книги из ГПНТБ / Попов В.С. Электрические измерения (с лабораторными работами) учебник

промежуток времени пропорционально энергии, израсхо­ дованной в цепи. Энергия регистрируется счетным меха­ низмом.

Для того чтобы момент трения не вносил погрешности в показания счетчика, он компенсируется добавочным моментом. Этот момент возникает в результате взаимо­ действия магпптного поля, созданного катушкой А- т р и током якоря при прохожденпи его по катушкам а , а"

па'".

9-6. М А Г Н И Т О Э Л Е К Т Р И Ч Е С К И Й С Ч Е Т Ч И К

Измерение количества электричества, израсходован­ ного в цепи постоянного тока, производится счетчиками ампер-часов. В качестве последних применяются магнито­ электрические и электролитические счетчики.

Магнитоэлектрический счетчик (рис. 9-14) состоит из двух постоянных магнитов, между полюсами которых расположен якорь с тремя плос­ кими секторообразными катушка­ ми, присоединенными к коллектор­ ным пластинам. Взаимодействие

Рис . 9-14. Схема магнитоэлектрического счетчика.

тока якоря с полем магнитов вызывает вращающий мо­ мент, под действием которого якорь будет вращаться с частотой, пропорциональной току якоря и току главной цепи.

Тормозной момент создается взаимодействием полей постоянных магнитов с вихревыми токами, наведенными им в двух алюминиевых дисках, между которыми распо­ ложены катушки якоря.

Число оборотов якоря, за некоторый промежуток вре­ мени пропорционально количеству электричества, про­ текшему по главной цепи за то же время. Счетный меха­ низм показывает значение измеряемой величины.

270

Глава десятая,

ИЗМЕРЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ И ЧАСТОТЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

1 0 - 1 . Э Л Е К Т Р О Д И Н А М И Ч Е С К И Е И Ф Е Р Р О Д И Н А М И Ч Е С К И Е Ф А З О М Е Т Р Ы

Измеряя ток, напряжение и мощность цепи перемен­ ного тока, можно коэффициент мощности ее определить по формуле

Этот способ измерения не точен, имеет ряд недостат­ ков и применяется редко.

Коэффициент мощности обычно измеряется фазомет­ рами. Применяются электродинамические, ферродннамические и электромагнитный фазометры.

Электродинамический фазометр представляет собой логометр (§ 2-3). Неподвижная катушка его является катушкой тока (рис. 10-1). Подвижные катушки. вместе с добавочными резисторами образуют две параллельные ветви цепи напряжения. В одной из этих ветвей ток 1± сов­ падает по фазе с напряжением, так как добавочный рези­ стор имеет активное гя сопротивление. В другой ветви ток / 2 отстает по фазе от напряжения на 90° (рис. 10-2), так как добавочный резистор (рис. 10-2) имеет реактивное сопро­ тивление XLJI.

271

ность со£д, ток в ней отстает от напряжения примерно па 1/4 периода. Последовательно со второй секцией включен добавочный конденсатор с сопротивлением 1/сон Сд = сои£д» и ток в ней опережает напряжение на 1/4 периода. Так как две секции включены встречно и одинаковые токи нахо­ дятся в противофазе, то взаимодействие их с током непо-' движной катушки вызывает два вращающих момента, равных по модулю и знаку.

При изменении частоты, например при ее уменьшении, увеличение тока в первой секции (U/aL^ компенсируется уменьшением тока во второй секции (С/соСд). Вследствие этого изменение частоты в известных границах не вызывает изменений показаний фазометра.

Фазометры ЭЛФ переносные, класса точности 1,5 с номинальными токами 5 и 10 А, с номинальными напря­ жениями 36 (100), 127 и 220 В, номинальной частотой 400, 500, 1 000 ИЛИ 2 400 Гц. Шкала 0,5С —0—0,5^.

272

Электродинамические фазометры трехфазного тока •имеют аналогичное устройство, но в двух параллельных ветвях их включены одинаковые активные добавочные

резисторы Гд, так как эти ветви включаются на линейные напряжения, сдвинутые по фазе на 60°, например UАВ и UАС (рис. 10-4). По это­

му принципу устроены электроди- - намические фазометры типа Д510.

В0С0-

Рассмотренные фазометры можно применять только при симметричной системе напряясений и токов. Показания их не зависят от частоты.

Схема ферродинамического трехфазного щитового фа­ зометра типа Д342 дана на рис. 10-5. Она отлцчается от предыдущей двумя добавочными резисторами rg и гс, что позволяет уменьшить угол сдвига между напряжениями на параллельных катушках и соответственно расширить пределы измерения угла сдвига. Класс точности этого фазометра 2,5, номинальный ток 5 А, номинальные напря­ жения 100, 127, 220 и 380 В, шкала 0,5С —1—0,5L .

W - 2 . Э Л Е К Т Р О М А Г Н И Т Н Ы Й ФАЗОМЕТР

Трехфазный фазометр типа ЭНФ имеет две неподвиж­ ные катушки тока A si С (рис. 10-6) и одну неподвижную катушку напряжения В, в цепь которой включен добавоч­ ный резистор гд . На одной оси со стрелкой укреплен Z- образный стальной сердечник из двух лепестков, соеди­ ненных трубкой.

Катушка напряжения создает пульсирующее магнит­ ное поле, линии которого замыкаются через лепестки

273

сердечника. Магнитная индукция в точках пересечения оси с плоскостью лепестков изменяется по закону -синуса

Bu = BmU sin at.

Катушки тока расположены под уг,лом 120°. Токи 1А И 1с создают вращающееся поле. Вектор магнитной индук­ ции в точках, располо­ женных на оси катушек, вращается с угловой

скоростью со = 2л/Т.

Разным фазным уг­ лам сдвига тока относи­ тельно напряжения со­ ответствуют разные про­ странственные положе­

ния оси вращающегося поля в момент максимума индукции пульсирующего поля, разными будут и положения сер­ дечника. По углу поворота подвижной части определяют фазный угол сдвига в цепи трехфазного тока.

10-3. Ф А З О У К А З А Т Е Л Ь

Д л я определения последовательности фаз трехфазной цепи применяют фазоуказатели. Один из них (типа И517) состоит из трех маленьких катушек, соединенных звездой. Над сердечниками катушек расположен алюминиевый диск, который может вра­ щаться .

Соединение зажимов прибора с проводами сети (рис. 10-7) вызовет вращение диска, так как катушки создадут бегущее

274

Рис . 10-8. Схема (а) частотомера типа Д506 и его век ­ торная диаграмма (б) .

U и отстает от тока 1Г на 90° (рис. 10-8, б). Поэтому дейст­ вующий на катушку Бх момент равен нулю \МХ = MJ2Vez cos 90° = 0]. Вращающий момент М2, созданный током / 2 , идущим по катушкам А и Б2) повернет катушку Б2 в поло-

275

жение, при котором оси магнитных потоков катушек А я Б2 совпадут.

' Прп отклонении частоты от ее резонансного значения ток 12 будет изменяться. Увеличение частоты вызовет сдвиг тока 12 от напряя?ения на угол одного знака, а умень­

измерения частоты может служить щитовой частотомер типа Д340 (рис. 10-9).

Подвижная катушка логометра Б, шунтированная индуктивностью L m и резистором г ш , вместе с конденсато­ ром Сх образует первую параллельную ветвь прибора.

Неподвижная катушка А с индуктивностью L , кон­ денсатором С2 и добавочным резистором гд образует вто­ рую параллельную ветвь. Она, как и в частотомере Д506, настроена в резонанс (<йо р £ = l/coopC), при котором ток / 2 р е а совпадает по фазе с напряжением; если пренебречь влия­

276

индуктироваться э. д. с , а так как катушка Б замкнута шунтом (Ьш и г ш ) , то в этом контуре возникнет ток 1[. Взаимодействие тока 1Х с магнитным полем катушки А вызо­ вет дополнительный вращающий момент. Он стремится повернуть и установить катушку Б так, чтобы витки ее расположились в плоскости, параллельной магнитным линиям поля катушки А, т. е. в такое нейтральное поло­ жение, в кототром э. д. с. не наводится. Следовательно, только в этом нейтральном положении и может находиться подвижная катушка при резонансной частоте ш 0 = й ср -

При измеряемой частоте, отличающейся от резонансной, взаимодействие токов 1Х и 12 вызовет вращающий момент, поворачивающий подвижную катушку до тех пор, пока он пе уравновесится дополнительным моментом.

Направление поворота подвижной части определяется тем, какой будет измеряемая частота — большей или меньшей резонансной.

Частотомер типа Д340 имеет класс точности 2,5. Пределы измерения частоты составляют ± 1 0 % сред­

него значения частоты (50 и 200 Гц).

10-5. Э Л Е К Т Р О М А Г Н И Т Н Ы Й ЧАСТОТОМЕР

Электромагнитный частотомер (рис. 10-10, а) представ­ ляет собой логометр (§ 2-2). В одной параллельной ветви прибора соединены катушка логометра Ах, конденсатор Сг

и катушка L x , которые настроены в резонанс при частоте j x . Другая параллельная ветвь аналогична первой и настроена в резонанс на другую. частоту / 2 .

Кривые токов в катушках прибора в зависимости от частоты (рис. 10-10, б) показывают, что при изменении

277

частоты от fx до / 2 каждому значению частоты соответствует определенное отношение токов 1х/12, а следовательно, и определенный угол поворота подвижной части. На шкале прибора наносятся значения частоты.

Из графиков тока видно, что некоторые отношения

вательно, у этих частотомеров могут быть области ложных показаний.

Частотомеры типа ЭЧ имеют класс точности 1,5 и 2,5,

Этот частотомер состоит из магнитоэлектрического лого­ метра и схемы (рпс. 10-11). Первая ветвь содержит катушку

при изменении частоты из­ меняется. Сопротивление вто­ рой ветви от частоты не зависит.

Следовательно, отношение сопротивлений параллель­ ных ветвей и угол поворота подвижной части логометра зависят от частоты:

278

кость Сх подбираются с таким расчетом, чтобы первая параллельная ветвь находилась в режиме, соответствую­ щем восходящей части резонансной кривой тока. В этом случае незначительное изменение частоты сильно изменяет сопротивление этой ветви (zx), а следовательно, и угол поворота подвижной части частотомера.

Прибор включается через фильтр (на рис. 10-11 не показан), уменьшающий влияние формы кривой напря­ жения на показание прибора.

279