со/г„,) Ф, соз (гвг+Ч)); 1 =,/„„= — ( /„,)Ф ц где г„,, г„, — - активные сопротивления контуров. Силы, воздействующие на подвижную часть, пропорциональны соответствующим потокам и токам, т.
е. Р~=/с~ Ф~ ~з, Рз=/гзФзьь где Й, и /сз — постоянные коэффициенты, которые учитывают геомет-' рические параметры механизма. зео Рас. 12.16 Эти силы при одинаковом направлении магнитных потоков и одинаковом направлении токов в контурах (рис. 12.17) направлены встречно, позтому среднее значение вращаххцего момента можно определить через интеграл за период Т от произведения разности сил (Ез — Г~) на плечо йе их приложения 1рис.
12.16): т М = ) (У'г Р~) Всей Т е шло т = — Ф юФ ~ — — Г атп(ми+ й)соао111й + Т ~ г г„о Т + — 3' (а1пьзг)соа(озг + й)1й Г л1 Учитьшая, что Т в1в 2ои 3' (з(пыг)соаоо11И = 3' — 1й = 0; о о 2 Т Т 3' соатыг1й = —; о 2 Т 3 Т )' а~п'шг» =— о 2 после простых преобразований находим 1"1ДО 1Г а1 аз М = — — + — ~ Ф Ф а)пи„ 11в то~ 'лг где сопротивления г, и г обратно пропорциональны удельной прова водимости т материала диска (алюминия). Обозначив постоянный множитель в выражении вращающего момента й, получим вр' вр вр 2 1т Зт Ш (12,9) Вращааацнй момент пропорционален угловой частоте 1о, следовательно, индукционньш прибор пригоден для изм рениа в цепи переменного тока одной определенной частотм.
Вращающий момент пропорционален также удельной проводимости т материала диска. Последний изготовляется из алюминия — материала со значительным температурным коэффициентом сопротивления — около 0,004 'С ' (см. табл. 1.1) „,т. е. изменение температуры диска на 10 'С вызывает изменение вращающего момента на 4%, Однако в счетчиках вращающий и тормозной моменты в одинаковой степени зависят от электрического сопротивления диска и температурные влшшия на показаниях счетчика сказываются мало.
Вращающий момент индукционного прибора [см. (12.9)) должен быть в счетчике пропорционален активной мощности Р = Исоа р. Для зтого необходимо, чтобы один нз двух магнитных потоков, например Ф, был пропорционален напряжению У, а второй Ф ' — току 1П3 Электромагнит цепи нзпряжения счетчика устроен так, что большая часть пути магнитного потока Фт проходит по ферромагнитному участ- 362 ку магнитопровода (рис. 12.1б).
Поэтому можно считать [см. (8,4б) ), что У= 4,44/)г Ф „,= Ф сопя! Электромагнит цепи тока счетчика имеет ()-образную форму — его магнитный поток примерно половину пути проходит в воздухе. Так как магнитное сопротивление ферромагнитного участка магнитопровода незначительно по сравнению с магнитным сопротивлением воз. душного промежутка, то нм можно пренебречь и выразить мгновенное значение потока этого электромагнита следующим образом [см. (7.7) [: Ф, = !Юг/)1„, (12.10) где Я вЂ” магнитное сопротивление воздушного промежутка. Вели. м чины в правой части (12.! О), кроме тока 1, постоянные, следовательно, Ф, = 1 ° сопят Р .
!гйх фг 363 и поток Ф пропорционален току 7, Врицлюший момент счетчика должен быть пропорционален и соа р. Так как в выражении вращающего момента (!2.9) содержится лишь одна функция сдвига фаз а!ой, то необходимо получить а1пй = соа р, нли ф = и/2 — Ф.
Можно приближенно считать, что поток Ф, совпадает по фазе с током 1 (рис 12.18). Следовательно, угол сдвига фаз между напряжением и и потоком Фт должен быть равен Щ2, для того чтобы получить й = я/2 — у, Рассмотренная ранее векторная диаграмма (см. рис, 8.8) катушки с магнитопроводом (см. рнс. 8,7, а) показывает, что сдвиг фаз между напряжением, приложенным к катушке, н потоком в маг.
нитопроводе будет равен п12, если подобрать соответствующее значение индуктивностн рассеянна при неизменных прочих параметрах. В индукционном счетчике предусмотрена такая возможность. Потокосцепление рассеяния с обмоткой напряжения тсг содержит составляющую ю,Фэ, где Фэ —. поток, замыкающийся помимо диска. Значение этой составляющей потокосцепления рассеяния можно изменять, регулируя ширину воздушного зазора на пути потока Фэ, например, при помощи подвижной ферромагнитной пластины П (см.
рнс. 12.1б), Ж Момент сил трения в индукционном р=г Ф счетчике значителен и необходима его хомпенсация. Во всех конструкциях индухционных счетчиков для создания вспомогательного момента индукционным путем исполь- С зуется одни н тот ве общий првнпвл — нару. РеоВциччещее шелле снммеэрны в магнитной цепв потока Фз ~емэвстВО (пропорционального нлвряженюо О). На сердечыяхе электромагнвта укрепляется короткозамкнутый виток медыой проволоки ве, л)оцтсар охватывающий часть поверхности поперечного сечения сердечника вблызи диска.
Магнитное поле тока витка, накладываясь 44п на основное поле, создаст под ввтком не- большой магнитный поток, сцепленный ! тт с диском; совместно с основным потоком этот поток создает вспомогательный момент, компенсирующий момент трения. 2н Для учета энергии а трехфазных системах служат счетчики трехфазного тока, в которых два ылы три двюкущихся элемеРис. 12.19 нга индукционных счет иков 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) нлн трех (см. Рнс. 3.14) ваттметров влн некоторым специальным способам измерений. Б. Элежгрвтвый ечетчви. Упрощенная струхтурная схема однофазного электронного счетчика, включенного через трансформаторы тока ТТ и напряженна ТН (см. З 9.17) а цепь для взмерення активной "'л'. гви прнемннка с сопротивлением нагрузки Хл, показана на рнс. 12. 9.
Принцип действия счетчика заключается в йепрерывном преобразовании текущих значенвй тока н вапряжеывя с помощью АЦП (см. 9 1027) через малые интервалы времены, задаваемые процессором, в числовые зквнвалеыты, последующем вычислении процессором активной мощности по (2.55) н энергии по (12.18в) ы регистрации результатов вычнсленвй с помощью электровзлуумных (см. $ 11.2) ылы других индикаторов.
Электронный счетчик не содержит подвижных частей, а программирование процессора позволяет эффективно использовать его в автоматизированных системах комплексного учета электроэнергии длв анализа суточных графиков нагрузки, многотарнфного расчета за электроэнергию н т. и. Электронный счетчык применим и для нзмереный энергии в цепях постоянного тока при наличии датчиков постоянного тока н напряжения и соответствующем программировании процессора. 12 В МОСТОВОЙ МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ Мостовые методы прнмениотся для измерения параметров резисторов, катушек ыылуктывностн ы конденсаторов. Для измерения параметров катушек ныдуктивностн н конденсаторов необходвмы мосты переменного тока. Для измерения сопротивлений резисторов чаще применяются мосты постояыыого тока.
На рис 12.Ю изображен четмрехллечил моав настоянного тока. В одну диагональ моста включен источник постоянной ЭДС Е, а в другую диагональ прн помощи ключей К, н К, может включаться гальвшаометр 6. Рис. 12.20 Рнс. 12.2! В одна плечо моста х точкам Ь и Г/ присоединяется резистор с неизвестным сопротивлением Г,. В трех остальных плечах моста находятся резисторы„сопротивления которых известны и могут регулироватьсж При равновесии моста потенциалы точек Ь и с одинаковы (уз=-ГР,), т. е. Г1 /1 Г1 /2 Г 11 Гз /з. Разделив почленно первое равенство на второе, найдем значение измеряемого сопротивления; Гт 11 13 /Г1 (12.11) Схемы четырехплечнх мостов переменного тока весьма разнообразны. Рассмотрим простейшие из них.
На рис. 1221, а и б приведены одна из разнови2цгостей схемы чегырехялечего моста переменного гока и его потенциальная диаграмма на комплексной плоскости (см. з' 2.24) при разомкнутой цепи гальванометра. Так как треугольники напряженич правой н левой ветвей ьюста прямоугольные, то концы векторов, изображающих потенциалы трчек Ь и с, находятся на полуокружности с диаметром, равным ЭДС Е =Е (начальная фаза ЭДС выбрана нулевой).
Изменяя параметры регулируемых злементов моста, можно совместить потенциалы точек Ь и с. Равновесие моста (р = .р ) фиксируется пои помощи гальванометра. Ь с Назначение ключей К, и Ка то же, что и у моста постоянного тока. При равновесии моста из равенства треугольников напряжений следует (12,12) Разделив почленно одно уравнение на другое и учитывая, что х =озА и х = 1/озС, получим С 2./Г = Г С.
(12.13) Выражение (12.13) иокяэьвает, что при помощи моста переменного тока можно измерять параметры индуктивного нли емкосгного элемента„если параметры других элементов моста известны и можно пренебречь потерями в катушке н конденсаторе. При исследовании реальных катушек необходимо знать параметры ее эквивалентной схемы замещения (см, рис.
7.7, а), состовцей из последовательного соединения резистивного н индуктивного элемен. тов. Параметры 7. и г эквивалентной схемы. замещении катушки х х могут быль измерены при помощи моста, схема которого показана на рис. 12.22, а, На рис. 12.22, б приведена потенциальная диаграмма такого моста, При равновесии моста потенциалы точек Ь и с совпадают (ч1, = ч) ), откуда следует, что = ьаг~/гз' г = гег~/гг Для повышения производительности и точности измерений применяются мосты с встроенной микропроцессорной системой (рнс. 1223), .в которых реализованы автоматическое измерение и регистрация параметров г, ь, С.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
