Главная ->  Области применения постоянного тока 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 [ 43 ] 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91

МУ)лри Iy-б тсж прлемннка /р = 0, Послелпее осуществляется путем воздейстаня на резистор г.

Для регул и р он ан и я тока, напряжения или мопшости зрслфаэных приемников используются трехфазные МУ либо три однофазных. Трехфазные или однофазные МУ, соелиияемые по трехфазным схемам, MOiyr RMiiib ныход также и на постоянном токе.

Расположение магнитопроводов и ибмоюк одного т ihuub ipcx-фазного МУ показано на рис. 6.54. Каждая фаза трехфазного МУ имеет два магнитопровода, на которых размешены рабочие обмотки. Для улучшения охлаждения рабочая обмотка, расположенная на каждом магнитопроводе. разбита на лвс секции, размешенные в двух стержнях магнитопровода. Обмотки управления различно! о назначения охватывают шесть стержней магнитопроЕодов всех фаз.

Глава седьмая

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ И ПРИБОРЫ

Для наблюдения за режимом работы ааектрооборуовшшя и учета электроэнергии, вырабатываемой генераторами и по-1реб.1яемой приемниками п электрические цеци включаю! различные измерительные приборы. Эти приборы измеряют ток, напряжеайе, мощность, совф, частоту, :злектрическую эпергию и г. д. Некоторые элсктроизмершельпые приборы применяют для определения состояния электрооборудования (контроль изоляции, измеретгае сопротивлений).

Приборы для электрических измерений отличаются высокой чувствительностью, большой гошосгыо, простотой и надежностью. Благодаря этому электроизмерительные приборы и настоящее время используют для измерения многих неэлектрических величин (например, измерения деформации изделия, его толщины, температуры и т. п.), для контроля и автоматизации различных производственных процессов, а также при экспериментальных исследованиях в различных отраслях науки н техники.

7J. СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ НЕПОСРЕДСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ

В электротехнической практике наиболее широкое распространение получили измерительные приборы непосредственной оценки (прямого отсчета).

В электроизмерительном приборе этого типа независимо от назначения и принципа действия имеются электрические цепи и измерггтельный механизм. В простейшем приборе, например


Рис. 7.1. Устройство злегтронз-мерительного прибора магнито-члектри ческой системы

в a.mcpмcтpc, катушка его включается последовательно в ветвь электрической цепи, 1де необходимо измерить ток. В более июжных приборах измерительные цепи содержат кроме кату-шек конденсаторы, резисторы и т. п.

Измерительный механизм прибора имеет подвижную часть, каждому положению которой соответствует определенное зпачеггне измеряемой величины. С подвижной частью связаны стрелка нли другое указательное устройство (световой яуч, цифровой счетпый механизм). Перемещение подвижной части йзмеризельного механизма происходит в результате взаимодействия мапштньлх (или электрических) полей в приборе. Эю взаимодействие создает вращающий момент М р, зависящий от значения измеряемой величины.

Вращающий момент должен быть уравновешен для юю, чтобы подвижная часть вместе со стрелкой занимала определенное положение, соответствующее значению измеряемой величины, В больпшнстве случаев противодействующий момент .W,iP в электроизмерительных приборах создается механическими элементами (пружины, растяжки и др.). Значение этого момента пропорционально углу закручивания пружтаы. При уста-новишпемся отклонении /Vfдр - М.

Чтобы подвижная часть прибора после внезапного нарушения равновесия мо.мепюв, вызванною HJMeiiej/eeM измеряемой величины, без Еолебанйй заняла новое положение, электроизмерительные приборы обычно снабжаются успокоителями (демпферами).

По принципу действия различают следующие системы электроизмерительных приборов: магпитоэлектрттческую. электромагнитную, электродинамическ>то, индукционную и др.

7.1.1. IVlBmHTOjjieKTpHiecKaii cncieMu. Принцип действия магнитоэлектрических приборов основан иа взаимодействии магнитного попя постоянного маггшта и обмотки с током. В воздушном зазоре 1 (рис. 7.1) между неподвижным стальным



етлиилром 2 и полюсными наконечниками NS неподвижного постоянного магнита расположена алюминиевая рамка с обмоткой 3, состоящей из w витков изолированной проволоки.

Рамка жестко соединена с двумя полуосями О и О, которые своими концами опираются о подшипники. На полуоси О закреплены указательная стрелка 4 и две спиральные пружинки 5 н 5, через которые к катушке подводится измеряемый ток /, противовесы 6. Полюсные наконечники NS и стальной цилиндр 2 обеспечивают в зазоре 1 равномерное радиальное магнитное поле с индукцией В. В результате взаимодействия магнитного поля с током в проводниках обмоткн 3 создаеюя вращающий момент. Рамка с обмоткой при этом поворачивается и стрелка отклоняется иа угол а. Электромв! нитная сила F, действующая на обмотку, равна Fj==wBll.

Вращакмций момент, создаваемый силой F,

Mp = F,J = wBlld = CJ

где d и i - ширина и длина рамки (обмотки); с, - коэффициент, зависящий от числа витков w, размеров обмотки и магнитной индукции в.

Повороту рамкн противодействуют спиральные пружинки 5 и 5\ создающие противодействующий момент, пропорциональный углу закручивания а:

где - коэффициент, зависящий от жесткости пружинок.

Стрелка устанавливается иа определенном делении шкалы при равенстве моментов Мр = Мр. т. е. когда С,/ = С20(.

Угол поворота стрелки

а = 1/ = С/

В приборах магнитоэлектрической системы успокоение (Демпфирование) стрелки происходит благодаря тому, что при перемещении алюминиевой рамкн в матитном поле постоянного магнита NS в ней индуктфуются вихревые токи. В результате взаимодействия этих токов с магнитным полете! возникает момент, действующий на рамку в направлении, противоположном ее перемещению, что и приводит к быстрому успокоению колебаний рамки.

Измерительные приборы ма1ни10лек1рической системы находят применение также прн измерениях в цепях переменного тока. При : том в цепь подвижной катушки включают преобразователи перемен-1шг0 тока в постоянный или пульсирующий ток. Наибольшее распространение получили выпрямительная и терм оэлеш-ри ческа я системы.

На рис. 7.2, й показана принципиальная схема для измерения переменного тока прибором выпрямительной системы.

Измерительный прибор включен в диагональ АЯ моста, собранного из четырех выпрямительных полупроводниковых элементов. При переменном токе в диагонали АВ возникает пульсирующий ток, не меняющий своего направления. Этот ток, взаимодействуя с магнитным полем постоянного магнита, создает изменяющийся по значению, ио действующий в одном направлшин вращающий моклент, пропорцио-на.1ьный току /.

Отклонение стрелки прибора пропорционально среднему значению вращающего момента за период, а следовательно, среднему значению тока. Если в цепи действует синусоидальный ток, то шкалу прибора можно отградуировать в действующих значениях тока, поскольку между средним и действующим значениями тока существует опреде--icHHoe соотношение. При отклонении формы кривой тока от синусоиды правилыюе измерение действующих значений при указанной выше градуировке шкалы оказывается невозможным.

В приборах термоэлектрической системы в качестве преобразователя используется термопара j. Измерительный при-

пропорцнонален току. Следовательно, у приборов магнитоэлектрической системы шкала равномерная, что является их достоинством.

Направление вращающего момента (определяемое правилом левой руки) изменяется при изменении направления тока. При включении прибора магнитоэлектрической системы в цепь переменного тока на катушку действуют быстро изменяющиеся по значению и направлению механические силы, среднее значение которых равно нулю. В результате стрелка прибора не будет отклоняться от нулевого положения. Поэтому эти приборы нельзя применять иепосредсгвеиио для измерений в цепях переменного тока.


Рис. 7.2. Схемы включения магнитоэлектрических приборов выпрямительной (а) и термоэлектрической (б) систем в цепь переменного тока



бор 2 соедини со свпоолличн коышпси тср\ 1ггарЕ4ч а рабочие конды, образующие ее горючий спай, ивфеиаютйи вж-pseiMiJM током ировононюго нагре1 1ь-льг[огл шемента J {рис. 7.2, f>},

Ко.шчссгво теи-цтгн Q, вьие-яимои в пагреязтеле. орояОр-иноиальла квамрату эействующе! о зиачет1ия тона. Темкрзтура нагрева !орячего спая термоиз№1 и сс ЭДС ваяолттся ъ ирж-мой зависи-чости от Q. В связи с Э1им сзтклоиенке стжлжн иэ-мерит(Г.1ьио1о гтриборя. прооорциона.ыгое ЭДС rejtoitapbi, тлкнсе находится в 1}рт>1тй rtaBHCUSfociu от ква.тратэ действую гтето эн< ченин тика.

Вольтметры и a.wncp>fCTpw вътпрямт&гьпон и термоолех-ip№Tcchoir системы применяются д.1я измерений в цепях. переметгого тока как нромыЕнленыыБ juk и повпттенных частот.

Дос10и]к.тна приборов MSiштохчектряческои системы: юч-FOCTb иокйзаний, малая чувсишттаыюсп. к посторошиш маг-ттитньш полям, 1бсзпапггельное №>!рс&1С1гис нпеости, рйвно-мсртюсть игеалы. К недсчггаткам следует oihccth тжобюдичюсть грименення cntaHajibrnrx преобразотаттен при шмерекнях в цепях перемевною гока и чъствтслысостп к перегруз&ам (joiEKiie токопроБодяшис пружинки 5 и И1 фосфорис1ой бронзы при перегрузках ышрсваютсэ и нзмсыяшт свои упругие CBOiifa}.

7,lJ. >леЕтромаПвгпЕ11я cnCTCWi. lipKHKHia докггвия гиъск-тромагншпых првборов ucicoBftij па 1ггягиранни сга.1Ьл01 о ctp-лсч1тика п неподвижную обмотку с тотго**. Т[еподвьжпый jsic-МСИ1 [1риборл - обмотка 1, выполнлгпая т тпшнроваыной upoHO.iuKu. иЕисЕочштся й 3(лект ЕШче1.т£.ую цспк (рис. 7J).

Подвижный yjKbicirr - еталъми сердечник 2. имеюсцнй форму лепестка, - эксцентрично укреплен на оси О. С птой же осью жестко сосдинелы указательная стрелка 3, спиральная пружинка 4. обеспечивающая противодейпвуюшнй момент и порпень 5 ycnoiioiije.ifl. Ток I в витках обм1к11 1 образует маг1тит г>1Й TfOTOK, cepje4HHK 2 wajwarH ичимется н этшивается в о&мотку. При этом ось О ловора.чивяетс!Г в стрелка прибора отыюняс! ся па >тол

MaiHHtHaa нидукпия В в сердечнике (ври отсутствии насыщения) проиорцнональпа току обмотки. Сила F, с которой сердечник птягипается в обмогку, зависит от тоа н магнитной индукции В в сердечнике. Приближенно можно принять что сила F. а t-т JOвaгcлl.тfo. И СнЗс.ювлснрый ею вращаютсттгй Моменг пропорциональны квадрату гокы в катушке:

Противодсйств>тщий момент, уравновешивающий вра-щдюпщй момент, пропорционален углу 0L В сяязи с зтим угол отклонспш стрелки находится в квадратичан>й завысн-\tocTH пт тока; шкала прибора оказывается нераввомерыой.

Для уенокоенил цодвнжн4>й час1и прибора обычно применяют возлупшыи демпфер. Он состоит нл пилиндра 6 и.плршпя 5 1UT0K которого укреплен па пси о. Сопротивление воздуха! оказываемое тгСремещенИю

порш1тя в цилиндре, обеспечивает быстрое успокоение стрелки.

Достоииства приборе элек-трвтагнитноА системы: простота конструкции, нригодиость для измерения в цсоил пОСЮЯы-

EJOJ о и переменного гока, яадежност!. в эксплуата1ии. К нсдосгат-нам относятся nqraBTioMcpiiocrb шкалы, влияние посторонние магнитных ттолсй на точность покизаннй. Послецшее обусловлено тем, что магнигное поле обмотки pacouflosaia в воздушной


Рис. 7.3. Устройство [j.ffiKipi]-измсритс.тыюго прибора sjjcfi-тромагнитийй системы

среде и поэтому tio мщнигная ныкцкя J

Для хяа&лапмв ялонвнж логороннил магнитных jwcn м иет?-тор(.г\ щтборая на леи индвижногй члсти (рис. 7.4 jxpcHKHU даа одв-ТЕакопыж сердсчнии, кяждыв из которых размапш в маттэяом jiojjt: со1)Т1цп1:тю11(ЁЙ обмопси itu 2), которые иключеанл между собой по-слсловатслыю. Нахцмвленвс яамогчн убчогок яыпмммо так, что нх MaiHHiHue иляя и яаправлиш в протиБоволожные сг(>рины, .Монспгы, стланные магвичьгми chuimmh ке1ж;[(>й обмотки, действуют на [Jtb ccHJUudc? \fi + !щг ~ av Лоси>р4тнее Maj кигкос iksjjc Фр ослабляет поток Ф i]o усиливает поток результате оий ьраиающнй .мсзмйнч- М tMjjaeiСЯ нензмениЬЕМ и завнсш от нзме-рнсмсю ткл I. ТТр>1{)ры т-кон hzoHClpJKLEM Ha3blbaK>iCj.J ao-ja[ii4e-zsTHMH. Ил9 умснынснш [lorpciiiHCdJf н:1исфекмй. hh{>cumiih n<K:i£jp{>H-н*тми гаанлишии ПОЛЯМИ, ис10тор±4с приборы :*крлн11руют, иоме1чая ПК в ст[1.1ьныс jtt>pjijca.

7.1.3. ЭлектродншАшчесжая етстемл. Приборы тгой свстешл (рис. 7.5,ы) состоя И1 двух обмотог: аепддаижноя 1 я подвижной 2. Подмгжная o&MoTi:a yxpeiuKaia па оои ОО и рлсоояоже-

Buyipu иеиодяижиой обмопш. На оси ОО аодвкжясЛ об-



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 [ 43 ] 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91