Электродинамический измерительный механизм

Опоры

i_НК (или I_НК)

Неподвижная катушка 1 Неподвижная катушка 2

I_ПК (или i_ПК) Подвижная катушка

Индексы токов НК и ПК – это, соответственно, неподвижная и подвижная катушки.

Такие приборы являются самыми точными по измерению переменного тока.

Энергия электромагнитного поля

где M – коэффициент взаимной индуктивности двух катушек: подвижной и неподвижной

Вращающий момент:

На постоянном токе

На переменном токе – среднее значение

Противодействующий момент

Устроим установившийся режим

Для постоянного тока

Для переменного тока

Итак, подытожим:

1) На переменном токе устройство измеряет действующее значение

2) Для переменном токе шкала будет нелинейной

3) Является самым высокоточным прибором переменного тока

4) Прибор является идеальным перемножителем (те два тока: ток неподвижной и подвижной катушки)

Недостатки:

1) Невысокая чувствительность

2) Требуется защита от внешних магнитных полей, поскольку его собственное магнитное поле очень мало

Ваттметр электродинамический (ферродинамический)

Мощность

Исходная схема и векторная диаграмма будут выглядеть так:

Схема включения ваттметра:

В этом случае последовательно соединённые неподвижные катушки НК1 и НК2 включают последовательно с объектом нагрузки Z_Н, потребляемая мощность которого измеряется. Подвижная катушка ПК с добавочным резистором R_ДОБ включается параллельно объекту измеряемой мощности. Цепь неподвижных катушек называют последовательной цепью, а цепь подвижной катушки – параллельной цепью.

Ток подвижной катушки:

Векторная диаграмма:

Причём тангенс угла 𝛄:

Угол 𝛄 очень мал, так как добавочное сопротивление велико. Также, из расчётов предыдущего устройства, известно, что:

Для ваттметра получаем выражение поворота стрелки:

Формула мощности имеет вид:

Поэтому, хотим чтобы:

То есть угол поворота стрелки прибора отражал бы измеряемую мощность.

Это возможно в следующем случае:

И в этом случае угол поворота будет определяться:

где P = U ∙ I – измеряемая мощность; коэффициент k = - чувствительность прибора. У ваттметров конструктивными методами добиваются , что обеспечивает равномерную шкалу.

Индукционный механизм и счётчик на его основе

i₁ i₂

i₁₁ i₂₂

Момент вращения

Токи i₁ и i₂, текущие по катушкам:

Очень важно то, что эти два тока сдвинуты относительно друг друга по фазе, о чём нам говорит φ у тока i₂.

Имеем два магнитопровода с двумя обмотками. Поскольку токи, пущенные по обмоткам - переменные, возникают два магнитных потока: Ф_1t и Ф_2t.

причём i_nn – соответствующий вихревой ток.

угол между токами I₁ и I₂.

соответствующими МДС и

магнитными потоками.

Момент вращения создаётся за счёт взаимного перемещения магнитных потоков и вихревых токов.

Поскольку подвижная часть механизма обладает моментом инерции, пользуемся средним значением момента вращения.

Известно, что:

где – частота.

Тогда

Для создания момента вращения необходимо иметь не менее двух магнитных потоков, сдвинутых друг относительно друга в пространстве и во времени.

Однофазный счётчик энергии

Индукционные приборы состоят из индукционного измерительного механизма с отсчётным устройством и измерительной схемой.

в формуле W – энергия ; C_H – постоянная счётчика ; N – количество оборотов диска .

Индукционный прибор измеряет мощность P за время t. Счётный механизм считывает обороты подвижного диска.

Принцип действия индукционных измерительных механизмов основан на взаимодействии магнитных потоков и вихревых токов (как уже отмечалось ранее), индуцированных магнитными потоками в подвижной части механизма, выполненной в виде алюминиевого диска.

Причём

Обозначения:

ТО- токовая обмотка

ОН – обмотка по напряжению

Токовая обмотка на П-образном магнитопроводе включается последовательно с нагрузкой. А обмотка напряжения включается параллельно напряжению (число витков стремится к бесконечности) и поэтому на векторной диаграмме ток от индуктивности отстаёт почти на 90 градусов.

Начертим векторную диаграмму:

Лекция 19

продолжение… однофазный счётчик энергии

Токовая обмотка (ТО) создаёт магнитный поток, который пропорционален току нагрузки I_H. А вот обмотка по напряжению (ОН) создаёт другой магнитный поток, пропорциональный напряжению U.

А «тормозной момент» (читай: противодействующий или успокаивающий момент) создаётся тормозящим магнитом, который направляет своё действие на алюминиевый диск.

Анализ работы индукционного счётчика показывает, что вращающиё момент пропорционален мощности переменного тока, т.е.:

Где с_i – постоянный коэффициент.

На подвижную часть счётчика действует тормозной момент, пропорциональный скорости вращения диска. Этот момент создаётся в результате действия тока, наводимого во вращающемся между полюсами постоянного магнита диске, и определяется выражением:

где - скорость вращения диска.

В устойчивом положении, приравнивая вращающий и тормозной моменты:

Число оборотов диска N за время Т измерения энергии определяется интегралом по времени от скорости вращения диска , т.е.:

Где W – энергия (интеграл от мощности), прошедшая через счётчик за интервал времени от 0 до T; C = – постоянная счётчика.

Отсчёт производится по показаниям счётного механизма – счётчика оборотов, градуированного в единицах энергии. Единице электрической энергии (один киловатт-час), регистрируемой счётным механизмом, соответствует определённое число оборотов подвижной части счётчика (диск из алюминия). Это соотношение, называемое передаточным числом А, указывается на счётчике.

Электронные приборы

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: