Файл: Попов В.С. Электрические измерения (с лабораторными работами) учебник.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 171
Скачиваний: 0
Угол |
поворота |
подвижной |
части |
логометра (2-19) |
||||||
в |
р / / . cos |
ft\ |
f ( / . cos ( 9 0 ° - ф) \ |
. ^ / Л |
t |
y |
||||
При постоянных сопротивлениях параллельных ветвей |
||||||||||
неизменно отношение токов 12 и 1Х; |
при этом |
|
|
|||||||
|
|
а |
= |
^ ( А 1 8 ф ) = |
^ ( ф ) , |
|
|
|
(10-1) |
|
т. е. угол поворота подвижной части |
фазометра |
зависит |
||||||||
от угла |
ф сдвига |
фаз между током и напряжением цепи. |
||||||||
|
|
|
|
Шкала фазометра |
градуируется в |
|||||
|
|
|
|
единицах угла ф или cos ф. |
||||||
|
|
|
|
Показания |
электродинамиче |
|||||
|
|
|
|
ского фазометра зависят от часто |
||||||
|
|
|
|
ты, так как при ее изменении |
||||||
|
|
|
|
сопротивление резистора (гд ) пер |
||||||
|
|
|
|
вой ветви остается неизменным, а |
||||||
|
|
|
|
второй |
ветви |
(coZ/д) |
изменяется. |
|||
|
|
|
|
Влияние |
частоты |
уменьшают, на |
||||
|
|
|
|
пример, в фазометре типа ЭЛФ |
||||||
|
|
|
|
следующим |
образом. |
|
|
|||
|
|
|
|
Вторая |
подвижная |
катушка |
||||
Рпс . 10-3. Параллельная |
фазометра |
(рпс. |
10-3) выполняется |
|||||||
цепь фазометров |
типа |
из двух |
одинаковых |
секций. По |
||||||
|
Э Л Ф . |
|
|
следовательно |
с |
первой |
секцией |
|||
|
|
|
|
включается |
добавочная индуктив |
ность со£д, ток в ней отстает от напряжения примерно па 1/4 периода. Последовательно со второй секцией включен добавочный конденсатор с сопротивлением 1/сон Сд = сои£д» и ток в ней опережает напряжение на 1/4 периода. Так как две секции включены встречно и одинаковые токи нахо дятся в противофазе, то взаимодействие их с током непо-' движной катушки вызывает два вращающих момента, равных по модулю и знаку.
При изменении частоты, например при ее уменьшении, увеличение тока в первой секции (U/aL^ компенсируется уменьшением тока во второй секции (С/соСд). Вследствие этого изменение частоты в известных границах не вызывает изменений показаний фазометра.
Фазометры ЭЛФ переносные, класса точности 1,5 с номинальными токами 5 и 10 А, с номинальными напря жениями 36 (100), 127 и 220 В, номинальной частотой 400, 500, 1 000 ИЛИ 2 400 Гц. Шкала 0,5С —0—0,5^.
272
Электродинамические фазометры трехфазного тока •имеют аналогичное устройство, но в двух параллельных ветвях их включены одинаковые активные добавочные
резисторы Гд, так как эти ветви включаются на линейные напряжения, сдвинутые по фазе на 60°, например UАВ и UАС (рис. 10-4). По это
му принципу устроены электроди- - намические фазометры типа Д510.
В0С0-
Р и с . 10 |
-4. Схема включения трех |
Рис. 10-5. Схема ферро- |
|
фазного |
электродинамического • |
динампческого |
фазомет |
|
фазометра. |
ра типа |
Д342 . |
Рассмотренные фазометры можно применять только при симметричной системе напряясений и токов. Показания их не зависят от частоты.
Схема ферродинамического трехфазного щитового фа зометра типа Д342 дана на рис. 10-5. Она отлцчается от предыдущей двумя добавочными резисторами rg и гс, что позволяет уменьшить угол сдвига между напряжениями на параллельных катушках и соответственно расширить пределы измерения угла сдвига. Класс точности этого фазометра 2,5, номинальный ток 5 А, номинальные напря жения 100, 127, 220 и 380 В, шкала 0,5С —1—0,5L .
W - 2 . Э Л Е К Т Р О М А Г Н И Т Н Ы Й ФАЗОМЕТР
Трехфазный фазометр типа ЭНФ имеет две неподвиж ные катушки тока A si С (рис. 10-6) и одну неподвижную катушку напряжения В, в цепь которой включен добавоч ный резистор гд . На одной оси со стрелкой укреплен Z- образный стальной сердечник из двух лепестков, соеди ненных трубкой.
Катушка напряжения создает пульсирующее магнит ное поле, линии которого замыкаются через лепестки
273
сердечника. Магнитная индукция в точках пересечения оси с плоскостью лепестков изменяется по закону -синуса
Bu = BmU sin at.
Катушки тока расположены под уг,лом 120°. Токи 1А И 1с создают вращающееся поле. Вектор магнитной индук ции в точках, располо женных на оси катушек, вращается с угловой
скоростью со = 2л/Т.
|
|
Под |
влиянием |
вра |
||||
|
|
щающегося поля подви |
||||||
|
|
жный сердечник займет |
||||||
|
|
положение, при котором |
||||||
|
|
магнитная |
энергия |
по |
||||
|
|
ля измерительного |
ме |
|||||
|
|
ханизма |
будет |
наиболь |
||||
|
|
шей. |
Это |
соответствует |
||||
|
|
положению |
лепестков |
|||||
|
|
сердечника |
в направле |
|||||
|
|
нии |
вектора |
индукции |
||||
* |
* |
вращающегося |
поля в |
|||||
момент |
максимума |
ин |
||||||
А- |
|
|||||||
|
дукции |
пульсирующего |
||||||
в- |
|
|||||||
с- |
|
поля. |
|
|
|
|
|
Разным фазным уг лам сдвига тока относи тельно напряжения со ответствуют разные про странственные положе
ния оси вращающегося поля в момент максимума индукции пульсирующего поля, разными будут и положения сер дечника. По углу поворота подвижной части определяют фазный угол сдвига в цепи трехфазного тока.
10-3. Ф А З О У К А З А Т Е Л Ь
Д л я определения последовательности фаз трехфазной цепи применяют фазоуказатели. Один из них (типа И517) состоит из трех маленьких катушек, соединенных звездой. Над сердечниками катушек расположен алюминиевый диск, который может вра щаться .
Соединение зажимов прибора с проводами сети (рис. 10-7) вызовет вращение диска, так как катушки создадут бегущее
274
поле, которое, пересекая |
диск, |
увлечет |
его |
в сторону |
вращения |
|||||||
поля . Если диск вращается |
в |
направлении, |
указанном |
стрелкой, |
||||||||
то последовательность |
присоединен |
|
|
|
|
|
||||||
ных |
фаз |
соответствует |
последова |
|
|
|
|
|
||||
тельности |
расположения |
зажимов . |
|
|
|
|
|
|||||
10-4. Э Л Е К Т Р О Д И Н А М И Ч Е С К И Е |
|
|
|
|
|
|||||||
И Ф Е Р Р О Д И Н А М И Ч Е С К И Е |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
ЧАСТОТОМЕРЫ |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Электродинамический |
часто |
|
|
|
|
|
||||||
томер, |
например |
переносный |
|
|
|
|
|
|||||
типа |
Д506 |
(рис. 10-8,. а), |
пред |
|
|
|
|
|
||||
ставляет собой логометр (§ 2-3). |
|
|
|
|
|
|||||||
Подвижная |
катушка |
|
Бх |
и |
кон |
|
|
|
|
|
||
денсатор Сх образуют первую |
|
|
|
|
|
|||||||
параллельную ветвь. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Подвижная катушка Б2, |
не- • р И с . |
10-7. Фазоуказатель |
||||||||||
подвижная |
катушка |
А, |
реак-^ |
|
типа И517. |
|
||||||
тивная катушка L , конденса-^ |
|
|
|
|
||||||||
тор С2 и добавочный резистор гл |
составляют вторую |
ветвь |
||||||||||
прибора. Резистор г ш |
является |
подгоночным. |
|
|
||||||||
Индуктивность L и емкость С2 настроены в резонанс |
||||||||||||
при |
некотором среднем |
значении |
частоты сос р диапазона |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
измерений |
прибора, |
т. е. |
Рис . 10-8. Схема (а) частотомера типа Д506 и его век торная диаграмма (б) .
U и отстает от тока 1Г на 90° (рис. 10-8, б). Поэтому дейст вующий на катушку Бх момент равен нулю \МХ = MJ2Vez cos 90° = 0]. Вращающий момент М2, созданный током / 2 , идущим по катушкам А и Б2) повернет катушку Б2 в поло-
275
жение, при котором оси магнитных потоков катушек А я Б2 совпадут.
' Прп отклонении частоты от ее резонансного значения ток 12 будет изменяться. Увеличение частоты вызовет сдвиг тока 12 от напряя?ения на угол одного знака, а умень
шение частоты — на угол другого знака. |
|
|
|
|
|||||
|
При частоте, отличной от резонансной, на подвижную |
||||||||
часть, кроме вращающего момента М2, |
действует |
момент |
|||||||
Мг |
Ф 0, так как угол сдвига между током 1г |
в катушке Бг |
|||||||
и током / 2 в катушке А |
отличается |
от |
90° |
(ipi2 |
-ф .0). Под |
||||
|
|
действием |
моментов |
Мх и Мг |
|||||
|
|
подвижная |
|
часть |
устанавли |
||||
|
|
вается |
в положение, |
зависящее |
|||||
|
|
от частоты, в котором моменты |
|||||||
|
|
уравновешивают друг друга. |
|||||||
|
|
Частотомер включается в из |
|||||||
|
|
меряемую цепь через автотранс |
|||||||
|
|
форматор с номинальным пер |
|||||||
|
|
вичным |
напряжением |
|
36— |
||||
|
|
100—127—220 В. Пределы |
из |
||||||
|
|
мерений частоты прибора состав |
|||||||
|
|
ляют |
10% |
среднего |
значения, |
||||
|
|
которое для приборов колеблет |
|||||||
|
|
ся от |
50 |
до |
1 500 |
Гц. |
Класс |
||
Р п с . |
10-9. Частотомер типа |
точности его |
0,2. |
|
|
фер- |
|||
|
Д340 . |
Примером |
применения |
||||||
|
|
родинамического |
логометра |
для |
измерения частоты может служить щитовой частотомер типа Д340 (рис. 10-9).
Подвижная катушка логометра Б, шунтированная индуктивностью L m и резистором г ш , вместе с конденсато ром Сх образует первую параллельную ветвь прибора.
Неподвижная катушка А с индуктивностью L , кон денсатором С2 и добавочным резистором гд образует вто рую параллельную ветвь. Она, как и в частотомере Д506, настроена в резонанс (<йо р £ = l/coopC), при котором ток / 2 р е а совпадает по фазе с напряжением; если пренебречь влия
нием шунта, ток /2 ре3 1 кроме того, будет отставать от |
тока' |
||||
1Х |
на угол |
1)з12 г » 90°. При резонансной частоте |
ю0 = соСр |
||
вращающий момент от взаимодействия |
токов 11 |
и / 2 , |
дей |
||
ствующий на подвижную катушку Бх |
будет равен |
нулю |
|||
(М |
= kljivea |
cos 90° = 0). |
|
|
|
|
Если магнитный поток катушки А пронизывает витки |
||||
катушки Б, |
расположенной произвольно, то в них |
будет |
276
индуктироваться э. д. с , а так как катушка Б замкнута шунтом (Ьш и г ш ) , то в этом контуре возникнет ток 1[. Взаимодействие тока 1Х с магнитным полем катушки А вызо вет дополнительный вращающий момент. Он стремится повернуть и установить катушку Б так, чтобы витки ее расположились в плоскости, параллельной магнитным линиям поля катушки А, т. е. в такое нейтральное поло жение, в кототром э. д. с. не наводится. Следовательно, только в этом нейтральном положении и может находиться подвижная катушка при резонансной частоте ш 0 = й ср -
При измеряемой частоте, отличающейся от резонансной, взаимодействие токов 1Х и 12 вызовет вращающий момент, поворачивающий подвижную катушку до тех пор, пока он пе уравновесится дополнительным моментом.
Направление поворота подвижной части определяется тем, какой будет измеряемая частота — большей или меньшей резонансной.
Частотомер типа Д340 имеет класс точности 2,5. Пределы измерения частоты составляют ± 1 0 % сред
него значения частоты (50 и 200 Гц).
10-5. Э Л Е К Т Р О М А Г Н И Т Н Ы Й ЧАСТОТОМЕР
Электромагнитный частотомер (рис. 10-10, а) представ ляет собой логометр (§ 2-2). В одной параллельной ветви прибора соединены катушка логометра Ах, конденсатор Сг
Рис. 10-10. Схема электромагнитного |
частотомера типа |
ЭЧ (а) |
л кривые токов в параллельных |
ветвях частотомера |
(б) . |
и катушка L x , которые настроены в резонанс при частоте j x . Другая параллельная ветвь аналогична первой и настроена в резонанс на другую. частоту / 2 .
Кривые токов в катушках прибора в зависимости от частоты (рис. 10-10, б) показывают, что при изменении
277
частоты от fx до / 2 каждому значению частоты соответствует определенное отношение токов 1х/12, а следовательно, и определенный угол поворота подвижной части. На шкале прибора наносятся значения частоты.
Из графиков тока видно, что некоторые отношения
токов 1х/12, имеющие место |
при частотах, |
находящихся |
в границах шкалы прибора fx |
— / 2 , могут иметь место и за |
|
их пределами, например отношение 1[/Г^ = |
Т[И\; следо |
вательно, у этих частотомеров могут быть области ложных показаний.
Частотомеры типа ЭЧ имеют класс точности 1,5 и 2,5,
номинальную |
частоту от 50 до 1 500 Гц и номинальное |
напряжение 36, 100, 127 и 220 В. |
|
10-6. |
В Ы П Р Я М И Т Е Л Ь Н Ы Й ЧАСТОТОМЕР |
Этот частотомер состоит из магнитоэлектрического лого метра и схемы (рпс. 10-11). Первая ветвь содержит катушку
L x , конденсатор Сх и двухполупериодный выпрямитель |
Вх. |
||||
Вторая ветвь состоит из резистора.с активным сопро |
|||||
тивлением (г3 ) и второго выпрямителя Вг. |
Выпрямленные |
||||
токи |
проходят |
через |
соответст |
||
вующие |
рамки |
логометра. |
|
||
Угол |
поворота |
подвижной |
|||
части логометра согласно (2-8), |
|||||
определяемый |
отношением |
то |
|||
ков, |
зависит |
от |
отношения |
||
сопротивлений |
параллельных |
||||
ветвей: |
|
|
|
|
|
,a |
= |
|
F(I1/IJ=*F(ra/z1). |
|
|
Сопротивление первой ветви |
|||||
zi = |
Уп |
+ |
[2п/1х-Щ2п}Сх)]* |
при изменении частоты из меняется. Сопротивление вто рой ветви от частоты не зависит.
Следовательно, отношение сопротивлений параллель ных ветвей и угол поворота подвижной части логометра зависят от частоты:
a |
= |
F(r2/zx)=F1(f). |
|
Для повышения |
чувствительности прибора |
к частоте |
|
в рабочем диапазоне |
его частот индуктивность |
Ьх и ем- |
278