Buderus-trade.ru

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

Индукционные приборы

Индукционные приборы

Устройство. Индукционный прибор состоит из двух неподвижных электромагнитов 2 и 3 (рис. 329) и подвижного алюминиевого диска 4, укрепленного на одной оси со стрелкой.

При прохождении переменных токов I 1 и I 2 по катушкам электромагнитов создаются два магнитных потока Ф 1 и Ф 2 , сдвинутых один относительно другого по фазе, которые пронизывают диск. Эти потоки при своем изменении индуцируют в диске вихревые токи I в1 и I в2 . В результате взаимодействия вихревых токов с магнитными полями обоих электромагнитов (тока I в1 с потоком Ф 2 и тока I в2 с потоком Ф 1 ) возникает вращающий момент М, под влиянием которого происходит поворот подвижной части прибора. Противодействующий момент в вольтметрах, амперметрах и ваттметрах создается спиральной пружиной 1 или растяжками.

Среднее за период значение вращающего момента М пропорционально произведению действующих значений магнитных потоков Ф 1 и Ф 2 и синусу угла сдвига фаз φ между этими потоками:

M = c 1 φ 1 φ 2 sinφ (102)

где c 1 — постоянная для прибора величина.

Рис. 329. Устройство индукционного измерительного механизма

Рис. 329. Устройство индукционного измерительного механизма

Чтобы получить наибольшее значение вращающего момента, угол сдвига фаз между потоками устанавливают 90° путем включения в цепи катушек дополнительных активных и реактивных сопротивлений. При этом условии средний вращающий момент в вольтметрах и амперметрах будет пропорционален произведению действующих значений токов I 1 и I 2 , протекающих по катушкам электромагнитов. Этой величиной будет определяться также и угол поворота стрелки:

В ваттметрах Δ = kUI cos φ = kP, так как ток I 1 пропорционален току I в цепи, I 2 — напряжению U, а угол φ равен углу 90° — φ.

счетчик электрической энергии

Применение. Индукционные приборы, так же как и электродинамические, могут быть использованы в качестве амперметра, вольтметра и ваттметра. Катушки электромагнитов включаются в этих случаях так же, как и катушки электродинамического прибора (см. рис. 327).

Достоинством индукционных приборов являются высокая стойкость к перегрузкам, большой вращающий момент и малая чувствительность к внешним магнитным полям. К недостаткам относятся сравнительно невысокая точность и зависимость показаний от частоты переменного тока и температурных влияний.

Индукционные приборы используют, главным образом, в качестве ваттметров и счетчиков электрической энергии и в промышленных установках и на электровозах переменного тока.

Читайте так же:
Подключение модем для электросчетчика меркурий

Схема индукционного однофазного электрического счётчика:

1 – электромагнит последовательной цепи (тока); 2 – электромагнит параллельной цепи (напряжения); 3 – счётный механизм; 4 – тормозной механизм (постоянный магнит, который создаёт противодействующий момент, необходимый для обеспечения однозначности измерения); 5 – алюминиевый диск; 6 – нагрузка в цепи (напр., осветительные лампы); Фu – поток, создаваемый током в цепи напряжения (параллельной нагрузке); Фi – поток, создаваемый током нагрузки

11 4.4. Индукционные приборы. Однофазный индукционный счётчик электрической энергии

Принцип действия индукционных приборов основан на взаимодействии переменного магнитного поля с вихревыми токами, индуцируемыми этим же полем в проводящем подвижном диске или цилиндре. Индукционные приборы пригодны лишь для переменных токов, так как ток в диске или цилиндре может индуцироваться лишь действием переменного магнитного потока. В настоящее время промышленность выпускает только индукционные счетчики электрической энергии.

Рис. 11.6. Схема навивки токовой катушки индукционного прибора

Индукционный счетчик имеет две катушки с сердечниками: токовую катушку и катушку напряжения. Поэтому переменное магнитное поле создается двумя магнитными потоками Ф1 и Ф2 сдвинутыми на некоторый угол по фазе и в пространстве. При этом осуществляется взаимодействие потоков с »чужими», (а не со «своими») индукционными токами.

Токовую катушку (рис. 11.6) навивают толстым проводом на стальной сердечник и включают последовательно с нагрузкой. Магнитный поток Ф1 в ней пропорционален току нагрузки. Катушку напряжения (рис. 11.7) навивают большим числом витков тонкого провода на стальной сердечник. Индуктивное сопротивление этого электромагнита несравненно больше активного, поэтому данную цепь можно считать чисто индуктивной (ток в катушке напряжения отстает по фазе на π/2).

Рис. 11.7. Схема навивки катанки напряжения

Таким образом, счетчик состоит из двух электромагнитов и подвижного алюминиевого диска.

Легкий алюминиевый диск укреплен на оси, которая связана с помощью червячной передачи со счетным механизмом, и вращается в зазоре электромагнитов. Магнитный поток Ф1 электромагнита U-образной формы (рис. 11.6) создается током приемника электрической энергии, так как его обмотка включена последовательно в цепь нагрузки. Можно считать, что Ф1 пропорционален току:

Читайте так же:
Как правильно передать показание счетчика за свет

На втором электромагните (рис. 11.7) расположена обмотка, включенная параллельно приемнику электрической энергии, и ток в ней пропорционален напряжению сети U. Обмотка состоит из большого числа витков тонкого провода и создает магнитный поток Ф2 значение которого пропорционально U: Ф2

U. Индуктивное сопротивление этого электромагнита несравненно больше активного, поэтому можно считать, что ток в его обмотке сдвинут по фазе от напряжения на π/2. Таким образом, магнитные потоки, сдвинутые по фазе и в пространстве, образуют «бегущее» магнитное поле, пересекающее диск.

Вихревые токи, индуцируемые в диске магнитными потоками, пропорциональны им: Iв1

Ф2 . Среднее за период значение электромагнитной силы, возникающей при взаимодействии магнитного поля и вихревого тока и действующей на диск, определяется формулой

F = Ф I cosγ , где γ — угол сдвига по фазе между потоком Ф и током I . Из этой формулы видно, что взаимодействие между индуцированным током в диске и созданным им магнитным полем не создает электромагнитной силы, так как γ = 0. Электромагнитные силы появляются только в результате взаимодействия магнитного потока Ф1 с током Iв2 и потока Ф2 с током Iв1. Общий вращающий момент

где c1 и с2 — постоянные величины. После несложных преобразований получаем

где ψ — угол между потоками Ф1 и Ф2 равный, практически, π/2, с — постоянная величина. Поэтому

где k — постоянный коэффициент, Р — мощность, потребляемая нагрузкой.

Под действием этого вращающего момента диск пришел бы в ускоренное вращение, и число оборотов не соответствовало бы израсходованной электрической энергии. Поэтому необходимо наличие противодействующего момента.

Противодействующий момент Мпр создается постоянным магнитом, в поле которого вращается диск, и является тормозным моментом, пропорциональным частоте вращения диска Мпр=k’. Когда моменты равны, т.е. Мпр = Мвр, частота вращения диска постоянна (установившийся режим). При этом

P = .

Проинтегрировав это выражение за период T, получим

= .

Левая часть этого равенства определяет количество электрической энергии использованной за период, поэтому после интегрирования получаем:

W = 2 π N,

где N — число оборотов диска за период T. Таким образом, число оборотов диска пропорционально расходу электроэнергии.

Читайте так же:
Электронные электросчетчики для квартиры

Индукционные счетчики обладают слабой чувствительностью к введшим магнитным полям и изменениям температуры окружающей среды и хорошо выдерживают перегрузки. Однако они очень чувствительны к изменению частоты переменного тока в сети, поэтому предназначаются для работы только на определенной частоте (обычно 50 Гц).

Индукционные приборы счетчик электрической энергии

Индукционные измерительные приборы . Счетчики электрической энергии.

На основе индукционного измерительного механизма выполняются, как правило, счетчики электрической энергии. Устройство и векторная диаграмма прибора индукционной системы показаны на рисунке:

Механизм состоит из двух индукторов выполненных в виде стержневого и П-образного индукторов, между которыми находится подвижный неферромагнитный (алюминиевый) диск. На индукторах намотаны обмотки, по которым протекают соответственно токи I1 и I2, возбуждающие магнитные потоки Ф1 и Ф2. С осью диска связан счетный механизм, который считает число оборотов диска. Для предотвращения холостого вращения диска (для предотвращения самохода) в непосредственной близости от него укреплен постоянный магнит (тормозной магнит). Принцип действия прибора следующий:

При подключении прибора в сеть переменного тока токи I1 и I2 возбуждают магнитные потоки Ф1 и Ф2, которые совпадают по фазе с соответствующими токами (см. векторную диаграмму). Магнитные потоки, пересекая плоскость диска, индуцируют в нем переменные Э.Д.С. Е1 и Е2 которые отстают от своих потоков на угол 90 ° . Под действием этих Э.Д.С. в диске возникают два вихревых тока Iд1 и Iд2 совпадающих по фазе с соответствующими Э.Д.С. (сопротивление диска считаем чисто активным).

В результате втягивания контура тока Iд1 потоком Ф2 и выталкивания контура тока Iд2 потоком Ф1, возникают два противоположно-направленных момента, действующих на диск. Их мгновенные значения:

к1 и к2— коэффициенты пропорциональности.

Уравнения для магнитных потоков можно записать как:

Вихревые токи, наводимые в диске соответствующими потоками, будут определяться как:

Среднее значение моментов можно рассчитать по формулам:

Так как , а уравнение для суммарного вращающего момента, действующего на диск, будет равно:

Токи, наводимые в диске, могут быть определены как:

f- частота питающий цепи, к3 и к4- коэффициенты пропорциональности.

Читайте так же:
Правильное подключение 3х фазного счетчика

Максимальный вращающий момент достигается при .

Для создания тормозного момента и обеспечения равномерного вращения диска в конструкции предусмотрен постоянный тормозной магнит.

В результате взаимодействия поля магнита и вращения диска, возникает вихревой ток:

ω — угловая скорость вращения диска, к5- коэффициент пропорциональности.

Взаимодействие iв с Фп вызывает тормозной момент, равный:

Достоинства приборов индукционной системы.

Приборы имеют большой вращающий момент, мало подвержены влиянию внешних магнитных полей и имеют большую перегрузочную способность.

Недостатки приборов индукционной системы.

К недостаткам следует отнести невысокую точность, большое самопотребление, зависимость показаний от частоты и температуры.

Однофазный счетчик электрической энергии.

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

Из векторной диаграммы видно, что при .

Тогда можно записать:

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

, или . Если это равенство представить в виде: , то после интегрирования за промежуток времени от t1 до t2 получим:

— постоянная прибора; N- число оборотов за время t=t2-t1

Величина, называемая постоянной счетчика, определяется следующим выражением:

Величина, называемая номинальной постоянной счетчика, определяется как:

k- передаточное число счетчика – число оборотов на единицу энергии.

Погрешность счетчика, обусловленная трением оси в опорах и другими неучтенными факторами, рассчитывается по формуле:

Однофазные счетчики выпускают на частоты 50 и 60 Гц, на рабочий ток до 40 А и на напряжения 110, 120, 127, 220, 230, 240 и 250 В. Классы точности счетчиков ниже 1.

Совокупность двух или трех однофазных измерительных механизмов образуют трехфазный счетчик.

Промышленностью выпускаются счетчики типов:

Счетчики активной энергии – СА 3- для трех проводных цепей и СА 4 для четырех проводных цепей.

Счетчики реактивной энергии – СР 3 для трех проводных цепей и СР 4 для четырех проводных цепей.

Индукционные приборы

Из индукционных приборов широкое применение в практике получили счетчики электрической энергии переменного тока промышленной частоты (однофазные и трехфазные).

Однофазный счетчик состоит из двух электромагнитов. Магнитная система электромагнитов имеет воздушные зазоры, причем катушка, имеющая небольшое количество витков толстого провода, включается с нагрузкой последовательно, а катушка, имеющая большое количество витков тонкого провода – параллельно. При определенном расположении электромагнитов между их полюсами создается вращающее магнитное поле, в котором размещен свободно вращающийся алюминиевый диск. Вращающееся магнитное поле, пронизывая алюминиевый диск, индуктирует в нем вихревые токи. В результате взаимодействия вихревых токов с вращающимся магнитным полем возникает механическая сила, которая приводит диск во вращение.

Читайте так же:
Электронные счетчики потребления электроэнергии

Сила взаимодействия между вихревыми токами и вращающимся магнитным полем пропорциональна произведению мгновенных значений тока и напряжения, т.е. , где – постоянный коэффициент, Р – активная мощность нагрузки.

Чтобы скорость вращения диска была пропорциональна мощности нагрузки, применен тормозной магнит, в котором индуктируются вихревые токи, взаимодействующие с полем магнита и создающие противодействующий момент , где – постоянный коэффициент, Ф – магнитный поток магнита, n – частота вращения диска.

При равномерном вращении диска . Частота вращения диска становится постоянной. Счетный механизм механически связанный с осью вращения диска измеряет его число оборотов, которое пропорционально расходуемой энергии: , где С – постоянная счетчика, n – число оборотов диска за время t.

На рис.5.4, приведена схема включения однофазного счетчика в сеть. Первый и третий зажимы подключаются к источнику питания и называются генераторными, а второй и четвертый зажимы подключаются к нагрузке и называются нагрузочными.

На рис.5.5 приведена схема включения трехфазного индукционного счетчика с генераторными зажимами 1, 3, 5 и нагрузочными зажимами 2, 4, 6.

На лицевой стороне счетчика указывается число оборотов диска, соответствующее 1 кВтч электроэнергии: например, 1 кВтч – 1250 оборотов диска.

Постоянную счетчика можно определить по выражению , в котором называется номинальной постоянной счетчика.

Рис.5.4. Схема включения однофазного счетчика в сеть

Рис.5.5. Схема включения трехфазного индукционного счетчика в сеть

В действительности же при данном количестве энергии, прошедшей через счетчик, диск может совершать другое количество оборотов, тогда постоянная счетчика называется действительной постоянной счетчика.

Относительная погрешность счетчика .

Дата добавления: 2020-10-14 ; просмотров: 61 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector