No Image

Электроизмерительные приборы электродинамической системы

0 просмотров
11 марта 2020

Конструкция и принцип действия.На рис. 19 приведена упро­щенная конструкция электродинамического (ЭД) измерительно­го механизма. Неподвижная катушка 1 с током I1 разделена на две части; подвижная катушка 2 с током I2 закреплена на оси 3 внутри неподвижной катушки. Спиральная пружина 4 служит для созда­ния противодействующего момента.

Принцип действия основан на взаимодействии магнитных потоков двух катушек с токами I1 иI2. Протекающие по катуш­кам токи создают магнитные потоки, которые стремятся при­нять одно направление, при этом подвижная катушка пово­рачивается внутри неподвижной. Вращающий момент М для по­стоянных токов:

М= ,

где L1-2 – взаимная индуктив­ность катушек; α – угол поворота подвижной части.

Рис. 19. Конструкция электродинами­ческого измерительного механизма:

1 – неподвижная катушка; 2 –подвиж­ная катушка; 3 – ось; 4 –спиральная пружина;

5 – стрелка; 6 – шкала

Электродинамические прибо­ры могут быть использованы в цепях как постоянного, так и переменного тока. Во втором слу­чае при синусоидальных токах вращающий момент определяет­ся по формуле

М= ,

где I1, I2 – действующие значения переменных токов в катушках;

φ – угол сдвига фаз между токами в катушках.

На базе ЭД механизма выпускаются амперметры, вольтметры, ваттметры, фазометры.

Амперметры и вольтметры.Схема с последовательным соедине­нием катушек, приведенная на рис. 20, а, применяется в милли­амперметрах.

Рис. 20. Схема амперметра электродинамической системы: а – с последовательным соединением катушек; б – с параллельным

Схема рис. (20, б)с параллельным соединением кату­шек используется в амперметрах на токи более 0,5 А.В схеме вольтметра использовано последовательное соединение катушек (рис.21).

Рис. 21. Схема вольтметра электродинамической системы

Резистор RV служит для повышения входного сопротивления прибора. Добавочные резисторы RД1 и RД2 обеспечивают возмож­ность работы в нескольких диапазонах (значения номинальных вход­ных напряжений UV3 > UV2 > UV1).

Здесь, как и в вольтметрах электромагнитной системы, индук­тивное сопротивление катушек растет с ростом частоты измеряе­мого сигнала. Поэтому для поддержания полного комплексного сопротивления примерно постоянным в некотором диапазоне ча­стот, как и в случае с ЭМ приборами, применяется частотная коррекция (конденсатор Ск и резистор Rк).

Ваттметры.На базе ЭД механизма выпускаются различные типы приборов, но основное применение этот принцип нашел в ваттметрах.

Произведение двух токов в выражении вращающего момента является основой для построения ваттметров на основе ЭД механизмов. Если в одной катушке ток равен току, текущему в нагрузку, а во второй катушке ток пропорционален напряже­нию на нагрузке, то показания прибора будут пропорциональны активной мощ­ности. Схема включения ваттметра при­ведена на рис. 22.

Рис. 22. Схема ваттметра электродинамической системы

Цепь катушки напряжения содержит элементы частотной коррекции (конден­сатор Ск и резистор Rк).

Особенности ЭД приборов.К достоин­ствам ЭД приборов относятся следующие: высокая точность (до 0,1 %); возможность работы как на постоянном, так и на пе­ременном токе; амперметры и вольтметры этой системы реагиру­ют на действующее значение переменного тока или напряжения. Недостатками являются:

• сравнительно невысокая чувствительность;

• возможное влияние внешних магнитных полей (что может по­требовать экранирования механизма);

• заметное влияние температуры окружающей среды на сопротивление катушек и, как следствие, на показания прибора;

• значительная собственная мощность потребления энергии от источника сигнала;

• нелинейная (квадратичная) шкала;

• ограниченный частотный диапазон (1. 5 кГц).

Обозначение ЭД системы на шкалах приборов:

Обозначение ЭД системы с магнитным экранированием механизма:

Существует разновидность конструкции, в которой магнитные потоки катушек замыкаются не по воздуху, как в классическом варианте, а по вспомогательным магнитопроводам. Это так назы­ваемая ферродинамическая (ФД) система. Благодаря заметному уменьшению магнитного сопротивления значительно возрастает вращающий момент механизма, поэтому может быть снижена мощ­ность собственного потребления прибора и (или) повышена его чувствительность. Кроме того, наличие магнитопроводов ослабля­ет влияние внешних магнитных полей и поэтому не требуется эк­ранирование механизма. Правда, точность ФД приборов ниже, а диапазон частот несколько уже, чем у ЭД.

Обозначение ФД системы на шкалах приборов:

Главное применение ЭД и ФД приборов – работа в элек­тричес-ких цепях переменного тока промышленной частоты (50 Гц).

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Студент — человек, постоянно откладывающий неизбежность. 10873 — | 7400 — или читать все.

Читайте также:  Тележка инструментальная практик wds 5

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Принцип действия приборов электродинамической системы основан на взаимодействии проводников с токами. Известно, что два проводника с токами взаимно притягиваются, если токи в них имеют одинаковое направление, и взаимно отталкиваются при различном направлении токов.

Прибор этой системы (рис. 9.7) состоит из двух катушек: неподвижной 2, состоящей из двух секций, которые соединены между собой последовательно, и подвижной 3, закрепленной на оси и вращающейся на ней внутри неподвижной катушки. Ток к подвижной катушке подводят через закрепленные на оси спиральные пружинки 1, которые одновременно создают противодействующий момент Мпр, пропорциональный углу закручивания α. При этом пружинки электрически изолированы от оси, На оси подвижной катушки закреплены также указательная стрелка 4 и крыло воздушного успокоителя 5. Для повышения класса точности прибора и его чувствительности обмотку подвижной катушки выполняют из тонкой изолированной проволоки на ток не более 0,5 А.

При прохождении токов по катушкам электродинамического прибора ток подвижной катушки I2 взаимодействует с магнитным потоком Ф1, созданным током I1 неподвижной катушки, т. е. создается вращающий момент Mвр. Вращающий момент определяют через изменение энергии магнитного поля при повороте его подвижной части, т. е. согласно выражению Мвр = ∂WM/∂α.. При перемещении подвижной катушки изме-няются энергия магнитного поля и, следовательно, взаимная индуктив- ность М катушек. Энергия магнитного поля взаимной индуктивности

(9.13)

Подставляя в выражение вращающего момента значение WM из (9.13) и считая токи подвижной I2 и неподвижной I1 катушек неизменными, получают общее выражение вращающего момента для электродинамических приборов:

(9.14)

Противодействующий момент, уравновешивающий вращающий мо-мент, пропорционален углу перемещения подвижной части прибора: Мпр = = Кα. При установившемся состоянии подвижной части прибора, когда вращающий момент равен противодействующему, имеем Мвр = Mпр или I1I2∂M/∂α = Кα. Из этого выражения находят зависимость для угла перемещения подвижной части прибора:

(9.15)

Из (9.15) следует, что угол поворота подвижной части электродина-мического прибора пропорционален произведению токов в его катушках и изменению их взаимной индуктивности при повороте подвижной части прибора ∂М/∂α. На характер изменения взаимной индуктивности можно воздействовать путем подбора формы катушек и их начального взаимного расположения.

ППри использовании электродинамического прибора в качестве амперметра на ток свыше 0,5 А подвижную и неподвижную катушки соединяют параллельно (рис. 9.8). При этом I1 = K1I; I2 = К2I и

(9.16)

где Сi = К1К2/К. Следовательно, в амперметре электродинамической системы шкала неравномерная (квадратичная), причем в ее начале деле-ния сильно сжаты. Для получения более равномерной шкалы катушкам придают специальную форму.

В вольтметрах электродинамической системы катушки в боль-шинстве случаев соединяют между собой последовательно и снабжают добавочным сопротивлением (рис. 9.9). В этом случае в вольтметрах ток, проходящий через подвижную и неподвижную катушки, одинаковый и равный IU = I1 = I2 = U/rU, где U — измеряемое напряжение; rU = rк + rд — сопротивление измерительной цепи вольтметра, которое равно сумме сопротивлений катушек rк и добавочного сопротивления rд.

Подставив значения токов в (9.14), получают

откуда, согласно (9.15), угол поворота стрелки вольтметра

(9.17)

где СU = 1/(Кr 2 U). Таким образом, в вольтметрах электродинамической системы шкала прибора, как и в амперметрах этой системы, квадратичная.

В отличие от амперметров и вольтметров ваттметры электродинами-ческой системы имеют практически равномерную шкалу. В самом деле, через неподвижную катушку ваттметра, включенную последовательно, проходит ток нагрузки I = IН, а на подвижную катушку, включенную параллельно, воздействует напряжение сети (рис. 9.10). Следовательно,

ток подвижной катушки I2 = U/rU, где rU = rк + rд — сопротивление параллельной цепи, или цепи напряжения ваттметра, которое состоит из сопротивления подвижной катушки rk и добавочного сопротивления rд. Подставляя значения токов катушек ваттметра в (9.14), получаем

где — мощность.

При установившемся состоянии подвижной части прибора MврW =

= Мвр, или Тогда, согласно (9.15), угол поворота стрелки ваттметра

(9.18)

где СW = 1/(KrU). Следовательно, угол поворота подвижной системы (или

стрелки) ваттметра связан с измеряемой мощностью линейной зави­симостью. Однако, чтобы шкала ваттметра была равномерной, необ­ходимо соблюдать условие ∂М/∂α = const. Это условие выполняется при М = КMα, когда Км = const. Последнее условие практически легко осуществить за счет конструкции ваттметра. Поэтому обычно ваттметры электродинамической системы имеют равномерную шкалу.

Читайте также:  Материалы для стен в стиле лофт

Так как при одновременном изменении тока в обеих катушках электро­динамических приборов направление вращающего момента не изме­няется, то эти приборы пригодны для измерений в цепях как постоян­ного, так и переменного тока.

При переменном токе мгновенное значение вращающего момента пропорционально произведению мгновенных значений токов:

Угол поворота подвижной части прибора вследствие инерции про­порционален средним за период значениям вращающего момента:

где I1 и I2 — действующие значения синусоидальных токов; ψ — угол сдвига фаз между I1 и I2.

Согласно (9.15), угол перемещения подвижной части прибора электро­динамической системы при переменном токе будет равен

(9.19)

Так как при конструировании прибора легко осуществить условие ∂М/∂а = const, то

(9.20)

где С — постоянная величина, зависящая от числа витков, геометрических размеров и расположения катушек. В цепях переменного тока приборы электродинамической системы применяют в основном для измерения мощности.

Приборы электродинамической системы имеют высокую точность, что обусловлено отсутствием ферромагнитных сердечников, и. могут использоваться для измерений в цепях постоянного и переменного тока. При измерениях в цепях переменного тока электродинами­ческие приборы являются самыми точными. Их выполняют в основном в виде переносных приборов, имеющих классы точности 0,1; 0,2; 0,5. Высокая точность приборов обусловлена тем, что для создания вращаю­щего момента подвижной части приборов используют магнитные по­токи, действующие в воздухе, что исключает возможность возникновения погрешностей из-за вихревых токов, гистерезиса и т. д.

Недостатками приборов электродинамической системы являются зависимость их показаний от воздействия внешних магнитных полей, так как их собственное магнитное поле незначительно, и слабая пере­грузочная .способность, так как подвод тока к подвижной катушке осу­ществляется через тонкие спиральные пружинки. Кроме того, эти приборы потребляют довольно значительную мощность, так как для создания достаточного вращающего момента приходится из-за слабости собственного магнитного поля заметно увеличивать число витков неподвижной и подвижной катушек.

Для устранения влияния посторонних магнитных полей на показа­ния приборов и увеличения их вращающего момента электродинами­ческие приборы снабжают ферромагнитными сердечниками, усили­вающими собственные магнитные поля катушек. Наличие ферромагнит­ных сердечников усиливает магнитные поля катушек и, следовательно, вращающий момент подвижной части прибора. Сердечники выполняют­ся из изолированных друг от друга пластин магнитомягких сталей и пермаллоя, что уменьшает погрешности от вихревых токов и надежно защищает приборы от влияния посторонних магнитных полей. Электро­динамические приборы, катушки которых имеют ферромагнитные сердеч­ники, получили название ферродинамических. Эти приборы в отличие от электродинамических обладают меньшей точностью из-за влияния гистерезиса и вихревых токов, их высший класс точности 1,5. Ферро-динамические приборы применяют главным образом для измерений в цепях переменного тока в качестве щитовых и самопишущих приборов (благодаря их большому вращающему моменту) в диапазоне частот от 10 до 1500 Гц.

Электродинамический механизм состоит из двух катушек: неподвижной 1 и подвижной 2. катушка 2 укреплена на растяжках и может поворачиваться вокруг оси внутри двух секций неподвижной катушки. При наличии в катушках постоянных токов I1 и I2 возникают электромагнитные силы взаимодействия, стремящиеся повернуть катушку 2 соосно с катушкой 1. Возникает вращающий момент Мвр=k*I1*I2. При синусоидальных токах i1=I1m*sinwt и i2=I2m*sin(wt – δ) мгновенное значение вращающего момента выражается ф-лой:

Mвр(t)=k*I1m*I2m*sinwt*sin(wt – δ) Средний вращающий момент, на который реагирует подвижная часть прибора, Мвр.ср.=k*I1*I2*cosδ. Вращающий момент электродинамического ИМ пропорционален произведению действующих значений токов в катушках и косинусу угла сдвига фаз между ними. Угол отклонения подвижной части и указателя α =k1*I1*I2*cosδ. Электродинамические приборы, в которых используются описанные механизмы, применяют в цепях постоянного и переменного токов в качестве амперметров и вольтметров. Также их можно использовать в качестве ваттметров. Электродинамические приборы отличаются высокой точностью, независимостью показаний от формы кривой тока или напряжения, пригодностью использования в цепях постоянного и переменного токов. К недостаткам этих приборов следует отнести сравнительно невысокую чувствительность, большое собственное потребление энергии, влияние внешних магнитных полей и ограниченный частотный диапазон. Электродинамические приборы являются одними из самых точных приборов переменного тока и широко применяются в лабораторной практике. Расширение пределов измерения достигается включением их через измерительные трансформаторы.

Читайте также:  Черные британцы коты фото

Билет№13

1.Асинхронный двигатель с двойной "беличьей клеткой" и глубокопазный.

двигатели имеют на роторе две короткозамкнутые беличьи клетки, одна из которых оставляет собой так называемую пусковую обмотку, а вторая —рабочую. Рабочая обмотка выполняется из медных стержней и размещается— нижних частях пазов, а пусковая обмотка изготовляется из

латунных или бронз стержней и располагается в верхних частях пазов, ближе к воздушному зазору. Сечение стержней пусковой обмотки может быть несколько меньше, чем у рабочей обмотки. Однако сечение и тепло­емкость стержней пусковой обмотки должны быть достаточно велики, чтобы предотвратить чрезмерный на­грев этой обмотки при пуске. Иногда рабочую и пусковую обмотки размещают в отдельных пазах. В связи со сказанным активное сопротивление пусковой обмотки rп обычно в 2—4 раза больше ак­тивного сопротивления rр рабочей обмотки. Наоборот, индуктивное сопротивление рассеяния пусковой об­мотки Хsп в несколько раз меньше, чем Хsр рабочей обмотки, поскольку последняя1 утоплена глубоко в стали сердечника ротора. Вращающееся магнитное поле двигателя индуктирует в обеих обмотках ротора одинаковые э. д. с. При пуске вследствие большой частоты тока ротора индуктивное сопротивление рабочей обмотки относительно велико и значительно больше полного сопротивления пусковой обмотки. Поэтому при пуске нагружена током в основном только пусковая обмотка, и ввиду большого ее активного сопротивления Д развивает большой пусковой момент. При разбеге двигателя частота тока ротора уменьшается, и при нор­мальной скорости вращения (s=0,02 — 0,05) индуктивные сопротивления рассеяния обмоток ротора будут в 20—50 раз меньше, чем при пуске. Поэтому в рабочем режиме активные сопротивления обмоток ротора зна­чительно больше индуктивных и полные сопротивления обмотки определяются значениями активных сопро­тивлений. Вследствие этого при работе двигателя полное сопротивление рабочей обмотки значительно меньше, чем полное сопротивление пусковой, и током нагружена главным образом рабочая обмотка. Ввиду малости активного сопротивления этой обмотки двигатель имеет хороший к. п. д. Таким образом, в двухкле­точном двигателе при пуске происходит вытеснение тока ротора по направлению к воздушному зазору, как и в глубокопазном двигателе. В пусковой обмотке двухклеточного двигателя при тяжелых условиях пуска (большой маховой момент приводимого агрегата пуск под нагрузкой) выделяется большое количество теп­лоты, и эта обмотка при пуске соответственно удлиняется, в то время как рабочая обмотка при пуске остается холодной и не удлиняется. Поэтому во избежание нарушения сварных соединении стержней с торцевыми кз кольцами стержни пусков рабочей обмоток присоединяются к отдельным кольцам. Глубокопазные двигатели.

Одной из разновидностей таких двигателей являются двигатели с глубокими пазами на роторе и высокими (30—60 мм) стержнями беличьей клетки. Вытеснение тока в стержнях клетки происходит в результате действия ЭДС, индуктируем пазовыми потоками рассеяния Фд. Можно представить себе, что

стержень состоит из множества волокон, включенных параллельно. Нижние волокна охватываются большим, а верхние волокна малым числом линий потока Фд. При пуске, когда частота в роторе велика (f2=f1) в нижних волокнах стержня индуктируется большая ЭДС самоиндукции, ÷eм в верхних, и плотность тока распределяя по высоте проводника весьма неравномерно. Можно также сказать, что такое неравномерное распределение тока обусловлено тем, что нижние волокна стержня имеют большее индуктивное сопротивление, чем верхние. Таким образом, ток в стержне вытесняется по направлению к воздушному зазору, что, в сущности, и есть проявление поверхностного эффекта в проводниках, утопленных в ферромагнитную среду. Под влиянием вытеснения тока, или поверхностного эффекта активное сопротивление стержня при пуске двигателя становится большим.. По мере разбега двигателя при его пуске частота тока в роторе уменьшается и по достижении номинальной скорости вращения становится весьма малой (f2=sn*f1 8 9101112Следующая ⇒

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Комментировать
0 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
No Image Строительство
0 комментариев
No Image Строительство
0 комментариев
No Image Строительство
0 комментариев
No Image Строительство
0 комментариев
Adblock detector