Тема 5.2: Измерение энергии, мощности, сопротивления.

Вопросы:

1. Измерение мощности и энергии.

2. Измерение сопротивления.

1. Измерение мощности и энергии.

Мощность в цепях постоянного тока измеряют электродинамическими и ферродинамическими ваттметрами. Эти ваттметры (рис. 5.4, а) имеют неподвижную катушку 1 и подвижную катушку 2, находящуюся на одной оси со стрелкой, пружины 3, подводящие ток к подвижной катушке и создающие противодействующий момент. У электродинамических ваттметров подвижная часть лёгкая, поэтому она подвержена вибрациям и ударным сотрясениям, в силу чего их применяют только в лабораториях.

У ферродинамических ваттметров обе катушки распложены на стальном магнитопроводе. Они имеют более массивную подвижную часть и поэтому мене подвержены вибрациям и ударным сотрясениям. Их применяют при измерении мощности на объектах, где могут быть вибрации и ударные сотрясения, например на судах.

Схема включения ваттметра показана на рис. 5.4, б. Зажимы ваттметра, обозначенные звёздочками, называются генераторными. К ним присоединяют провода, идущие от источника.

В цепях однофазного тока активнуюмощность можно измерить электродинамическими, ферродинамическими и индукционными ваттметрами.

Индукционный ваттметр в отличии от индукционного счётчика не имеет постоянного магнита 2 и счётного механизма, который у счётчика предназначен для подсчёта числа оборотов алюминиевого диска 3.

При протекании переменного тока по катушкам электромагнитов 1 и 4 диск 3 поворачивается, пружина, соединяющая ось диска с неподвижной частью прибора (на рис.5.5 не показана) , закручивается и при одинаковых значениях вращающего и противодействующего моментов поворот диска прекращается. Стрелка, укреплённая на одной оси с диском (на рис.5.5 не показана) устанавливается на отметке шкалы, соответствующей потребляемой активной мощности. Чем больше измеряемая ваттметром мощность, тем на больший угол повернётся диск 3.

Схема включения индукционного ваттметра аналогична схеме включения электродинамического ваттметра. Индукционные ваттметры находят широкое применение на судах.

В цепях трёхфазного тока активную мощность измеряют двухэлементными ферродинамическими и индукционными ваттметрами.

Активную энергию в однофазных цепях измеряют одноэлементными, а в трёхфазных цепях - двухэлементными индукционными счётчиками. Их устройство показано на рис.5.5.определённое число оборотов диска, подсчитанное счётным механизмом, соответствует значению активной энергии измеряемой счётчиком. Чем больше потребляемая мощность, тем с большей скоростью вращается диск 3.

2 Измерение сопротивления.

Омметр – прибор непосредственной оценки, предназначенный для измерения сопротивления. Имеет источник питания – аккумуляторную батарею и измеритель И. Устройство измерителя подобно устройству магнитоэлектрического амперметра. При постоянном значении напряжения аккумулятора U ток, протекающий через измеритель пропорционален измеряемому сопротивлению Rх, поэтому шкала измерителя проградуирована в единицах сопротивления - омах. Сопротивление Rд предназначено для предохранения омметра от перегрузок и для установки стрелки прибора на нулевое деление шкалы. Для этого перед началом каждого измерения нужно замкнуть контакт выключателя К и с помощью Rд установить стрелку омметра на нулевое деление шкалы.

Для измерения сопротивления изоляции электрооборудования предназначены мегаомметры. Они бывают индукторные и безиндукторные. В индукторных мегаомметрах источником тока является индуктор (небольшой генератор, у которого вместо обмотки возбуждения имеется постоянный магнит). Индуктор приводится в действие путём вращения ручки, находящейся на корпусе прибора. У безиндукторных мегаомметров источником тока является аккумуляторная батарея.

Мегаомметр имеет две шкалы и переключатель. Одна из шкал градуирована в килоомах, а другая – в мегаомах. Мегаомметры изготавливают на разные значения напряжений (от 100 до 2000 В). Чем больше номинальное значение напряжения электрооборудования, сопротивление изоляции которого нужно измерить, тем большее напряжение должен иметь мегаомметр.

Для исключения поражения электрическим током нужно перед измерением сопротивления изоляции снять питание с электрооборудования, сопротивление изоляции которого измеряют

Более точные измерения дают приборы сравнения, к которым относится мост постоянного тока.

Лекция 11.

Тема 6.1: Устройство и принцип действия трансформаторов.

Вопросы:

1. Назначение трансформаторов и их применение.

2. Устройство трансформатора.

3. Принцип действия трансформатора.

4. Режимы работы трансформатора.

1. Назначение трансформаторов и их применение.

Трансформатор – статический электромагнитный аппарат, предназначенный для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток той же частоты, но другого напряжения. Повышающие трансформаторы увеличивают напряжение, понижающие – уменьшают напряжение.

Трансформаторы применяют в линиях электропередачи, в технике связи, в автоматике, измерительной технике и других областях.

В соответствии с назначением различают

- силовые трансформаторы для питания электрических двигателей и осветительных сетей;

- специальные трансформаторы для питания сварочных аппаратов и других потребителей особого назначения;

- измерительные трансформаторы для подключения измерительных приборов.

По числу фаз трансформаторы делятся на однофазные и трёхфазные.

В зависимости от числа обмоток трансформаторы бывают двух - и многообмоточные

Трансформатор – простой, надёжный и экономичный электрический аппарат. Его КПД достигает 99%. Современные трансформаторы рассчитываются таким образом, чтобы максимум КПД достигался при нагрузке , равной примерно половине номинального значения.

2 Устройство трансформатора.

Трансформатор представляет собой замкнутый магнитопровод, на котором расположены две или несколько обмоток. В маломощных высокочастотных трансформаторах, например в радиоаппаратуре, применяют трансформаторы без магнитопровода (воздушные).

Обмотка трансформатора, к которой подводится напряжение питающей сети, называют первичной, а обмотку, к которой подсоединяется нагрузка – вторичной. На магнитопроводе может быть размещено несколько вторичных обмоток с разным числом витков, что позволяет получить различные по значению вторичные напряжения.

В тех случаях, когда требуется плавно изменять вторичное напряжение, применяют скользящий контакт для изменения числа витков вторичной обмотки. Это используется в автотрансформаторах, рассчитанных на регулирование напряжения в небольших пределах.

3 Принцип действия трансформатора

Принцип действия трансформатора основан на использовании явления взаимной индукции.

Ток , протекающий по первичной обмотке , возбуждает магнитный поток, большая часть которого Ф замыкается по магнитопроводу и сцепляется с витками первичной и вторичной обмоток. Этот поток называют основным. Незначительная часть основного потока сцепляется только с витками первичной обмотки. Эта часть потока называется потоком рассеяния. Основной поток индуктирует в первичной обмотке ЭДС самоиндукции , а во вторичной обмотке - ЭДС взаимной индукции . Если ко вторичной обмотке подключить нагрузку Z_н, то под действием ЭДС

Отношение действующего значения ЭДС обмотки высшего напряжения к действующему значению ЭДС обмотки низшего напряжения такое же как и отношение числа витков этих обмоток. Эти отношения называют коэффициентом трансформации k. Для понижающего трансформатора

k = Е₁/Е₂ = W₁/W₂>1.

4 Режимы работы трансформатора.

Холостой ход. Холостым ходом трансформатора называется такой режим его работы, при котором первичная обмотка подключена к сети переменного тока, а вторичная обмотка разомкнута.

Работа под нагрузкой. Трансформатор работает под нагрузкой тогда, когда первичная обмотке подключена к сети, а ко вторичной обмотке подключены потребители электрической энергии.

Режим короткого замыкания. В этом режиме первичная обмотка подключена к сети, а вторичная обмотка замкнута наоротко.причинами возникновения короткого замыкания могут быть неисправности у потребителя подключённого ко вторичной обмотке или повреждение изоляции этой обмотки. При коротком замыкании токи в первичной и вторичной обмотках достигают величин, превышающих номинальные токи в 10 – 20 и более ораз. Такое чрезмерное увеличение тока представляет опасность для трансформатора. Вследствие этого всегда предусматривается защита, предназначенная отключать от сети его первичную обмотку по прошествии некоторого небольшого промежутка времени после возникновения короткого замыкания.