13. Электромагнитные амперметры и вольтметры. Электродинамические и ферродинамические амперметры и вольтметры. Электростатические вольтметры.
Электромагнитные приборы
В амперметрах катушка ИМ включается последовательно в цепь измеряемого тока, изменение пределов измерения в диапазоне до 200 А производиться путем секционирования обмотки катушки, и включение секций последовательно или параллельно , на более высокие токи для расширения пределов измерения применяют измерительные трансформаторы тока.
В вольтметрах катушки и добавочное сопротивление соединены последовательно. Изменение производиться путем секционирования катушек для напряжения выше 700В применяют измерительные трансформаторы напряжения.
Электродинамические приборы
У
амперметров при изменении токов до 0,5А
подвижные и неподвижные катушки соединены
последовательно.
На токе свыше 0.5А подвиж-я и неподвиж-я катушки соединены параллельно.
В этом случае для компенсации температурной и частотной погрешности последовательно включается добавочное сопротивление R1 и R2 из манганита и меди соответственно, и индуктивности L1 и L2.
Электродинамические приборы чаще всего выполняют на 2 предела измерения, чаще всего путем переключения обмотки катушек. На большой предел измерений используют измерительный трансформатор. Для вольтметров неподвижная и подвижная катушки включаются последовательно, температурная компенсация такая же как у ЭМ вольтметров.
Ферродинамические приборы
Амперметры и вольтметры имеют схожие схемы включения подвижной и неподвижной катушек как у ЭД приборов. Некоторая разница может быть лишь в элементах схем компенсации, поскольку кроме температурной и частотной погрешности они обладают погрешностью вызванной наличием сердечника. К ним относят погрешности от нелинейности кривой намагничивания, от потерь в материале сердечника и от гистерезиса. Первые 2 –е погрешности можно учесть при градуировке, а для уменьшения погрешности от гистерезиса магнитопровод изготовляют из материала с малой коэрцитивной силой.
Электростатические вольтметры
С
хемы
включения зависят от пределов измерения
на низкий предел воздушный зазор м/у
пластинами должен быть мал, поэтому
возникает опасность КЗ. Для исключения
этой опасности добавляют защитное
сопротивление.
П
одключение
к измерит-й цепи происходит посредством
контактов 1 и 2. При измерении U
до нескольких сотен КГц сопротивление
должно быть включенным во избежании
доп-ых погрешностей. Расширение пределов
измерения на переменном токе посредством
конденсаторов, на постоянном
токе делителем напряжения.
Данные вольтметры имеют предел измерения от 30В до 75КВ
(не точные 5 – 10 %)
14. Электродинамические фазометры и частотомеры.
ЭД частотомеры
Измерение частоты переменного тока может производиться при помощи ЭМ и ЭД ИМ.
Пар-ры
цепи подвижной катушки Б1 подбираются
так, чтобы фазовый сдвиг м/у током I1
и напр Uх
был 90 град. Пар-ры цепи неподвижной
катушки А и подвижной катушки Б2, R2,C2,L2
подбираются так, чтобы в этой цепи при
частоте Fх=1/(2
)
равной среднему значению диапазона
измерения был резонанс при этом угол
отклонения подвижной части ()
такого ИМ является ф-цией отношения
=F1(х2/х1)
х1=1/(хС1)
х=2fх
; х2=хL2-1/(хС2)
=F1(fх),
значит шкала такого приб. М. Б.
проградуирована в единицах частоты.
ЭД фазометры.
Для измерения угла сдвига фаз м/у током и напряжением, а также коэффициентом мощности в однофазной цепи применяют фазометры из ЭМ ф. Наиб. Распр. Ф. ЭД-й, ФД-й и ЭМ-й с-мы. Для эт. ЭД ф. Векторная диаграмма.
Для эт. Логометра справедливо рав-во
,
-угол
поворотной части. Для данного ф. С учетом
векторной диаграммы.
.
Если пар-ры парал. Цепи подобрать т. о.
, чтобы i1=i2;
=,
то получим =.
15. Индукционные счетчики электрической энергии переменного тока.
Выполняются на базе ИИМ. Основными элементами счетчика являются электромагниты А и Б, котор. наз-ся соотв. последов. (А) и ||-м (Б) электромагнитом. Обмотка А вкл посл-но, а обм Б ||-но. Есть Алюминиевый диск Д. Обм эл-магнита Б вып из тонкого провода и имеет большое число витков, обмотка А имеет небольшое число витков относительно толстого провода. Ток, протекающий по послед-ной обм созд поток ФИ, котор проходит через сердечник эл-магнита А и через сердечник эл-магнита Б и дважды пересек диск. Ток, протекающ по ||-й обм созд магн поток ФИ и поток ФL. Поток Фи замыкаясь через противополюс пересекает диск в одном месте. ФL замыкаясь через боковые стержни электромагнита Б и диск не пересек и участия в создании вращ момента не принимает, он наз нерабочим магнитным потоком. Фи – рабочий магнитный поток. Переменные магнитные потоки Фи, ФI наводят вихревые токи IФИ и IФI . От взаимодействия тока IФИ c магнитным потоком ФИ и ФI с IФI создается вращающий момент М=K1*U*I*cos(ФИ) – пропорциональные мощности переменного тока. Диск вращаясь в поле постоянного магнита пересекает его магнитный поток, который индуктирует в нем вихревыет токи, при взаимодействии этих токов с магнитным потоком магнита создается тормозной момент пропорциональный частоте вращения Мт=К2(d/dt). При равномерном вращении диска и достаточной частоте его вращения, когда трением в опорах можно пренебречь, вращающий и тормозной моменты будут равны. К1*U*I cos(ФИ)= К2(d/dt). p*dt=(К2*d)/K1. Интегрируя обе части уравнения получим: =t2-t1 W=C*N – энергия, израсходованная в цепи за интервал t; N – число оборотов диска за t; С – постоянная счетчика.
Отсчеты энергии производятся по показаниям счетного механизма. Единица электрической энергии (1кВТ*час) регистрируемая счетным механизмом соответствует определенному числу оборотов диска счетчика. Это соотношение наз. передаточным числом А и указывается на счетчике. Величина, обратная передаточному числу наз номинальной постоянной счетчика. Эти величины (А, С, N) зависят только от конструкции счетного механизма и для данного счетчика остаются постоянными. Под действительной постоянной счетчика понимается количество энергии действительно израсходованной в цепи за один оборот диска. Эта энергия м.б. измерена с помощью образцовых приборов. Зная значение постоянных C и N можно определить относительную и приведенную погрешность счетчика.
=(W’-W)/W=((Cн-C)/C)*100% W’ – энергия, измеренная счетчиком.