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 ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

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

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: