Файл: Электрические измерения. Общий курс учебник.pdf

дросселя и конденсатора обеспечивает сдвиг фаз для токов в сек­ циях Б' 1 и Б"1 почти на 180 , а при встречном включении обмоток моменты, возникающие в каждой из секций, будут действовать в одну сторону, т. е. складываться. Значения индуктивности L и емкости С подбираются так, чтобы при номинальной частоте со L V ((об), т. е. чтобы токи в секциях Б'1 и Б" 1 были равні.і между собой. Следова­ тельно, будут равны и моменты, создаваемые этими токами. С изме­ нением частоты в некоторых пределах увеличение тока в одной сек­ ции катушки Б1 практически равно уменьшению тока в другой сек­ ции этой же катушки, а их суммарное действие остается неизменным, т. е. показания прибора не зависят от частоты. Дл я того чтобы при­ бор можно было использовать в цепях с различным напряжением, предусмотрен трансформатор, встроенный внутрь прибора.

Рис. 111. Схема одно­ фазного фазометра типа

•if-

Однофазные, переносные, электродинамические фазометры типа ЭЛФ класса 1,5 предназначены для измерения коэффициента мощ­ ности cos ф в цепях переменного тока с частотами соответственно 500, 1000, 400 и 2400 Гц. Пределы измерения cos ф равны 0,5—1—0,5 для емкостного и индуктивного сдвигов.

В качестве щитовых (класса точности 2,5) применяются узкопро­ фильные со световым отсчетом ферродинамические фазометры (Д392), предназначенные для измерения, сигнализации и регулирования коэффициента мощности в трехфазных сетях переменного тока частоты 50 Гц, с равномерной нагрузкой фаз и симметрией линейных напря­ жений.

Измерение частоты. Измерение частоты переменного тока может производиться при помощи электромеханических приборов, полу­ чивших название частотомеры. Наиболее простым является элек­ тромагнитный резонансный частотомер.

Применяются две конструкции такого частотомера: с непосредст­ венным возбуждением (рис. 112, а) и с косвенным возбуждением (рис. 112, б).

Для измерения частоты переменного тока лбмотка электромаг­ нита 1 включается в сеть подобно вольтметру. В поле электромаг­ нита располагаются стальные пластинки 2, у которых один конец закреплен неподвижно, а второй может перемещаться. Этот конец за­ гнут и обычно покрашен светлой краской для того, чтобы было удобно

168

наблюдать за его колебаниями со стороны шкалы. Пластинки подо­ браны так, что каждая из них обладает различной частотой собствен­ ных колебаний. Под действием переменного магнитного поля пла­ стинки дважды за период будут притягиваться к электромагниту и дважды (при прохождении тока через нуль) под действием сил упру­ гости возвращаться в исходное положение, т. е. будут совершать

S).

m

Рис. 112. Резонансный частотомер: а — с не­ посредственным возбуж­ денном; б — с косвен­ ным возбуждением

колебательные движения. С наибольшей амплитудой будет коле­ баться та пластинка, частота собственных колебаний которой равна двойной частоте тока. Со стороны шкалы это будет видно так, как показано на рис. 113.

В частотомере с косвенным возбуждением (рис. 112, б) электро­ магнит 1 действует на якорь 2, жестко связанный с пластинкой 3, которая укреплена на двух пружинящих опорах 4. Под действием

ключается в том, что они неприменимы в подвижных установках в связи с возможностью возникновения механического резонанса пла­ стинок с внешними вибрациями.

Электромеханический частотомер может быть осуществлен на основе электродинамического логометра. Схема такого частотомера и векторная диаграмма показаны на рис. 114, а и б. Параметры цепи (С.г) одной катушки логометра подбираются так, чтобы угол сдвига фаз между током / 2 и напряжением U был бы близким к +90°. Параметры цепи (г, L , С\) неподвижных катушек логометра и вклю­ ченной с ней последовательно второй подвижной катушкой подбира­ ются так, чтобы был резонанс напряжений при частоте, равной сред-

169

нему значению диапазона измеряемых частот. В приборе действуют два момента, направленные навстречу один другому. Эти моменты могут быть представлены так:

Рис. 114. Электродинамический частотомер: а — схема при­ бора; б — векторная диаграмма

рис. 35). При таком положении подвижной части оба момента, дейст­ вующие на подвижную часть, будут равны нулю. При изменении частоты будет изменяться угол ф (рис. 114, а), и равенство моментов Мх и М2 наступит при другом положении подвижной части, которое, очевидно, будет зависеть от значения Измеряемой частоты. Следовательно, шкала прибора может быть отградуирована в герцахОснованные

вижной части, очевидно, зависит от частоты. Частотомеры этого типа выпус­

указателя, частотомеры этого типа снабжены контактным устройством, пред­ назначенным для сигнализации отклонения измеряемой величины за установ­ ленные пределы и автоматического регулирования контролируемых объектов. Общий вид частотомера типа Э393 показан на рис. 116,

170

I

На рис. 1.18 показана схема включения различных приборов через измерительные трансформаторы тика и напряжения. При включе­ нии приборов с измерительными трансформаторами необходимо всегда помнить следующее:

1. Генераторные зажимы ваттметров и других приборов должны быть приключены к зажѵіму а трансформатора напряжения (парал­ лельные цепи) и к зажиму 111 трансформатора тока (токовые цепи),

а при последовательном соединении токовых цепей так, как пока­ зано на рис. 118.

2. Вторичная цепь трансформаторов тока при наличии первич­ ного тока не должна размыкаться, так как при ее размыкании в обмот­ ках трансформатора возникает большая э. д. с , опасная для обслу­ живающего персонала и могущая привести к пробою изоляции обмо-

Л t1 ООП, Л2

0-

Рис. 118. Схема включения ваттметра и других приборов с из­ мерительными трансформаторами тока и напряжения

ток трансформатора, а также к увеличению погрешностей трансфор­ матора вследствие намагничивания его сердечника. Вторичная, об­ мотка трансформатора напряжения не должна подвергаться корот­ кому замыканию, так как в этом случае происходит сильный нагрев обмоток, вследствие чего трансформатор может выйти из строя.

3. В целях безопасности обслуживающего персонала и защиты приборов вторичные цепи измерительных трансформаторов должны обязательно заземляться, как это показано на рис. 117 и 118. Зазем­ ление вторичных цепей трансформаторов исключает возможность появления высокого напряжения в цепях приборов относительно земли при порче (пробое) изоляции между обмотками трансформатора.

172

21. Переходные процессы в электромеханических приборах

Общие замечания. Для теоретического исследования переходных процессов в электромеханическом приборе, имеющего целью расчет параметров измерительного механизма и схемы прибора, обеспечи­ вающих минимальное время успокоения подвижной части прибора, а иногда для обеспечения и некоторых других динамических характе­ ристик прибора (например, величины первого наибольшего откло­ нения подвижной части прибора после его включения в цепь изме­ ряемой величины) необходимо составить и решить уравнение движе­ ния его подвижной части. Из теоретической механики известно, что при вращении твердого тела вокруг оси Произведение момента инер­ ции тела на угловое ускорение равно сумме моментов сил, действую­ щих на тело, относительно той же оси, т. е.

п

і — 1

На подвижную часть измерительного механизма при ее движении действуют следующие моменты:

а) вращающий момент, значения которого зависят от принципа действия измерительного механизма (см. § 12); в общем виде вращаю­ щий момент является функцией измеряемой величины х и угла пово­ рота подвижной части, т. е.

M = F(x, а);

б) противодействующий момент, обусловливаемый закручива­ нием пружинок или подвеса подвижной части, также рассмотренный ранее,

Ма = - Wa.

Знак «минус» означает, что противодействующий момент направ­ лен в сторону, противоположную вращающему;

в) момент сил, тормозящих (успокаивающих) колебания подвиж­ ной части, который-можно выразить в таком виде:

где Р — так называемый коэффициент успокоения, представляю­ щий собой момент тормозящих сил при угловой скорости движения подвижной части, равной единице;

Полученное нелинейное дифференциальное уравнение второго порядка может быть решено точно или приближенно для конкрет­ ных измерительных механизмов. ^

173