Классификация электроизмерительных приборов (стр. 3 из 4)

. Так как реактивное сопротивление этой обмотки большое, можно считать, что ее полное сопротивление Z_U» Х_U, и ток I_U в обмотке сдвинут по фазе относительно напряжения U почти на p/2. Поток Ф_U, как видно из рисунка, делится на две части: рабочий поток Ф_р и потоки Ф_L, которые замыкаются помимо диска по боковым ветвям магнитопровода 2. Таким образом, Ф_U = Ф_P + 2Ф_L.

Рабочий поток Ф_р проходит по среднему стержню магнитопровода и пересекает диск, замыкаясь через про-тивополюсную скобу 4, средняя часть которой находится под центральным стержнем магнитопровода 2. При такой конструкции под диском находятся три полюса (два от U-образного магнита и один от Т-образного магнита). Потоки Ф_L определяют сдвиг по фазе между потоками Ф_P и Ф_r Вихревые токи, индуцируемые в диске магнитными потоками, пропорциональны магнитным потокам и частоте. Магнитный поток Ф_P индуцирует в диске вихревой ток.

Взаимодействие между индуцируемым током в диске и созданным им потоком, например, между I_вI и Ф_r, не создает электромагнитной силы, так как g = p/2 и cosg = 0. Электромагнитные силы создаются только в результате взаимодействия магнитного потока Ф_P с током I_вI и потока Ф_Iс током I_в.р.

Противодействующий момент М_пр создается постоянным магнитом 3, в поле которого вращается диск, и является тормозным моментом, пропорциональным частоте вращения диска. Постоянный магнитный поток Ф индуцирует во вращающемся диске ЭДС Е_в = -Фda/dt,под действием которой в нем возникает вихревой ток I_в = Е_в/R_д, где R_д — сопротивление диска. Когда моменты равны, т. е. М_т = М_вр, частота вращения диска постоянна (установившийся режим).

Число оборотов диска за промежуток времени.

Таким образом, число оборотов диска пропорционально расходу электроэнергии. Величину с_т /с_р2p называют постоянной счетчика. Она показывает, какому количеству киловатт-часов электроэнергии соответствует один оборот диска. Червячная передача счетного механизма учитывает постоянную счетчика, и счетный механизм непосредственно отсчитывает энергию в киловатт-часах.

Поскольку индуцируемые токи во вращающемся элементе зависят от частоты сети ¦, ее изменение сказывается на правильности показаний счетчика.

Для трехфазных систем выпускают счетчики, состоящие из трех и двух однофазных систем (для четырех- и трехпроводной сети). В этом случае вращающий элемент является общим и счетный механизм показывает потребление электроэнергии трехфазным электроприемником.

Индукционные счетчики весьма надежны в эксплуатации.

ИЗМЕРЕНИЯ В ОДНОФАЗНЫХ ЦЕПЯХ СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА

Измерения тока и напряжения в цепях синусоидального тока мало чем отличаются от измерений в цепях постоянного тока. Как уже указывалось, верхний предел измерения амперметров можно увеличить с помощью специальных шунтов. С этой же целью для амперметров применяют трансформаторы тока, а для вольтметра — трансформаторы напряжения . Схему с использованием измерительных трансформаторов напряжения применяют при измерениях в сетях напряжением выше 1 кВ.

При применении измерительных трансформаторов необходимо следить, чтобы их нагрузка не превосходила номинальных значений, указанных в паспорте. Для обеспечения более высокой точности измерения выбирают измерительные трансформаторы с классом точности выше, чем класс измерительных приборов.

Для измерения активной мощности используют однофазные ваттметры (обычно электродинамической системы).

Р = c_wn, где c_w = (U_Н0MI_H0M)/N — цена деления шкалы ваттметра, Вт/дел.; N — число делений всей шкалы прибора; п — число делений шкалы прибора, отсчитанное указателем.

Если напряжение сети или на зажимах приемника превышает номинальное напряжение U_H0M параллельной обмотки ваттметра, то последовательно с ней включают наружный добавочный резистор R_д.

При включении обмоток ваттметра через измерительные трансформаторы (рис. 10.3) цену деления ваттметра определяют с учетом коэффициентов трансформации k_I трансформатора тока и k_U трансформатора напряжения:

При этом надо следить за правильным включением начал и концов обмоток трансформаторов и генераторных зажимов обмоток ваттметра.

ИЗМЕРЕНИЯ В ТРЕХФАЗНЫХ ЦЕПЯХ

Те же измерения что и одно фазных.

При несимметричной нагрузке активную мощность измеряют тремя ваттметрами, каждый из которых измеряет мощность одной фазы — фазную мощность. Для этого ваттметры включают так, чтобы через последовательные обмотки замыкались фазные токи, а на параллельные обмотки были поданы фазные напряжения. Тогда фазные мощности

а мощность трехфазного приемника равна сумме фазных мощностей:

Р = Р_А + Р_B + Р_C

Измерение мощности тремя ваттметрами возможно при любых условиях.

При симметричной нагрузке фазные мощности равны, поэтому в этом случае можно, измерив одним ваттметром мощность одной фазы Р_ф, найти мощность трехфазного приемника как Р = ЗР_Ф.

У большинства стационарных симметричных электроприемников имеется только три зажима для присоединения его к трехфазной трехпроводной сети. В этих случаях применяют схему включения ваттметра с искусственной нейтральной точкой Искусственную нейтральную точку n’ создают, включая звездой параллельную обмотку ваттметра с сопротивлением Ru и два резистора с сопротивлением R = Ru. При соединении приемника звездой I_Л = I_Ф и, так как на параллельную обмотку ваттметра подано фазное напряжение, ваттметр измеряет фазную мощность. Соединение приемника треугольником всегда может быть преобразовано в эквивалентную звезду. Следовательно, для получения искомой трехфазной мощности показание ваттметра надо умножать на три или отградуировать шкалу прибора с учетом этого сомножителя. Мощность трехфазного приемника при любой схеме соединения фаз, при симметричной и несимметричной нагрузках, в трехпроводной цепи может быть измерена с помощью двух ваттметров. Мгновенное значение мощности трехфазного приемника

P= P_A+ P_B+ P_C= u_Ai_A+ u_Bi_B+ u_Ci_C

i_A+ i_B+ i_C=0

P = (u_A-u_B)i_A+ (u_C-u_B)i_C

Так как разность фазных напряжений является линейным напряжением, т. е. u_A-u_B= u_AB; u_C-u_B= u_CB, то p= u_ABi_A+ u_CBi_C=p’+ p’’

P’=U_ABI_Acosa, P’’=U_CBI_Ccosb, a=Ð(U_AB,I_A), b=Ð(U_CB,I_C)

P = P’+ P’’ = U_ABI_Acosa + U_CBI_Ccosb.

Достаточно иметь два ваттметра, которые должны быть включены так, чтобы в их последовательных обмотках существовали токи I_А и I_C, а на параллельные обмотки были поданы напряжения U_ab и U_cb соответственно. В общем случае последовательные обмотки могут быть включены в любые два линейных провода, но концы параллельных обмоток всегда подключают к свободному проводу.

ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЙ

Сопротивление R различных элементов электрических цепей изменяется в. очень широком диапазоне. Условно сопротивления можно разделить на малые (до 1 Ом), средние (от 1 Ом до 100 кОм) и большие (более 100 кОм). Для измерения сопротивлений используют следующие методы: косвенный метод (с помощью амперметра и вольтметра), метод непосредственной оценки (с помощью омметра), метод сравнения (с помощью мостов и потенциометров).

В косвенном методе вольтметром измеряют напряжение U на резисторе, а амперметром — ток в резисторе и вычисляют сопротивление:

R_x = U/I,

при этом схема включения приборов зависит от значения измеряемого сопротивления. При малых значениях сопротивления.

Если ток I_V в обмотке вольтметра с сопротивлением R_Uмного меньше тока I в цепи (I_V ≤ 0,01I), то ошибка в определении R_xпо формуле не превысит 1 %.

R_X= U/( I - I_V)

Схему (рис. 10.106) применяют при измерении больших сопротивлений (R_x>>R_I, где R_I — сопротивление обмотки амперметра). Если R_II < 0,01 U, то ошибка в вычислении сопротивления R_x по (10.4) не превысит 1%. Точное значение сопротивления вычисляют по формуле

Для непосредственного измерения сопротивлений применяют омметры — приборы, у которых шкала проградуирована в омах. Обычно омметры — это приборы, объединяющие в одном корпусе миллиамперметр магнитоэлектрической системы (или магнитоэлектрический логометр), источник питания (сухой гальванический элемент) и ограничивающий ток добавочный резистор R_Д (рис. 10.11). При замкнутом ключе К регулируют напряжение U источника питания так, чтобы стрелку прибора установить на нулевую отметку шкалы прибора, которая находится в правом краю шкалы, при этом ток в приборе — I₀. При размыкании ключа К ток в приборе