Электростатические измерительные приборы

Электростатические измерительные механизмы и приборы

Электростатические измерительные приборы

В электростатических измерительных механизмах перемещение подвижной части происходит под действием энергии электрического поля системы двух или нескольких электрически заряженных проводников. Следовательно, в данном механизме, в отличие от механизмов других систем, перемещение подвижной части осуществляется за счет действия непосредственно приложенного напряжения. Поэтому основной областью применения электростатических механизмов являются приборы, измеряющие напряжение — вольтметры.

Перемещение подвижной части во всех конструкциях электростатических механизмов связано с изменением емкости системы. Распространение получили два вида механизмов: изменение емкости в одних осуществляется за счет изменения активной площади электродов, а в других — за счет изменения расстояния между электродами. Первые применяются в щитовых и переносных вольтметрах на напряжения от десятков до сотен вольт, вторые — в щитовых киловольтметрах.

Устройство механизма с изменением активной площади электродов схематически показано на рис. 16.

Рис. 16 Устройство электростатического измерительного механизма

Неподвижная часть (неподвижный электрод) состоит из одной или нескольких камер 1, которые представляют две одинаковые металлические пластины, соединенные вместе и имеющие воздушный зазор. В воздушный зазор входит подвижный секторообразный электрод 2, укрепленный на оси 4. Электрод 2 и указатель 3, также укрепленный на оси 4, образуют подвижную часть.

Под действием подведенного к электродам напряжения U создаётся электрическое поле. Силы электрического поля стремятся повернуть подвижную часть так, чтобы энергия электрического поля была наибольшей, т. е. чтобы подвижный электрод втягивался в пространство между неподвижными электродами и поворачивал указатель.

Подвижная часть может быть, укреплена на опорах, растяжках или подвесе, а в качестве указателя кроме стрелки применяют также световой луч. Электроды изготовляются из алюминия.

В электростатических измерительных механизмах применяют большей частью магнитоиндукционные успокоители, реже — воздушные.

Уравнение преобразования для электростатического ИМ имеет следующий вид:

,(33)

где С — емкость между подвижным и неподвижным электродами.

Следовательно, угол поворота подвижной части — электростатического измерительного механизма пропорционален квадрату действующего значения напряжения и множителю dC/dб, т. е. между измеряемой величиной (напряжением) и углом отклонения нет прямо пропорциональной зависимости. Выбором соответствующей формы электродов, их размеров и взаимного расположения получают такую зависимость dC/dб, которая позволяет обеспечить практически равномерную шкалу, начиная от 15 до 100 % верхнего предела измерения.

Чувствительность электростатических механизмов мала. Для ее повышения подвижную часть укрепляют на растяжках или подвесе, применяют оптический световой отсчет, а также увеличивают емкость механизма, делая его многокамерным.

Вращающий момент электростатического механизма мал, это не позволяет сделать на его базе вольтметр с пределом измерения меньше 10В.

Собственное электрическое поле электростатических вольтметров незначительное, поэтому на работу приборов сильное влияние оказывают внешние электрические поля. Для уменьшения этого влияния приборы экранируют. Экраном может служить корпус прибора, если он металлический. Если корпус выполнен из пластмассы, то экраном служит металлическая фольга из немагнитного материала или алюминиевая краска, которой покрывается внутренняя поверхность корпуса. Экран соединяется с одним из электродов и заземляется.

На электростатические вольтметры почти не влияют температура, частота и форма кривой приложенного напряжения и внешние магнитные поля.

Собственное потребление мощности вольтметра на переменном токе мало, а при включении в цепь постоянного тока при установившемся режиме равно нулю (с точки зрения входного сопротивления такие вольтметры близки к идеальным).

Перечисленные свойства электростатических вольтметров обусловливают их применение в широком частотном диапазоне в маломощных цепях, а также в цепях высокого напряжения до сотен киловольт.

Принцип действия индукционных измерительных механизмов основан на взаимодействии переменных магнитных потоков электромагнитов и вихревых токов, индуктированных этими магнитными потоками в подвижной части, выполненной обычно в виде алюминиевого диска.

По числу потоков, пересекающих подвижную часть, измерительные механизмы могут быть однопоточными и многопоточными. Наибольшее распространение получили многопоточные механизмы, а именно — двухпоточные (рис. 17).

Переменные токи I1 и I2 протекающие по обмоткам электромагнитов 1 и 2 создают переменные магнитные потоки Ф1 и Ф2, смещенные по фазе на угол ш.

Переменные магнитные потоки Ф1 и Ф2, пересекая диск 3, индуктируют в нем (в соответствии с явлением электромагнитной индукции) э.д.с. Е1 и Е2, отстающие от своих потоков на 90є.

Рис. 17 Индукционный двухпоточный измерительный механизм:

а — устройство; б — векторная диаграмма; в — диск со следами потоков и контурами токов

Под действием наведенных э.д.с. в алюминиевом диске появляются вихревые токи I1, 2 и I2, 2.

От взаимодействия вихревого тока I2, 2 с магнитным потоком Ф1 и вихревого тока I1, 2 с магнитным потоком Ф2 создается вращающий момент, действующий на диск.

Можно показать, что значение для вращающего момента определяется выражением:

,(34)

где k — коэффициент, определяемый конструктивными параметрами;

f — частота переменного тока.

Из (34) видно, что вращающий момент достигает своего максимального значения, если сдвиг по фазе между потоками равен 90є, и зависит от частоты тока.

Индукционные счетчики электрической энергии

На рис. 18а схематично показано устройство одноэлементного индукционного счетчика, а на рис. 18б приведена упрощенная векторная диаграмма, поясняющая принцип работы счетчика.

Напряжение U, приложенное к обмотке напряжения, создает ток IU, имеющий угол сдвига фаз относительно напряжения U, близкий к 90є из-за большого реактивного сопротивления обмотки. Ток IU создает магнитный поток Ф в среднем стержне магнитопровода 1 (рис. 18а). Поток Ф делится на два потока: ФU и ФL.

Рабочий поток ФU пересекает диск 3 и замыкается через противополюс 4. Нерабочий поток ФL замыкается через боковые стержни магнитопровода 1 и непосредственного участия в создании вращающего момента не принимает. Потоки ФU и ФL отстают от тока IU на углы потерь бU и бL.

Угол бU > бL, так как поток пересекает диск 3 и проходит через противополюс 4, в котором возникают дополнительные потери.

Читайте также  Прибор для обнаружения скрытой проводки своими руками

Рис. 18а. Одноэлементный индукционный счетчик:

1 — трехстержневой магнитопровод с обмоткой цепи напряжения; 2 — двухстержневой магнитопровод с двумя последовательно соединенными токовыми обмотками; 3 — алюминиевый диск; 4 — противополюс из магнитомягкого материала; 5 — поводокиз магнитомягкого материала; 6 — постоянный магнит; 7 — короткозамкнутые витки; 8 — обмотка; 9 — счетный механизм; 10 и 11 — крючок и пластина с флажком из магнитомягкого материала

Рис. 18б. Векторная диаграмма индукционного счетчика

Ток I создает в магнитопроводе 2 магнитный поток ФI, который дважды пересекает диск 3 и проходит через нижнюю часть среднего стержня магнитопровода 1. Поток ФI отстает от тока I на угол бI. Таким образом, диск пересекает два не совпадающих в пространстве и имеющих фазовый сдвиг потока ФU и ФI. Возникающие при этом в диске вихревые токи, взаимодействуя с потоками, создают вращающий момент, и (34) в рассматриваемом случае принимает вид

(35)

При работе на линейном участке кривой намагничивания материалов магнитопроводов имеем

и ,

где ZU — полное сопротивление цепи напряжения.

Учитывая, что реактивное сопротивление цепи напряжения много больше активного, можно считать

где LU—индуктивность обмотки напряжения. Тогда

где

Подставив значения ФU и ФI в (35), получим

(36)

Анализируя (36), нетрудно видеть, что вращающий момент счетчика пропорционален активной мощности, если выполняется равенство sinш = cosц. Это возможно, если ш + ц = 90°. Для этого необходимо иметь угол в (рис. 18б) больше 90°. Значение угла в >90° обеспечивается наличием весьма существенного нерабочего потока ФL , а выполнение равенства ш + ц = 90° осуществляется изменением угла потерь бI. Значение угла бI зависит от числа коротко-замкнутых витков 7 (грубая регулировка) и сопротивления резистора 8 (плавная регулировка).

При выполнении равенства sinш = cosц выражение (36) принимает вид

(37)

Для создания тормозного момента и обеспечения равномерной угловой скорости диска при каждой данной нагрузке служит постоянный магнит 6. При пересечении вращающимся диском потока магнита 6 в диске наводится ЭДС, возникает ток, а следовательно, и тормозной момент МТ, пропорциональный угловой скорости диска:

(38)

Если пренебречь в первом приближении трением и тормозными моментами, возникающими при пересечении диском потоков ФU и ФI., то постоянная угловая скорость диска будет при равенстве моментов Мвр и МТ. Приравнивая (37) и (38), получаем

(39)

Равенство (39) можно представить следующим образом:

Интегрируя последнее равенство за какой-либо интервал времени от t1 до t

2, имеем

(40)

где W — активная энергия, учтенная счетчиком за время от t1до t2, N — число оборотов диска за тот же интервал времени; — постоянная счетчика.

Следовательно, для учета израсходованной энергии необходимо подсчитывать число оборотов диска, что осуществляется с помощью счетного механизма 9.

Источник: https://studbooks.net/1983139/matematika_himiya_fizika/elektrostaticheskie_izmeritelnye_mehanizmy_pribory

Электростатические приборы

Электростатические измерительные приборы

В основе электростатического прибора лежит электростатический измерительный механизм, состоящий из системы подвижных и неподвижных электродов, образующих электрическую емкость. В электростатических измерительных механизмах вращающий момент возникает в результате взаимодействия двух систем заряженных проводников, одна из которых является подвижной.

В данном механизме перемещение подвижной части приводит к изменению емкости системы. В настоящее время практическое применение нашли два вида измерительных механизмов: в первом изменяется активная площадь электродов (данная конструкция применяется в основном в вольтметрах на низкие напряжения), во втором — расстояние между электродами (эта конструкция используется в киловольтметрах). На рис. 4.

12 показан механизм с изменением активной площади электродов.

Рис. 4.12. Устройство электростатического механизма

Неподвижная часть ИМ состоит из одной или более камер 1, в воздушные зазоры которых свободно входят тонкие пластины 2 подвижной части. Подвижные пластины закреплены на оси 3 вместе со стрелкой 4. При подключении напряжения к электродам 1 и 2 под действием электростатических сил, подвижные пластины 2 втягиваются в воздушные зазоры камер 1. При этом стрелка перемешается по шкале 5. Угол поворота подвижной части находится из равенства вращающего и противодействующего моментов, возникающих в измерительном механизме. Постоянное напряжение U, приложенное к электродам 1 и 2, создает вращающий момент

МВР = (U2/2) (dC/da). (4.20)

Если противодействующий момент создается при помощи упругих элементов, то для установившегося равновесия можно записать уравнение преобразования электростатического измерительного механизма в виде

a = [U2/ (2W)](dC/da), (4.21)

где С — емкость между пластинами; U — измеряемое напряжение.

Из (4.21) следует, что угол отклонения подвижной части не зависит от полярности приложенного напряжения. В случае переменного напряжения угол отклонения подвижной части пропорционален квадрату действующего значения напряжения и выражается формулой (4.21).

Области применения, достоинства и недостатки

Основное применение электростатические приборы нашли для измерения напряжения в цепях постоянного и переменного токов. Выпускаются высоковольтные вольтметры на напряжения до 300 кВ, щитовые вольтметры на напряжения до 15 кВ с частотным диапазоном до 3 МГц классов точности 1,0 и 1,5. Есть вольтметры с частотным диапазоном до 35 МГц. Вольтметры на более низкие напряжения с пределами до 300 В имеют классы точности 0,05 и 0,1. Кроме этого их используют для измерения мощности, сопротивления, индуктивности и других величин.

Выполнение электростатических приборов с тремя электродами (электрометров) позволяет использовать их для измерения мощности и других величин.

Электростатические ваттметры применяются для измерения мощности переменного тока на частотах вплоть до нескольких мегагерц и при малых cosj. Класс точности электростатических ваттметров достигает 0,1-0,2.

Достоинствами электростатических приборов являются:

1) малое собственное потребление мощности, что объясняется малыми токами утечки и малыми диэлектрическими потерями в изоляции, малой емкостью измерительного механизма;

2) большой диапазон измеряемых напряжений;

3) возможность измерений на постоянном и на переменном токе;

4) независимость показаний от частоты в широком диапазоне и формы измеряемого напряжения;

Читайте также  Измерительные приборы для электрика

5) независимость показаний от внешних магнитных полей.

К недостаткам электростатических приборов можно отнести:

1) малую чувствительность по напряжению;

2) влияние внешних электростатических полей, что требует экранирование измерительного механизма;

3) неравномерную шкалу (при соответствующем выборе формы подвижных и неподвижных электродов можно получить практически равномерную шкалу на участке от 15-25 % до 100 % от ее номинального значения).

Погрешности электростатических приборов

Для электростатических приборов характерны следующие погрешности:

1) температурная;

2) частотная;

3) от контактной разности потенциалов;

4) от термоЭДС;

5) от поляризации диэлектрика

6) из-за влияния внешних электростатических полей и др.

Температурная погрешность электростатического прибора обусловлена изменениями упругости материала пружин, растяжек и емкости измерительного механизма при изменении температуры.

В приборах класса точности выше 0,5 для компенсации температурной погрешности используются различные конструктивные меры, например, крепление растяжек на термобиметаллических пластинах.

Частотная погрешность обусловлена резонансными явлениями в цепи прибора (это возникает из-за наличия собственной емкости прибора и индуктивности проводов) и изменением сопротивления проводов и растяжек

Погрешность от контактной разности потенциалов возникает из-за разности работ выхода электронов с поверхности электродов в диэлектрик. Уменьшение этой погрешности достигается применением специальной технологии обработки поверхности электродов (контактная разность потенциалов уменьшается до 20-50 мВ).

Погрешность от термоЭДС обусловлена разностью температур на концах проводников, выполняемых из разнородных материалов. Данная погрешность уменьшается при снижении перепада температур в объеме измерительного механизма и выбором материалов проводников.

Погрешность от поляризации диэлектрика появляется вследствие возникновения ЭДС, обусловленной процессом поляризации. Уменьшение погрешности от поляризации достигается выбором диэлектрика с малым значением диэлектрической проницаемости и экранированием диэлектрика от подвижной пластины.

https://www.youtube.com/watch?v=bOFVBNCGXUo

Для уменьшения влияния электростатических полей приборы экранируются. Экран соединяется с одним из зажимов прибора и заземляется.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник: https://studopedia.ru/1_126610_elektrostaticheskie-pribori.html

Измерительный механизм

Вращающий момент в электростатических механизмах возникает в результате взаимодействия двух систем заряженных проводников, одна из которых является подвижной.

Устройство одного из видов электростатических измерительных механизмов с изменяющейся активной площадью пластин показано на рис. 5-22, где 1 — система неподвижных металлических пластин; 2 — зеркало; 3 — растяжки для создания противодействующего момента и подвода напряжения к подвижным пластинам; 4 — система подвижных металлических пластин.

Если к неподвижным и подвижным пластинам приложить напряжение, то они окажутся заряженными противоположными по знаку зарядами, в результате чего подвижные пластины будут притягиваться к неподвижным, т. е. будут стремиться втянуться между неподвижными. Вращающий момент

где — энергия электростатического поля системы заряженных пластин; С — электрическая емкость между подвижными и неподвижными пластинами; и — напряжение между подвижными и неподвижными пластинами.

Если напряжение постоянное, то вращающий момент

Если то мгновенный вращающий момент

Таким образом, вращающий момент имеет постоянную и гармоническую составляющие. Отклонение подвижной части обычно применяемого электростатического измерительного механизма под действием переменного напряжения промышленной и более высокой частоты определяется постоянной составляющей момента, которая может быть записана в таком виде:

Рис. 5-22. Устройство электростатического измерительного механизма

Рис. 5-23. Схема электростатического вольтметра

где — действующее напряжение.

При искаженной форме напряжения вращающий момент

где — квадрат искаженного по форме действующего напряжения; постоянная и гармонические составляющие приложенного напряжения.

Если противодействующий момент создается упругими элементами, то угол поворота подвижной части

Из выражения (5-24) следует, что зависимость угла отклонения подвижной части от напряжения нелинейна и что поворот подвижной части одинаков как при постоянном напряжении, так и при напряжении переменного тока, имеющем действующее значение, равное значению постоянного напряжения. Линейную зависимость угла отклонения а от напряжения (для значительной части диапазона измерений) получают, изготовляя подвижные пластины специальной формы, при которой является требуемой функцией а.

Следующие особенности электростатических измерительных механизмов придают электростатическим приборам положительные свойства. Электростатические измерительные механизмы

имеют малое собственное потребление мощности от измеряемой цепи; на постоянном токе это потребление равно нулю. На эти механизмы малое влияние оказывают температура окружающей среды, частота и форма измеряемого напряжения, отсутствует влияние магнитных полей. К достоинствам следует отнести возможность изготовления вольтметров для высоких напряжений до сотен киловольт без громоздких, дорогих и потребляющих большую мощность добавочных резисторов и измерительных трансформаторов.

Однако электростатические измерительные механизмы имеют малую чувствительность и на них сильно влияют внешние электростатические поля. Для защиты от внешних электростатических полей применяют металлические экраны.

Вольтметры

Основой электростатических вольтметров является электростатический измерительный механизм, входной величиной которого является напряжение. Поэтому измеряемое вольтметром напряжение непосредственно подается на измерительный механизм. Вольтметры на разные пределы измерений имеют разные конструкции измерительного механизма. У вольтметров на малые и средние напряжения воздушный зазор между пластинами очень мал, поэтому возникает опасность короткого замыкания пластин, а следовательно, и источника измеряемого напряжения при случайных ударах, тряске и т.

Для исключения этого внутрь вольтметра встраивается защитный резистор и прибор включается в цепь посредством зажимов (рис. 5-23). При измерении напряжений повышенной частоты (сотни килогерц) защитный резистор во избежание дополнительной погрешности отключается путем включения прибора через зажимы 1 и Э (экран). При измерениях в несимметричных цепях, особенно при повышенных частотах, заземляющий провод обязательно подключается к зажиму, соединенному с внутренним экраном прибора (зажимы Э или 2).

Для уменьшения дополнительной погрешности при измерениях в цепях высокой частоты длина проводов должна быть минимальной.

Шкала электростатических вольтметров в пределах 25— 100 % обычно равномерна, что достигается подбором формы подвижных пластин.

Расширение пределов измерений электростатических вольтметров при измерении переменного напряжения осуществляют включением последовательно с вольтметром, имеющим собственную емкость С в, добавочного конденсатора или использованием емкостного делителя, состоящего из конденсаторов известной емкости

В первом случае напряжение на вольтметре определяется выражением Зависимость емкости от

Читайте также  Прибор для прожига кабеля

угла поворота подвижной части приводит к дополнительной погрешности измерений.

При использовании емкостного делителя где — емкость конденсатора, параллельно которому подключен вольтметр. Если то коэффициент деления окажется практически постоянным для всех значений измеряемого напряжения.

Расширение пределов измерений электростатических вольтметров на постоянном токе осуществляют с помощью резистивных делителей напряжения.

В настоящее время промышленность выпускает несколько типов электростатических вольтметров с верхними пределами измерений от 30 В до классов точности 0,5; 1,0; 1,5 на частотный диапазон до 14 МГц. Потребление мощности на постоянном токе очень мало и определяется несовершенством изоляции. Входное сопротивление электростатических вольтметров достигает Ом. Потребление мощности при измерении в цепях переменного тока зависит от емкости измерительного механизма и частоты измеряемого напряжения.

На основе электростатических электрометров могут быть построены ваттметры для измерения мощности в широком диапазоне частот токов и напряжений с искаженной формой кривой, для измерения мощности при малом коэффициенте мощности

Источник: http://scask.ru/p_book_metr.php?id=36

Электростатические измерительные приборы

Электростатические измерительные приборы

Принцип действия электростатическогоизмерительного механизма основан навзаимодействии сил, возникающих междудвумя разнозаряженными пластинами.

Схемы механизмов различных конструкцийпоказаны на рисунке. На рисунке априведена схема с изменяющейся площадьюэлектродов, а на рисунке б- с изменяющимсярасстоянием между электродами.

Вращающий момент в приборахэлектростатической системы определяетсяуравнением:

.

При работе измерительного механизмана переменном напряжении вращающиймомент определяется как:

.

С- емкость между подвижным и неподвижнымэлектродами.

Уравнение шкалы прибора имеет вид:

.

Достоинства электростатическихприборов.

Приборы электростатического типа имеютвысокое входное сопротивление, малую,но переменную входную емкость, малуюмощность самопотребления, широкийчастотный диапазон. Данные приборымогут использоваться в цепях переменногои постоянного тока. Показания приборовсоответствуют среднеквадратическомузначению измеряемой величины, и показанияне зависят от формы кривой измеряемогосигнала.

Недостатки электростатическихприборов.

Приборы имеют квадратичную шкалу, малуючувствительность из-за слабогоэлектростатического поля и невысокуюточность. Кроме того, приборы требуютприменения экрана и не исключаютвозможность электрического пробоя.

Ферродинамические измерительные приборы

Ферродинамическими называются приборы,у которых неподвижная катушкаэлектродинамического механизма намотанана магнитопроводе. Это защищает отвнешних электромагнитных полей и создаетбольший вращающий момент.

Принцип действия ферродинамическогомеханизма следующий:

Радиальное в воздушном зазоре магнитноеполе неподвижной катушки, взаимодействуяс полем подвижной катушки, создаетвращающий момент, мгновенное значениекоторого равно:

Sп,nп,iп- соответственноплощадь, число витков и мгновенноезначение тока в подвижной катушке.

В(t)- мгновенное значение магнитнойиндукции в воздушном зазоре.

Ток в неподвижной катушке определяетсякак:

.

Среднее значение вращающего моментаза период будет равно:

.

Механизм рассчитывается таким образом,чтобы рабочий участок изменения индукциина кривой намагничивания был линеен.С учетом этого можно записать:

B=KBIн.

КB- коэффициент пропорциональности.

Принимая во внимание вышесказанное,уравнение для вращающего момента можетбыть записано как:

Уравнение шкалы прибора:

Если принять, что чувствительностьприбора равна:

Уравнение шкалы прибора:

.

Достоинства электродинамическихприборов.

К достоинствам приборов данного типаотносятся: независимость от внешнихмагнитных полей, достаточно высокая, всравнении с приборами электродинамическойсистемы, чувствительность и малоепотребление мощности.

В цепях синусоидального тока показанияприборов электродинамической системыпропорциональны действующим значениямизмеряемых величин.

Индукционные измерительные приборы

Счетчики электрической энергии.

На основе индукционного измерительногомеханизма  выполняются, как правило,счетчики электрической энергии.Устройство и векторная диаграмма прибораиндукционной системы показаны нарисунке:

Механизм состоит из двух индуктороввыполненных в виде стержневого иП-образного индукторов, между которыминаходится подвижный неферромагнитный(алюминиевый) диск. На индукторах намотаныобмотки, по которым протекают соответственнотоки I1и I2, возбуждающиемагнитные потоки Ф1и Ф2. Сосью диска связан счетный механизм,который считает число оборотов диска.Для предотвращения холостого вращениядиска (для предотвращения самохода) внепосредственной близости от негоукреплен постоянный магнит (тормозноймагнит). Принцип действия прибораследующий:

При подключении прибора в сеть переменноготока токи I1и I2возбуждаютмагнитные потоки Ф1и Ф2,которые совпадают по фазе с соответствующимитоками (см. векторную диаграмму). Магнитныепотоки, пересекая плоскость диска,индуцируют в нем переменные Э.Д.С. Е1и Е2которые отстают от своихпотоков на угол.Под действием этих Э.Д.С. в диске возникаютдва вихревых тока Iд1и Iд2совпадающих по фазе с соответствующимиЭ.Д.С. (сопротивление диска считаем чистоактивным).

В результате втягивания контура токаIд1потоком Ф2и выталкиванияконтура тока Iд2потоком Ф1,возникают два противоположно-направленныхмомента, действующих на диск. Их мгновенныезначения:

к1и к2- коэффициентыпропорциональности.

Уравнения для магнитных потоков можнозаписать как:

Вихревые токи, наводимые в дискесоответствующими потоками, будутопределяться как:

Среднее значение моментов можнорассчитать по формулам:

Так как ,ауравнениедля суммарного вращающего момента,действующего на диск, будет равно:

Токи, наводимые в диске, могут бытьопределены как:

и.

f- частота питающий цепи, к3 и к4- коэффициентыпропорциональности.

С учетом этого:

или:

;

где К=k1k4+k2k3.

Максимальный вращающий момент достигаетсяпри .

Для создания тормозного момента иобеспечения равномерного вращениядиска в конструкции предусмотренпостоянный тормозной магнит.

В результате взаимодействия поля магнитаи вращения диска, возникает вихревойток:

.

w- угловая скорость вращения диска, к5-коэффициент пропорциональности.

Взаимодействие iв с Фп вызывает тормозноймомент, равный:

или.

Кт=К5К6.

Достоинства приборов индукционнойсистемы.

Приборы имеют большой вращающий момент,мало подвержены влиянию внешних магнитныхполей и имеют большую перегрузочнуюспособность.

Недостатки приборов индукционнойсистемы.

К недостаткам следует отнести невысокуюточность, большое самопотребление,зависимость показаний от частоты итемпературы.

Однофазный счетчик электрическойэнергии.

Если катушку 1 включить параллельноисточнику энергии, а катушку 2последовательно потребителю, тогда:

или:

где kвр=kUkI.

Из векторной диаграммы видно, что при.

Тогда можно записать:

.

При неизменной мощности нагрузки Р,вращающий и тормозной моменты равныдруг другу.

Мвр=Мт. Поэтому можнозаписать:

,или.Если это равенство представить в виде:,то после интегрирования за промежутоквремени от t1до t2получим:

.

-постоянная прибора; N- число оборотовза время t=t2-t1

Величина, называемая постоянной счетчика,определяется следующим выражением:

.

Величина, называемая номинальнойпостоянной счетчика, определяется как:

.

k- передаточное число счетчика – числооборотов на единицу энергии.

Погрешность счетчика, обусловленнаятрением оси в опорах и другими неучтеннымифакторами, рассчитывается по формуле:

.

Однофазные счетчики выпускают на частоты50 и 60 Гц, на рабочий ток до 40 А и нанапряжения 110, 120, 127, 220, 230, 240 и 250 В. Классыточности счетчиков ниже 1.

Совокупность двух или трех однофазныхизмерительных механизмов образуюттрехфазный счетчик.

Промышленностью выпускаются счетчикитипов:

Счетчики активной энергии – СА 3- длятрех проводных цепей и СА 4 для четырехпроводных цепей.

Счетчики реактивной энергии – СР 3 длятрех проводных цепей и СР 4 для четырехпроводных цепей.

Счетчики реактивной энергии дляоднофазных цепей не выпускаются.

Источник: https://studfile.net/preview/1732525/page:4/