Электродинамический счетчик

Электродинамический счетчик (рис. 3.5.12) состоит из неподвижной катушки тока ББ, имеющей две секции, и подвижной части, состоящей из укрепленного на оси алюминиевого диска Д и якоря Я. Якорь выполнен из трех катушек а', а'' и а''', соединенных звездой или треугольником и присоединенных к трем пластинам коллектора. На коллектор наложены щетки, при помощи которых ток поступает в катушки якоря. Якорь, добавочный резистор R_д и катушка k_тр, компенсирующая трение, включается на напряжение сети. Тормозной момент, созданный, как и в индукционном счетчике, тормозным магнитом М, пропорционален частоте вращения диска, а она пропорциональна мощности цепи. Таким образом, число оборотов диска за определенный промежуток времени пропорционально энергии, израсходованной в цепи. Энергия регистрируется счетным механизмом. Для того чтобы момент трения не вносил погрешности в показания счетчика, он компенсируется добавочным моментом. Этот момент возникает в результате взаимодействия магнитного поля, созданного катушкой k_тр и током якоря при прохождении его по катушкам а', а'' и а'''.

Рис. 3.5.12. Схема электродинамического счетчика

Рис. 3.5.13. Схема магнитоэлектрического счетчика

Магнитоэлектрический счетчик

Измерение количества электричества, израсходованного в цепи постоянного тока, производится счетчиками ампер-часов. В качестве последних применяются магнитоэлектрические и электролитические счетчики.

Магнитоэлектрический счетчик (рис. 3.5.13) состоит из двух постоянных магнитов, между полюсами которых расположен якорь с тремя плоскими секторообразными катушками, присоединенными к коллекторным пластинам. Взаимодействие тока якоря с полем магнитов вызывает вращающий момент, 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 расположены катушки якоря.

Число оборотов якоря за некоторый промежуток времени пропорционально количеству электричества, протекшему по главной цепи за то же время. Счетный механизм показывает значение измеряемой величины.

Тема 3.6 Измерение коэффициента мощности

Студент должен

знать:

• приборы для измерения;

• схемы подключения приборов;

• основные параметры приборов;

уметь:

• выбирать предел измерения прибора;

• подключать прибор для измерения физической величины.

Электродинамические и ферродинамические фазометры. Электромагнитный фазометр. Схемы подключения. Фазоуказатель.

Материал для изучения

Электродинамические и ферродинамические фазометры

Измеряя ток, напряжение и мощность цепи переменного тока, можно коэффициент мощности ее определить по формуле . Этот способ измерения не точен, имеет ряд недостатков и применяется редко. Коэффициент мощности обычно измеряется фазометрами. Применяются электродинамические, ферродинамические и электромагнитные фазометры.

Рис. 3.6.1. Схема электродинамического фазометра

Рис. 3.6.2. Векторная диаграмма электродинамического фазометра

Рис. 3.6.3. Параллельная цепь фазометра типа ЭЛФ

Электродинамический фазометр представляет собой логометр. Неподвижная катушка его является катушкой тока (рис. 3.6.1). Подвижные катушки вместе с добавочными резисторами образуют две параллельные ветви цепи напряжения. В одной из этих ветвей ток ₁ совпадает по фазе с напряжением, так как добавочный резистор имеет активное R_д сопротивление. В другой ветви ток ₂ отстает по фазе от напряжения на 90 (рис. 3.6.2), так как добавочный резистор (рис. 3.6.1) имеет реактивное сопротивление Х_Lд. Угол поворота подвижной части логометра

. При постоянных сопротивлениях параллельных ветвей неизменно отношение токов ₂ и ₁; при этом

,

т.е. угол поворота подвижной части фазометра зависит от угла  сдвига фаз между током и напряжением цепи. Шкала фазометра градуируется в единицах угла  или cos .

Показания электродинамического фазометра зависят от частоты, так как при ее изменении сопротивление резистора (R_д ) первой ветви остается неизменным, а второй ветви (Х_Lд = L_д) изменяется. Влияние частоты уменьшают, например, в фазометре типа ЭЛФ следующим образом.

Вторая подвижная катушка фазометра (рис. 3.6.3) выполняется из двух одинаковых секций. Последовательно с первой секцией включается добавочная индуктивность L_д, ток в ней отстает от напряжения примерно на ¼ периода. Последовательно со второй секцией включен добавочный конденсатор с сопротивлением 1/С_д = L_д, и ток в ней опережает напряжение на ¼ периода. Так как две секции включены встречно и одинаковые токи находятся в противофазе, то взаимодействие их с током неподвижной катушки вызывает два вращающих момента, равных по модулю и знаку. При изменении частоты, например при ее уменьшении, увеличение тока в первой секции (UL_д) компенсируется уменьшением тока во второй секции (UС_д). Вследствие этого изменение частоты в известных границах не вызывает изменений показаний фазометра.

Электродинамические фазометры трехфазного тока имеют аналогичное устройство, но в двух параллельных ветвях их включены одинаковые активные добавочные резисторы R_д , так как эти ветви включаются на линейные напряжения, сдвинутые по фазе на 60, например U_АВ и U_АС (рис. 3.6.4). По этому принципу устроены электродинамические фазометры типа Д510. Рассмотренные фазометры можно применять только при симметричной системе напряжений и токов. Показания их не зависят от частоты.

Рис. 3.6.4. Схема включения трехфазного электродинамического фазометра

Рис. 3.6.5. Схема ферродинамического фазометра типа Д342

Рис. 3.6.6. Устройство (а, б) и схема соединения (в) электромагнитного фазометра

Рис. 3.6.7 Фазоуказатель типа И 517

Схема ферродинамического щитового фазометра типа Д342 дана на рис. 3.6.5. Она отличается от предыдущей двумя добавочными резисторами R_В и R_С, что позволяет уменьшить угол сдвига между напряжениями на параллельных катушках и соответственно расширить пределы измерения угла сдвига.