Buderus-trade.ru

Теплотехника Будерус
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Погрешности магнитоэлектрических приборов

Погрешности магнитоэлектрических приборов

Одной из основных причин возникновения погрешности является отклонение температуры от градуировочной (температурная погрешность). При повышении температуры уменьшаются магнитная индукция в рабочем зазоре (индукция уменьшается примерно на 0,2 % на 10 0 С) и удельный противодействующий момент (удельный противодействующий момент уменьшается примерно на 0,2-0,4 % на 10 0 С), увеличивается электрическое сопротивление обмотки рамки и токоподводов (пружинок или растяжек).

Следует отметить, что при уменьшении магнитной индукции показания магнитоэлектрического прибора уменьшаются, а при уменьшении удельного противодействующего момента показания увеличиваются. Таким образом, эти два фактора взаимно компенсируют друг друга.

Для уменьшения температурной погрешности, обусловленной изменением электрического сопротивления обмотки рамки и растяжек (или пружинок), в магнитоэлектрических приборах применяются различные схемные решения, например, включение последовательно с рамкой добавочного сопротивления с малым температурным коэффициентом сопротивления. Подобная схема компенсации позволяет уменьшить температурную погрешность магнитоэлектрических вольтметров до значений, соответствующих классу точности 0,1.

Достоинства приборов магнитоэлектрической системы: точность показаний, малая чувствительность к посторонним магнитным полям, незначительное потребление мощности, равномерность шкалы. К недостаткам следует отнести необходимость применения специальных преобразователей при измерениях в цепях переменного тока и чувствительность к перегрузкам (тонкие токопроводящие пружинки 5 и 5′ из фосфористой бронзы при перегрузках нагреваются и изменяют свои упругие свойства).

Учет активной энергии в однофазных цепях переменного тока однофазным индукционным счетчиком энергии типа СО . Схема включения счетчика с нормальным и расширенным по току и напряжению пределами измерений. Характеристики счетчика: постоянная счетчика, передаточное число, чувствительность. Количество первичной энергии, учтенное счетчиком, включенным через измерительные трансформаторы тока и напряжения

Одноэлементный индукционный счетчик используется для учета активной энергии в однофазных цепях переменного тока (в России учет реактивной энергии в однофазных цепях переменного тока в виду малости реактивной нагрузки не производится).

В технической литературе электрические счетчики, предназначенные для учета энергии в однофазных цепях переменного тока, называют однофазными счетчиками.

Изобретенный Феррариусом в 1884 г. электромеханический счетчик активной электроэнергии индукционного типа до сих пор занимает доминирующее положение в системе учета потребления электроэнергии. В результате производства таких счетчиков в течение ста с лишним лет в огромных масштабах их конструкция и технология производства отработаны в мельчайших деталях. В настоящее время это совершенный прибор с длительным сроком эксплуатации и с относительно низкой стоимостью.

В качестве вращающего элемента однофазного счетчика используется индукционный измерительный механизм. Принцип действия механизма основан на взаимодействии двух или нескольких переменных магнитных потоков с токами, индуцированными ими в подвижном алюминиевом диске. Можно показать, что возникающий в индукционном измерительном механизме вращающий момент М равен:

где Ф1 и Ф2 — потоки, пересекающие алюминиевый диск; f — частота изменения потоков Ф1 и Ф2; ψ- угол фазового сдвига между потоками Ф1 и Ф2.

Анализируя выражение, следует отметить, что:

1) для создания вращающего момента необходимо не менее двух переменных потоков или двух составляющих одного потока, имеющих фазовый сдвиг и смещенных в пространстве;

2) вращающий момент достигает своего максимального значения, когда фазовый сдвиг между потоками Ф1 и Ф2 равен 90° (sin ψ) = 1);

3) вращающий момент зависит от частоты изменения потоков Ф1 и Ф2.

Погрешности магнитоэлектрических приборов - №1 - открытая онлайн библиотекаРассмотрим принцип работы и устройство однофазного индукционного счетчика. На рис. 13.1схематично показано устройство широко распространенного индукционного счетчика типа СО (счетчик однофазный).

Состав счетчика: 1- трехстержневоймагнитопровод с обмоткой цепи напряжения; 2 — П-образный магнитопровод с двумя последовательно соединенными токовыми обмотками; 3 — алюминиевый диск, жестко укрепленный на оси подвижной части; 4 — противополюс из магнитомягкого материала; 5 — стальной поводок для создания и регулировки компенсационного момента; 6 — постоянный магнит для создания тормозного момента; 7 — корот-козамкнутые витки; 8 — обмотка, замкнутая на проволочный резистор 9 с регулируемым сопротивлением; 10 — стальной крючок; 11 — пластина с флажком, выполненные из магнитомягкого материала; 12 — счетный механизм; 18 — перемычка для изменения сопротивления резистора 9.

Для учета числа оборотов диска в счетчиках устанавливается счетный механизм 12. Число оборотов диска счетчика, приходящееся на единицу учитываемой счетчиком энергии, называют передаточным числом счетчика. Передаточное число счетчика указывается на щитке счетчика. Например:

1 кВт-ч = 2000 оборотов диска.

Величина, обратная передаточному числу счетчика, т. е. энергия, учитываемая счетчиком за один оборот диска, называется номинальной постоянной счетчика Сном. Для счетчика с указанным выше передаточным числом номинальная постоянная Сном определяется следующим образом:

Сном = 3600х1000/2000 = 1800 Вт-с/оборот.

Зная Сном и число оборотов диска счетчика за данный интервал времени, нетрудно определить учтенную счетчиком за этот интервал времени энергию:

Существенное влияние на правильность показаний счетчика при малых нагрузках (при малом значении тока I) оказывает момент трения в счетном механизме и опорах подвижной части счетчика. Очевидно, что момент трения, действующий навстречу вращающему моменту, будет уменьшать угловую скорость диска и учтенная счетчиком энергия будет меньше израсходованной. Для уменьшения погрешности счетчика от действия момента трения с помощью специальных приспособлений во всех типах счетчиков создают дополнительный вращающий момент. Этот момент называют компенсационным моментом. Наибольшее распространение получили три способа создания компенсационного момента:

1) с помощью винта из магнитомягкого материала, ввернутого в противополюс под диском счетчика;

Читайте так же:
Счетчик калорий для снижения веса

2) с помощью короткозамкнутого витка, помещаемого на пути потока Фuнад диском счетчика;

3) с помощью поводка 5 , прикрепленного к противополюсу под диском счетчика.

Независимо от способа получения компенсационный момент возникает в результате взаимодействия двух или нескольких потоков, создаваемых обмоткой напряжения и сдвинутых относительно друг друга в пространстве и по фазе, с токами, наводимыми ими в диске счетчика. При наличии поводка компенсационный момент создается потоками Фuи ФS. Поток ФSзамыкается через пластину с флажком 11, выполненную из магнитомягкого материала, и противополюс 4. Если поводок расположен по радиусу диска, то сила, возникающая в результате взаимодействия потоков Фuи ФS с токами, наведенными ими в диске, действует также в направлении радиуса и дополнительный вращающий (компенсационный) момент отсутствует. При смещении поводка возникающая сила создает дополнительный вращающий момент, компенсирующий момент трения.

Известно, что момент трения является величиной переменной, зависящей от угловой скорости подвижной части. Компенсационный момент при неизменном значении напряжения Uи данном смещении поводка является величиной постоянной. Следовательно, равенство компенсационного момента моменту трения может быть выполнено при одной вполне определенной нагрузке. Обычно равенство этих моментов осуществляют при регулировке счетчика при токе I, примерно равном 10% номинального тока Iном.

При эксплуатации счетчика в ряде случаев компенсационный момент превышает момент трения и диск счетчика начинает вращаться даже при токе I=0, т. е. когда потребитель энергию не расходует.

В соответствии с ГОСТ 6570-75 вращение диска счетчика под действием напряжения, поданного на зажимы параллельной цепи, и при отсутствии тока в последовательной цепи называется самоходом. Для устранения самохода на оси диска прикрепляют крючок 10 из ферромагнитного материала. Флажок 11 намагничивается потоком ФSи, притягивая крючок 10, устраняет самоход. Таким образом, теперь, даже тогда, когда компенсационный момент больше момента трения, диск счетчика при токе I = 0 не совершает более одного оборота, что в соответствии с ГОСТ 6570-75 считается отсутствием самохода.

Сила взаимодействия между крючком и флажком должна быть отрегулирована так, чтобы счетчик обладал допустимым порогом чувствительности. Под порогом чувствительности счетчика понимают наименьшее нормируемое значение тока I в процентах Iном, при котором начинается непрерывное вращение диска счетчика при номинальных значениях напряжения и частоты и при cosφ=l.

На работу счетчика влияют многочисленные факторы, обусловленные конструкцией счетчика, качеством изготовления деталей, материалом деталей и т. д. По точности учета электроэнергии счетчики активной энергии могут быть следующих классов точности: 0,5; 1,0; 2,0 и 2,5. В отличие от аналоговых показывающих приборов классы точности счетчиков определяются не по приведенной, а по относительной погрешности, определяемой при различных оговоренных ГОСТ 6570-75 нагрузках. Допускаемую относительную погрешность счетчика в процентах определяют по формуле:

где Wсч — значение электрической энергии, определенное по показаниям проверяемого счетчика за данный интервал времени; W- действительное значение электрической энергии, определенное за этот же интервал времени по показаниям образцовых приборов.

Погрешности магнитоэлектрических приборов - №2 - открытая онлайн библиотекаВ качестве образцовых приборов используются либо

образцовый счетчик (счетчик, имеющий более высокий

класс), либо ваттметр и секундомер.

Характерное изменение основной относительной по-

грешности счетчика в зависимости от нагрузки пред-

ставлено на рисунке. Обычно кривую, изображенную на

рисунке, называют нагрузочной кривой счетчика. На

нагрузочной кривой можно выделить четыре характерные

области изменения относительной погрешности.

В области I изменение δ обусловлено превышением компенсационного момента над моментом трения. В этой области диск счетчика вращается быстрее необходимого.

В области II из-за увеличения момента трения в связи с увеличением угловой скорости диска компенсационный момент меньше момента трения и диск счетчика вращается медленнее необходимого. Равенство компенсационного момента моменту трения (δ = 0) обеспечивается примерно при токе нагрузки счетчика I/Iном = 10%.

В области III происходит непрерывное увеличение угловой скорости диска по сравнению с необходимой скоростью. Это обусловлено нелинейной зависимостью между током I и потоком ФI на начальном участке кривой намагничивания материала магнитопровода токовой цепи.

В области IV происходит постепенное уменьшение угловой скорости диска по сравнению с необходимой скоростью. Это объясняется непропорциональным возрастанием тормозного момента счетчика. Все большее влияние начинает оказывать составляющая тормозного момента, обусловленная пересечением диска счетчика увеличивающимся потоком ФI.

Для учета расхода энергии в цепи трехфазного тока применили два однофазных счетчика активной энергии . Вначале показания их были : первого 4840кВч, второго 724 кВч. Спустя некоторое время их показания стали такими : первого 8432кВч, второго 976кВЧ. Определите активную и реактивную энергию, израсходованную потребителями и коэффициент мощности. Начертите схему включения приборов.

1. Количество энергии учтённое первым счётчиком

Погрешности магнитоэлектрических приборов - №3 - открытая онлайн библиотека

2. Количество энергии учтённое вторым счётчиком

Погрешности магнитоэлектрических приборов - №4 - открытая онлайн библиотека

3. Расход потребителей активной энергии

Погрешности магнитоэлектрических приборов - №5 - открытая онлайн библиотека

4. Расход потребителей реактивной энергии

Погрешности магнитоэлектрических приборов - №6 - открытая онлайн библиотека

5. Коэффициент мощности

Погрешности магнитоэлектрических приборов - №7 - открытая онлайн библиотека

Погрешности магнитоэлектрических приборов - №8 - открытая онлайн библиотека

Погрешности магнитоэлектрических приборов - №9 - открытая онлайн библиотека

Амперметр с внутренним сопротивлением Ra= 0,015 Ом и пределом измерения 20 А имеет щуп сопротивлением 0,005 Ом. Определите предел измерения амперметра с шунтом, а также ток в цепи, если его показания 12 А. Начертите схему измерения.

Погрешности магнитоэлектрических приборов - №10 - открытая онлайн библиотека

А

alt=»Погрешности магнитоэлектрических приборов — №11 — открытая онлайн библиотека» /> alt=»Погрешности магнитоэлектрических приборов — №11 — открытая онлайн библиотека» />

Читайте так же:
Можно ли ставить счетчики без термокорректора

Список литературы

3.Электрические измерения (с лабораторными работами): Учебник для техникумов/Р. М. Демидова-Панферова, В. Н. Малиновский, В. С. Попов и др.; Под ред. В. Н. Малиновского. — М.: Энергоиздат, 1982. — 392 с, ил.

Поверка индукционного счетчика активной энергии

Продолжительность лабораторной работы – 4 ч., самостоятельной работы – 2 ч.

Цель работы

— изучить назначение, конструкцию, принцип действия и основные технические, метрологические и эксплуатационные характеристики электромеханического счетчика индукционной системы для измерения активной энергии;

— усвоить методику поверки однофазного счетчика электрической энергии;

— приобрести навыки работы с электромеханическим счетчиком;

— научиться подключать прибор в сеть электропитания, определять класс точности, действительную и номинальную постоянные, строить и анализировать нагрузочную характеристику, определять порог чувствительности П счетчика.

Программа работы

1 Изучить электрическую схему поверки счетчика. Определить сопротивления обмоток счетчика с помощью универсального прибора типа 43101, и учесть, что последовательная обмотка RA (электромагнит последовательного подключения) имеет малое сопротивление, а параллельная обмотка RV (электромагнит параллельного подключения) – большое. Определить
генераторные зажимы обмоток счетчика.

2 Собрать схему поверки электромеханического счетчика (рисунок 7.3). Перед сборкой схемы лабораторный автотрансформатор (ЛАТР) должен быть отключен от сети, а движок регулятора напряжения установлен на 0.

Рисунок 7.3

3 Провести испытания счетчика, для чего включить схему под номинальное напряжение 220 В и произвести 10–15 замеров израсходованной электроэнергии, изменяя ток от минимального до номинального – 5 А. При нагрузках от 1 до 3 А определять время t двадцати, а при нагрузках свыше трех ампер – время пятидесяти оборотов диска. Отсчитывать необходимо
целое число оборотов по красной риске на торце диска, а время замерять
секундомером. Одновременно фиксировать показания электродинамического ваттметра класса точности 0,2. Результаты испытаний и расчетов записать
в таблицу 7.2.

Таблица 7.2 – Результаты испытаний электромеханического счетчика

U = UномIPNTCнCдγПримечание
ВАВтОбсВт×с/обВт×с/об%
0,25
0,5
0,75
1,0
1,25
1.75
2,0
2,5
2,75
3,0
3,5
4,0
4,25
4,5
5,0

4 Рассчитать постоянную номинальную Сн, используя паспортные данные счетчика типа СО-1. В обозначении счетчика: С – счетчик; О – однофазный. Номинальной постоянной счетчика называется величина, обратная передаточному числу, т.е. энергия, регистрируемая счетчиком за один оборот диска. Передаточное число указывается в паспортных данных счетчика,
например, 1 кВт×ч = 2500 об.

5 Определить по результатам математической обработки экспериментальных данных относительную погрешность g при различных значениях тока нагрузки и установить класс точности счетчика.

6 Определить с помощью моста постоянного тока МО-62 или универсального прибора 43101 сопротивление обмоток счетчика и вычислить собственное потребление активной мощности обмотками тока и напряжения.

7 Собрать схему (рисунок 7.4) для определения чувствительности и самохода счетчика.

Рисунок 7.4

8 Определить чувствительность счетчика. Порог чувствительности П определяется наименьшим значением тока, который вызывает вращение диска без остановки. Результат измерений занести в таблицу 7.2. Порог чувствительности для счетчика СО-1 класса точности 2,5 не должен превышать 1,0 %.

9 Проверить счетчик на самоход.

10 Построить нагрузочную кривую счетчика g = F(I/Iн), используя
результаты п. 3 программы работы (таблица 7.2 пп. 3 и 9).

11 Сделать письменный вывод о качестве поверенного счетчика на основе протокола поверки (таблица 7.2).

Приборы, используемые при выполнении лабораторной работы

1 Счетчик активной энергии СО-1.

2 Ваттметр электродинамический Д566.

3 Лабораторный автотрансформатор.

4 Амперметр Э538 (5 А).

5 Реостат нагрузочный (180 Ом, 5 А).

6 Реостат высокоомный (5 кОм, 0,25 А).

7 Вольтметр Э59 (250 В).

8 Миллиамперметр Э59 (50 мА).

9 Секундомер механический.

Пояснения к работе

Поверяемый счетчик представляет собой измерительное устройство, схема включения которого под нагрузку Н показана на рисунке 7.5, где Г – генераторный вход, I – ток электроприемника, U – напряжение электрической сети.

Отличительной особенностью индукционного счетчика от стрелочного прибора является то, что угол поворота алюминиевого диска не ограничивается противодействующей пружиной, а имеет нарастающее значение, причем каждому обороту диска соответствует определенное значение измеряемой физической величины.

Конструктивно индукционный счетчик состоит из подвижной и неподвижной частей. В подвижную часть входит круглый диск (3) из легкого электропроводящего металла или сплава, закрепленный на оси (4), керн-подпятник (5), часть зубчатой передачи (8); основные детали неподвижной части: электромагниты последовательного (2) и параллельного (1) подключения к нагрузке Н, подшипник (6), П-образный постоянный магнит (7), создающий противодействующий момент, Г-образная стальная пластина для устранения самохода диска, прикрепленная к сердечнику катушки напряжения.

Ток IV, протекающий по обмотке напряжения 1, создает переменный магнитный поток Фоб, часть которого Фv, пересекает диск. Значение этого потока пропорционально напряжению сети U.

Ток, протекающий через последовательную обмотку 2, создает переменный магнитный поток ФI также пересекающий диск. Так как магнитопровод имеет U-образную конструкцию, поток ФI пересекает диск дважды.
Согласно закону электромагнитной индукции, в диске наводятся вихревые токи (токи трансформации) iV и iI, которые замыкаются вокруг следов соответствующих потоков. Между током iI и потоком ФU с одной стороны и между током iU и потоком ФI с другой стороны возникают электромеханические
силы взаимодействия, которые и создают вращающий момент. Этот результирующий вращающий момент пропорционален произведению магнитных потоков и синусу угла сдвига фаз между ними y:

Читайте так же:
Счетчик расхода трафика интернета

где k1 – коэффициент пропорциональности;

f – частота изменения потоков.

Анализ формулы вращающего момента показывает, что на постоянном токе Мвр = 0, т.е. счетчик неработоспособен.

Таким образом, для создания вращающего момента диска необходимо наличие двух потоков, сдвинутых по фазе и в пространстве /1/.

Активная мощность, потребляемая однофазным электроприемником, определяется по формуле

P = UIcosj,

где j – угол сдвига фаз между током и напряжением.

Если осуществить в счетчике каким-либо конструктивным приемом постоянное выполнение равенства

то вращающий момент счетчика будет пропорционален измеряемой активной мощности, т.е.

Скорость вращения диска стабилизируется, когда вращающий момент будет уравновешен тормозным. Чтобы значение тормозного момента было строго определенным, необходимо в конструкцию счетчика внести постоянный магнит, тогда диск, вращаясь между полюсами магнита пересекает его магнитные силовые линии. В диске наводится ЭДС, пропорциональная его частоте вращения. Электромеханическая сила взаимодействия потока и тока, им вызванного, направлена против движения диска, т.е. создает тормозной момент Мт. Этот момент так же, как и наведенная ЭДС, пропорционален скорости вращения диска:

,

где с2 – коэффициент пропорциональности; a – угол поворота диска.

Крепление магнита позволяет перемещать его в радиальном направлении. Этим обеспечивается регулировка тормозного момента Мт, а следовательно, и скорости вращения. При приближении магнита к центру скорость вращения диска уменьшается.

Определенная для данной нагрузки скорость вращения установится при равенстве вращающего и тормозного моментов, т.е.

с1 Р = .

Интегрируя обе части этого выражения, получим

,

PT = cN,

где N – число оборотов диска, сделанное за отрезок времени T;

c – постоянная счетчика.

Следовательно, чтобы определить энергию W, потребляемую нагрузкой за время T, необходимо число оборотов, которое сделает диск, умножить на постоянную индукционного механизма С.

Поверка счетчика – способ признания счетчика пригодным к применению на основании экспериментальных результатов контроля соответствия его метрологических характеристик установленным требованиям, может быть проведена с помощью образцового ваттметра и секундомера; образцового счетчика; контрольной станции.

Ток, протекающий по цепи «токовая обмотка счетчика – нагрузка Н», сопровождается потреблением энергии от генератора Г. Погрешность индукционного счетчика зависит от тока нагрузки. В области нагрузок до 5 % счетчик работает неустойчиво. В диапазоне 5-10 % счетчик работает с положительной погрешностью, объясняемой перекомпенсацией (компенсационный момент превышает момент трения подшипников). При дальнейшем увеличении нагрузки до 20 % погрешность счетчика становится отрицательной из-за изменения магнитной проницаемости стального сердечника при малых токах последовательной обмотки. С наименьшей погрешностью счетчик работает в пределах от 20 до 50 % нагрузки. Нагрузка счетчика свыше 100 % приводит к возникновению отрицательной погрешности из-за эффекта торможения алюминиевого диска рабочими потоками. При дальнейшей перегрузке отрицательная погрешность резко возрастает, что наглядно иллюстрируется нагрузочной характеристикой счетчика, приведенной на рисунке 7.6.

Относительная погрешность счетчика определяется выражением

где Сд = РТ/N –действительная постоянная счетчика, определяемая по данным опыта;

Сн = (3600·1000)/2500 – номинальная постоянная, определяемая по паспортным данным испытуемого счетчика.

Рисунок 7.6

Порог чувствительности П счетчика – чувствительность срабатывания вращающего элемента счетчика. Для определения П необходимо собрать схему (рисунок 7.4), включив в токовую цепь электромагнитный миллиамперметр (на 20–50 мА), ограничивающее ток сопротивление R на 5 кОм и
высокоомный реостат R1 (3–5 кОм). Подать в схему номинальное напряжение. Постепенно уменьшая сопротивление реостата, следует зафиксировать тот минимальный ток, при котором диск счетчика делает один оборот за время порядка 2-х минут. Порог чувствительности счетчика подсчитывается как

Вследствие трения, порог чувствительности электромеханического счетчика не может быть однозначным. Поэтому учитывают лишь верхнюю границу возможных значений порога чувствительности.

Самоход счетчика приводит к завышенным показаниям. Нежелательное явление самохода возникает под действием компенсатора трения. Противосамоходное устройство состоит из ферромагнитного флажка и пластины. Пластину прикрепляют на магнитопроводе обмотки напряжения, а флажок – на оси подвижной системы. Под действием сил притяжения, возникающих между флажком и пластиной, диск счетчика останавливается. Устранение самохода производят путем подгибания или отгибания флажка, установленного вблизи пластины.

Для выяснения самохода индукционного счетчика необходимо в схеме (рисунок 7.4) ключем S1 разорвать токовую цепь, установить напряжение порядка 80 % от номинального и постепенно увеличить его до 110 %. Если диск счетчика сделает более одного оборота, самоход есть.

Контрольные вопросы

1 Назовите методы поверки индукционных счетчиков активной энергии.

2 Объясните назначение, принцип действия и основные технические характеристики индукционного счетчика активной энергии.

3 Дайте определение класса точности счетчика.

4 Что называется нагрузочной характеристикой индукционного счетчика?

5 Как определить порог чувствительности счетчика?

6 Как определить действительную и номинальную постоянные счетчика?

7 Поясните назначение основных деталей индукционного счетчика.

8 Каковы причины самохода и каким образом его можно устранить?

9 Чем отличается индукционный счетчик от электродинамического ваттметра?

10 Запишите формулу вращающего момента счетчика и проанализируйте ее.

11 Выведите формулу, подтверждающую, что расход измеряемой электроэнергии пропорционален числу оборотов диска счетчика.

Методические рекомендации к лабораторным работам: «Проверка работоспособности телеметрического выхода счетчика», «Комплекс технических средств «Энергия»», «Программирование микропроцессорного устройства «Энергия–микро»» , страница 7

Для того чтобы описанную индукционную систему превратить в измерительный прибор, необходимо со­здать противодействующий момент вращения, изменяю­щийся пропорционально изменению измеряемой величи­ны. Тогда каждому значению измеряемой величины бу­дет соответствовать противодействующий момент, при котором наступает равновесие, т. е. Mвр, = Мпротив. Рав­новесие может быть статическим и динамическим. У всех показывающих аналоговых электроизмерительных при­боров равновесие моментов статическое, т. е. при изме­рении стрелка прибора отклоняется на некоторый угол, пропорциональный измеренной величине, и остается неподвижной. Противодействующий момент у таких при­боров обычно осуществляется за счет закручивания спи­ральной пружины.

Читайте так же:
Как соединить счетчик меркурий 230

При динамическом равновесии подвижной элемент измерительной системы, например диск индукционного счетчика, вращается с равномерной частотой вращения, и в этом случае сохраняется условие Мвр= Мпротив.

Противодействующий момент для вращающегося ди­ска осуществляется за счет индукционного тормозного момента при помощи постоянного магнита М (см. рис. 1), охватывающего своими полюсами диск. При вращении диск пересекает магнитный поток Фт постоян­ного магнита и индуктирует в нем э. д. с. е=с2Фтn, со­здающую в диске ток i=e/r, где r сопротивление ча­сти диска, в которой ток замыкается, и п – число оборо­тов диска в единицу времени.

Так как поток Фт и ток в диске пространственно сдвинуты на угол 90°, то возникает сила взаимодействия потока и тока, равная Фтi, направленная против дви­жения диска и создающая тормозной момент, равный:

Таким образом, противодействующий момент, созда­ваемый при вращении диска постоянным магнитом, про­порционален частоте вращения диска, а также зависит от радиуса приложения тормозящей силы, т. е. от поло­жения полюсов магнита от центра вращения диска.

Кроме основных моментов – моментов вращения и противодействующего момента, на диск счетчика воз­действует ряд дополнительных моментов, из которых часть – паразитные, такие, как момент трения, индук­ционные тормозные моменты от пересечения диском ра­бочих потоков, от перекоса сердечников электромагни­тов, и один – создаваемый искусственно для компенса­ции трения.

Момент трения создается трением опор диска в подшипниках, счетном механизме и диска о воздух. Этот момент состоит из постоянной части и переменной, имеющей сложную зависимость от скорости вращения диска. При конструировании принимают меры к сниже­нию момента трения путем применения камневых опор и специальных материалов, повышенного класса обра­ботки зубчатых колес и т. п., а также путем создания компенсационного момента.

Индукционный тормозной момент, возни­кающий от пересечения диском рабочего потока цепи напряжения, практически постоянен (зависит от по­стоянства приложенного напряжения) и складывается с противодействующим моментом тормозного магнита. Однако при повышении и при понижении напряжения этот момент, зависящий от Ф 2 UºU 2 , вносит некоторую дополнительную погрешность в измерение. Индукци­онный тормозной момент последователь­ной цепи пропорционален квадрату тока нагрузки(так (так как Ф 2 IºI 2 ) и возра­стает с нагрузкой, увеличи­вая отрицательную погреш­ность счетчика. Моменты от перекоса сердечников не зависят от скорости диска и отдельно не рассма­триваются.

Компенсационный момент обычно создает­ся при помощи стального винта, располагаемого на по­люсе электромагнита цепи напряжения параллельно диску, как это показано на рис. 1.3.6. Токи, индуктируемые во вращающемся диске электромагнитом цепи напряжения, взаимодействуют с магнитным потоком стального винта, ответвляющимся от общего потока, и создают небольшой вращающий момент, величина которого мо­жет регулироваться ввинчиванием и вывинчиванием винта. Направление момента при указанном на рисунке положении винта положительно, т. е. от полюса ФU к выдвинутому концу винта. Если винт ввернуть так, чтобы его конец выдавался больше с противоположной стороны полюса, то направление момента изменится на обратное. Как нетрудно убедиться, компенсационный момент будет пропорционален квадрату напряжения.

1.3.3. Принцип регулировки индукционного счетчика. Целью регулировки счетчика является приведение его параметров в соответствие с номинальными данными при выполнении всех требований действующего стандар­та. Регулировке подлежат фазовый угол между рабочи­ми потоками (внутренний угол), частота вращения диска при номинальной нагрузке и cosj=1, компенса­ционный момент при 10%-ной .нагрузке и cosj=l и устранение самохода. Регулировка производится при на­грузках и значениях cosj в соответствии с требования­ми ГОСТ 6570. Рассмотрим крат­ко принципы указанных регулировок.

Регулировка внутреннего угла. Магнит­ная система цепи напряжения конструктивно выполняется так, чтобы угол сдвига фаз между рабочим магнит­ным потоком ФU и магнитным потоком токовой цепи ФI был заведомо несколько больше, чем 90°. Это достигает­ся, во-первых, за счет большой индуктивности катушки напряжения, создающей отставание тока катушки от приложенного напряжения на угол около 70°, и, во-вто­рых, за счет шунтирующего магнитного потока Фш, зна­чительно превышающего рабочий поток ФU. Из рис. 1.3.2 видно, что рабочий поток ФU отстает от тока возбужде­ния IU на угол, превышающий фазовый угол ей между током возбуждения IU и общим потоком Фобщ, и отстает от потока ФI на угол, близкий к 90°. Наиболее распро­страненным способом регулировки является увеличение угла a1 между потоком ФI и возбуждающим током I за счет увеличения активных потерь на пути потока ФI. При этом уменьшается угол между потоками ФI и ФU от значения j до значения j’. Внесение потерь на пути ФIосуществляется наложением на токовый магнитопровод дополнительной обмотки wR (рис.1.3.6), замкнутой на со­противление петли из провода R. Сопротивление петли может изменяться перемещением короткозамыкающей перемычки П.

Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 1.9

Цель работы: ознакомление с устройством, принципом действия и способом поверки однофазного счетчика.

Читайте так же:
Счетчик псч нижегородский завод фрунзе

Общие сведения

Измерение активной энергии в цепях переменного тока проводится с помощью интегрирующих электроизмерительных приборов – электрических счетчиков. Технические требования к ним регламентированы ГОСТ 6570-96. В счетчиках используется индукционный измерительный механизм, устройство которого упрощенно показано на рис. 9.1, где 1 – трехстержневой магнитопровод с обмоткой напряжения, 2 – П-образный магнитопровод с токовой обмоткой,
3 – алюминиевый диск, укрепленный на подвижной оси, 4 – противополюс, 5 – постоянный магнит.

Ток в обмотке напряжения IU создает магнитный поток Ф, часть которого замыкается через боковые стержни (ФL), а часть через диск 3 и противополюс 4 – это рабочий поток ФU, отстающий от тока IU на угол aU (рис. 9.2).

Ток нагрузки I создает в магнитопроводе 2 магнитный поток ФI, который дважды пересекает диск 3.

Таким образом, диск пересекают два несовпадающих в пространстве и имеющих сдвиг по фазе магнитных потока ФI, ФU , которые наводят в диске вихревые токи. Взаимодействие вихревых токов с магнитными потоками создает вращающий момент

М = С ФI ФU siny.

Для учета счетчиком только активной энергии необходимо, чтобы вращающий момент был пропорционален активной мощности нагрузки

М = С1 P = C1UI cosj.

Из-за наличия больших воздушных зазоров в сердечниках поток ФI пропорционален току I, а поток ФU – напряжению U. Следовательно, счетчик учитывает активную энергию, если выполнено фазное условие

siny = cosjилиy + j = 90°.

Для обеспечения равномерной угловой скорости диска создают тормозной момент МТ с помощью постоянного магнита 5. При вращении диска в магнитном поле постоянного магнита в диске наводятся вихревые токи и в результате их взаимодействия с полем постоянного магнита возникает тормозной момент, пропорциональный скорости вращения диска n:

Равновесие устанавливается при

М = МТ или C1P = C2 n.

За время t диск сделает N = nt оборотов, а нагрузка потребит энергию W = Pt:

C1Pt = C2 nt или C1W = C2N.

Таким образом, число оборотов диска N пропорционально учитываемой счетчиком энергии. Коэффициент пропорциональности , численно равный энергии, приходящейся на один оборот диска, называют действительной постоянной счетчика.

Число оборотов диска, приходящееся на 1 кВт×ч (N), называют передаточным числом. Оно указывается на счетчике. Например:
1 кВт×ч – 2500 оборотов диска. Величина, обратная передаточному числу N, определяет номинальную постоянную счетчика Сном.

При работе счетчика в опорах диска и в счетном механизме возникают силы трения, зависящие от скорости вращения. Обусловленный ими тормозной момент трения вносит погрешность в показания счетчика. Для компенсации момента трения в счетчике предусмотрена специальная магнитная система, создающая допол-нительный вращающий момент, не зависящий от тока нагрузки. Этот компенсационный момент пропорционален квадрату напряжения. При неправильной регулировке счетчика компенсационный момент может превысить момент трения и диск счетчика будет вращаться даже при отключенной нагрузке. Это явление называют самоходом. Если компенсационный момент меньше момента трения, то счетчик не будет работать при малых нагрузках. Минимальная нагрузка Рmin, при которой диск счетчика непрерывно вращается, определяет порог чувствительности (чувствительность)

Целью поверки счетчика является определение его погрешности, чувствительности и самохода. Наиболее точный метод поверки – метод ваттметра и секундомера (рис. 9.3) – заключается в сравнении энергии, подсчитанной по счетчику:

с действительной энергией, подсчитанной по образцовому ваттметру и секундомеру: Wд = PW ×t.

В результате поверки определяют относительную погрешность счетчика

При маркировке счетчика указывают: тип, единицы измерения электрической энергии, номинальное напряжение, номинальный и максимальный токи (10…40 (А) или 10 (40) А), номинальную частоту сети, постоянную счетчика, класс точности прибора.

По точности измерения счетчики активной энергии подразделяются на классы 1,0; 2,0; 2,5. В отличие от электромеханических приборов других систем класс точности счетчиков определяется не приведенной, а относительной погрешностью. Допустимые погрешности для счетчиков класса 2,5 приведены в табл. 9.1.

Т а б л и ц а 9.1

Нагрузка, %102050100
При cosj = 1±3,5 %±2,5 %±2,5 %
При cosj = 0,5±4,0 %±4,0 %

Предварительное задание к эксперименту

Для электрической цепи по схеме рис. 9.3 вычислить показания амперметра, ваттметра и определить число оборотов N диска счетчика за 5 минут работы установки, если вольтметр показывает 220 В, передаточное число счетчика N = 1200, величины R и С заданы в табл. 9.2.

Т а б л и ц а 9.2

Варианты12345678
R, Ом50708090110120130150
С, мкФ4040202020204040

Результаты расчетов записать в табл. 9.3.

Т а б л и ц а 9.3

I, АP, ВтWд, Вт.сN, обW, Вт.сd, %
Вычислено
ИзмереноR, C из табл. 9.2
ИзмереноR из табл. 9.2 С = 0

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

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector