Реферат Курсовая Конспект
Приборы индукционной системы - раздел Приборостроение, АНАЛОГОВЫЕ ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ Конструкция И Принцип Действия.Принцип Действия Индукционны...
|
Конструкция и принцип действия.Принцип действия индукционных приборов основан на взаимодействии двух или нескольких переменных магнитных потоков с токами, индуцированными в подвижном проводнике (например, диске). Типичным представителем этой системы является классический индукционный счетчик – измеритель активной энергии.
Рассмотрим устройство и принцип действия индукционного однофазного счетчика активной энергии. На рис. 3.15 показана упрощенная конструкция такого прибора. Основными элементами прибора являются два магнитопровода со своими обмотками (напряжения и токовой), вращающийся диск и счетный механизм. Как и ваттметр, счетчик содержит обмотки тока и напряжения. Включается счетчик в цепь так же, как и ваттметр.
Схема (рис. 3.16) и векторная диаграмма (рис.3.17) поясняют принцип действия этого прибора.
Рассмотрим работу счетчика на примере входных сигналов напряжения и тока синусоидальной формы с действующими значениями, равными, соответственно, U и I. Входное напряжение U, приложенное к обмотке напряжения 2, создает в ней ток IU, имеющий по отношению к напряжению U сдвиг по фазе, близкий к 90° (из-за большого индуктивного сопротивления этой обмотки). Ток IU рождает магнитный поток ФU в среднем сердечнике магнитопровода обмотки напряжения 1. Этот поток ФU делится на два потока: нерабочий поток ФU1, который замыкается внутри магнитопровода 7; и основной поток ФU2, пересекающий диск 6, закрепленный на оси 7 и вращающийся вместе с нею. Этот основной поток замыкается через противополюс 5.
Рис.3.15. Упрощенная конструкция индукционного однофазного счетчика
Рис. 3.17. Векторная диаграмма
Входной ток I, текущий в обмотке тока 4, создает в магнитопроводе 3 магнитный поток ФI , который дважды пересекает диск 6. Поток ФI отстает от тока I на небольшой угол потерь αI, (поскольку сопротивление токовой обмотки мало).
Таким образом, диск пересекают два магнитных потока ФU2 и ФI, не совпадающих в пространстве и имеющих фазовый сдвиг ψ. При этом в диске возникает вращающий момент М:
M = cf ФU2 ФI sin ψ,
где с – некая константа; f – частота напряжения.
При работе на линейном участке кривой намагничивания материалов магнитопроводов можно считать, что
ФI = k1I; ФU2= k2IU =k2U / ZU,
где k1 и k2 – коэффициенты пропорциональности; ZU – полное комплексное сопротивление обмотки напряжения.
Учитывая, что реактивная (индуктивная) составляющая сопротивления обмотки напряжения ZU гораздо больше активной, можно записать
ZU ≈ 2π f LU ,
где LU – индуктивность обмотки напряжения. Тогда
ФU2= k2U /( 2πfLU) = k3U / f,
где k3 = k2 /(2πLU).
Следовательно, вращающий момент М в данной электромагнитной механической системе можно определить следующим образом:
М = kUIsinψ,
где k – общий коэффициент пропорциональности.
Для того чтобы вращающий момент был пропорционален текущей активной мощности, необходимо выполнение условия
sinψ = cos φ.
А это в свою очередь будет выполняться, если ψ + φ = 90°. Это равенство может быть обеспечено изменением (регулировкой) угла потерь αI. Изменение этого угла реализуется двухступенчато: грубо – изменением числа короткозамкнутых витков, надетых на магнитопровод 3, а плавно – изменением сопротивления вспомогательной цепи (эти элементы конструкции на рис. 3.15 и 3.16 не показаны).
Таким образом обеспечивается пропорциональность вращающего момента М текущему значению активной мощности. Для получения результата определения потребленной активной энергии достаточно проинтегрировать значения текущей мощности. Это интегрирование реализовано счетным механизмом 9, связанным с осью 7 червячной передачей 8.
Постоянный магнит служит для создания тормозного момента и обеспечения угловой скорости вращения, пропорциональной текущему значению активной мощности. Кроме того, в реальной конструкции есть элементы, обеспечивающие дополнительный момент, компенсирующий момент трения, а также элементы устранения «самохода» (на рис. 3.15 и 3.16 не приведены).
Включение счетчика.На рис. 3.18 приведена схема включения однофазного счетчика активной энергии.
При необходимости работы в цепях с напряжениями и/или токами, большими, чем номинальные для конкретного счетчика, используются измерительные трансформаторы напряжения и/или тока. Схема подключения такая же, как и в подобном случае с ваттметроми.
Рис. 2.18. Схема включения однофазного счетчика активной энергии
Для измерения реактивной энергии также используются индукционные счетчики. Их принцип действия аналогичен рассмотренному. Некоторые различия в конструкции, организации подключения и, как следствие в векторных диаграммах, позволяют получить скорость вращения диска, пропорциональную значению текущей реактивной мощности.
Номинальная постоянная счетчика.Число оборотов диска, приходящееся на единицу учитываемой счетчиком энергии, называют передаточным числом счетчика. Например, в паспорте сказано «2000 оборотов соответствуют 1 кВт · ч». Коэффициент, обратный передаточному числу, т.е. энергия, приходящаяся на один оборот диска, называется номинальной постоянной счетчика Сном. Например:
Сном=3600 · 1000/2000 = 1800 Вт·с /об.
Зная Сном и число оборотов N, можно определить потребленную активную энергию:
W = СномN.
Пример.Значение номинальной постоянной счетчика известно Сном = 1800 Вт·с/об. За время наблюдения зафиксировано 400 оборотов диска (N = 400 об). Определим значение активной энергии W, потребленной за время наблюдения:
W= 1800 · 400 = 720 000 Вт · с = 0,2 кВт · ч.
Классы точности индукционных счетчиков (задаются относительной погрешностью) обычно невысоки: 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 4,0.
Обозначение индукционной системы на шкалах приборов:
Трехфазные счетчики.Для учета суммарной активной и реактивной энергии в трехфазных цепях используются двухэлементные и трехэлементные счетчики. В таких счетчиках применяются те же конструктивные элементы (два или три механизма), что и в однофазных приборах. Диски (два или три) закреплены на общей оси. Вращающие моменты дисков складываются, и скорость вращения оси зависит от суммарной текущей потребляемой мощности. На рис. 3.19 упрощенно показано устройство двухэлементного трехфазного счетчика.
Рис. 2.19. Двухэлементный трехфазный счетчик
Скорость вращения в данном случае определяется суммой моментов М1 и М2. Включаются трехфазные счетчики так же, как и трехфазные ваттметры.
Сегодня в задачах измерения активной энергии все шире применяются цифровые (микропроцессорные) счетчики энергии. В задачах технических экспресс-измерений для оценки потребленной энергии в кратковременных экспериментах используют автономные малогабаритные цифровые измерительные регистраторы (анализаторы), которые имеют режим вычисления активной и реактивной энергии или позволяют найти эти величины с помощью компьютера и специализированного программного обеспечения.
– Конец работы –
Эта тема принадлежит разделу:
На сайте allrefs.net читайте: АНАЛОГОВЫЕ ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ.
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Приборы индукционной системы
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов