7.Приборы индукционной системы

Принцип действия индукционных приборов основан на взаимодействии двух или нескольких переменных магнитных потоков с токами, индуцированными в подвижном проводнике (диске). Типичным представителем этой системы является классический индукционный счетчик – измеритель активной энергии.

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.

Вращающий момент, действующий на диск, определяется выражением: M_вр=k_iΦ_UΦ_Isinψ, где Ф_U — часть магнитного потока, созданного обмоткой напряжения и проходящего через диск счетчика; Ф_I — магнитный поток, созданный обмоткой тока; ψ — угол сдвига между Ф_U и Ф_I; k – коэффициент пропорциональности.

Магнитный поток Ф_U пропорционален напряжению Ф_U=k₂U. Магнитный поток Ф_I пропорционален току Ф_I=k₃I.

Для того чтобы счетчик реагировал на активную энергию, необходимо выполнить условие: sinψ=cosφ. В этом случае вращающий момент пропорционален активной мощности нагрузки: M_вр=k₁k₂k₃UIcosφ=k₄P.

Противодействующий момент создается тормозным магнитом и пропорционален скорости вращения диска: .

В установившемся режиме M_вр=M_пр диск вращается с постоянной скоростью. Приравниваем два последних уравнения и решаем полученное уравнение относительно угла поворота диска: . Таким образом, угол поворота диска счетчика пропорционален активной энергии. Следовательно, число оборотов диска n тоже пропорционально активной энергии.

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, связанным с осью червячной передачей.

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».

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. Скорость вращения в данном случае определяется суммой моментов М₁ и М₂. Включаются трехфазные счетчики так же, как и трехфазные ваттметры.

8.Электронные вольтметры переменного напряжения

Электронные вольтметры переменного напряжения строятся по одной из двух структурных схем, приведенных на рис. 3.20. Измеряемое переменное напряжение U_~ поступает на вход вольт­метра. Входная цепь ВЦ прибора может содержать делители на­пряжения, переключатели, вспомогательные преобразователи, фильтры и др. Усилитель необходим для усиления сигналов до необходимого уровня. Детектор и в той, и в другой схеме служит для выпрямления переменного входного (или усиленного) сиг­нала; ИП — выходной измерительный прибор (чаще всего маг­нитоэлектрической системы), шкала которого градуируется в тре­буемых значениях.

Схемы различаются последовательностью чередования основ­ных этапов преобразования исследуемого сигнала. В первом случае входное периодическое напряжение U_~ сначала усиливается с помощью усилителя переменного напряжения, а затем выпрямляется детектором. Приборы, построенные по этой схеме (усилитель–детектор–прибор), обладают более высокой чувствительностью (порог чувствительности – доли микроволь­та), но имеют заметно меньший диапазон частот измеряемых на­пряжений (примерно 20 МГц).

В приборах, построенных по схеме (детектор – уси­литель–прибор), входной сигнал сначала выпрямляется детекто­ром, а затем усиливается усилителем постоянного напряжения. Та­кие вольтметры, напротив, обладают более широким диапазоном частот (от 20 Гц до 500 МГц), но имеют существенно меньшую (худшую) чувствительность (порог чувствительности от 0,5 В).