VI) Индукционные измерительные механизмы

В индукционном измерительном механизме вращающий момент обеспечивается взаимодействием магнитных потоков, создаваемых специальными катушками с ферромагнитными сердечниками, и вихревых токов, индуцируемых в проводящем диске. Зависимость показаний индукционного измерительного механизма от колебаний частоты, токов возбуждения, температуры окружающей среды ограничивает применение данного измерительного механизма.

Применение: самопишущие приборы; частотомеры; счётчики электрической энергии.

Рассмотрим принцип действия измерительного механизма на примере счетчика электрической энергии.

1, 5 - ферромагнитные сердечники с обмотками; 2 - счётный механизм;

3 - постоянный магнит; 4 - алюминиевый диск, расположенный на оси.

Условное обозначение

Под воздействием переменных магнитных полей сердечников с обмотками в диске индуцируются вихревые токи, а за счёт взаимодействия этих токов с полями, создаваемыми сердечниками, создается вращающий момент М_ВР.

М_ВР=К₁IUcosφ=K₁P,

где К₁ – постоянный коэффициент, зависящий от конструкции механизма; I,U – действующее значение тока и напряжения в нагрузке R_Н; cosφ – угол сдвига фазы между векторами тока и напряжения; P – мощность.

Тормозной момент Mт, действующий на диск возникает в результате взаимодействия постоянного поля магнита 3 и вихревых токов, индуцируемых в диске в процессе вращения в поле магнита 3.

Тормозной момент равен:

К₂ – постоянный коэффициент; α – угол поворота диска.

Тормозной момент пропорционален частоте вращения диска .

При неизменной активной мощности потребляемой нагрузкой вращающий и тормозной моменты равны между собой, т.е.: Мвр=Мт, откуда

K₁· U · I cosα= K₂· d α/ dt

Число оборотов диска N за время Δ t измерения энергии определяется интегралом по времени от частоты вращения диска , т.е.

, где – постоянная счетчика, Wэ – энергия, прошедшая через счетчик за интервал времени Δ t.

, А – передаточное число измерительного механизма.

Значения А и Сн зависят только от конструкции счетного механизма и для данного счетчика остаются неизменными.

На самом деле количество электричества, проходящее через нагрузку за один оборот диска, зависит от внешних условий и тока нагрузки и характеризуется действительной постоянной С_д.

Значение С_д определяется экспериментально. Для этого определяют действительную израсходованную энергию, измеряя потребляемую мощность за определенное время

W_д=Pt=C_дN, .

Разница между С_д и С_н – причина относительной погрешности механизма.

Передаточное число А указывается на щитке счетчика.

Важным параметром счетчика является порог чувствительности – это минимальная нагрузка, выражаемая в процентах от номинальной, при которой начинается постоянное вращение диска. Наряду с этим счетчик не должен иметь самоход диска при разомкнутой токовой цепи и изменении питающего напряжения в пределах 220 В ± 10 %.

Счетчики активной энергии выпускаются классов точности 0,5; 1; 2,0; 2,5.

Порог чувствительности не должен превышать 0,4% для класса 0,5 и 0,5% для классов 1; 2,0; 2,5.

Применение: измерение электрической энергии в однофазных и трехфазных цепях.

Далее рассмотрим группу электромеханических приборов с преобразователями.

Лекция №7

Поиск по сайту: