Файл: Быков М.А. Электрические измерения электрических величин [учеб. пособие].pdf

часть механизма. Счетные устройства таких приборов показы­ вают суммарную энергию, измеренную всеми элементами ме­ ханизма. Схемы включения отдельных элементов счетчика в трехфазную цепь полностью соответствуют схемам, рассмот­ ренным в гл. V I I , § 3.

Промышленностью выпускаются двухэлементные и трех­ элементные счетчики, схематически изображенные на рис. ІП-44. Двухэлементные счетчики имеют один общий или два раздельных диска; в трехэлементных счетчиках, нашедших применение в трехфазных четырехпроводиых цепях, имеются два или три диска.

в трехфазную цепь двухэлементного счетчика активной энер­ гии САЗ-И43. Здесь /—/'—токовые обмотки элементов счетчи­ ка и 2—2'—обмотки напряжения.

U.

Рис. ІИ-45

Индукционные счетчики могут быть использованы также для измерения реактивной энергии однофазного и трехфазно­ го тока. Однако реактивные однофазные счетчики находят крайне ограниченное применение и в настоящее время отечест­ венной промышленностью не выпускаются.

Реактивную энергию трехфазного тока измеряют в боль­ шинстве случаев с помощью обычных счетчиков активной энергии, включенных по специальным схемам. Кроме того, нашли применение и выпускаются промышленностью реактив­ ные счетчики трехфазного тока, измерительный механизм ко-

120

торых построен на рассмотренном выше принципе счетчика активной энергии и снабжен дополнительными приспособле­ ниями (последовательными об-мотками, автотрансформатора­ ми и др.).

температуры изменяется сопротивление диска, изменяются по-

(поскольку оба они создаются вихревыми токами).

Для расширения пределов измерения индукционных при­ боров (как счетчиков, так и ваттметров) служат трансформа­ торы тока и напряжения.

П р и б о р ы э л е к т р о с т а т и ч е с к о й с и с т е м ы

В приборах электростатической системы перемещение под­ вижной части измерительного механизма происходит вследст­ вие взаимодействия, возникающего между двумя или несколь­ кими электрически заряженными проводниками.

На рис. Ш-46 схематически изображена одна из конструк­ ций прибора электростатической системы.

Прибор представляет собой конденсатор переменной ем­ кости, в котором неподвижные электроды выполнены как две металлические камеры / — 1 , электрически соединенные между собой, а подвижные электроды — как две металлические пла­ стины 2—2, жестко закрепленные на оси прибора 3.

Измеряемое напряжение подводится одним полюсом к не­ подвижным, а другим полюсом — к подвижным электродам.

Разноименно заряженные электроды стремятся сблизиться, и, таким образом, подвижные пластины будут втягиваться

121

внутрь камеры 1, увеличивая активную поверхность конден­

сатора.

Возникший момент вращения повернет всю подвижную часть измерительного механизма на угол а, при котором си­ стема уравновесится, т. е. когда момент вращающий станет равен моменту противодействующему.

Существует много других конструкций электростатических приборов, но в основе любой из них лежит плоский конденса­ тор переменной емкости, где величина емкости меняется либо за счет изменения активной поверхности пластин, либо от из­

122

Здесь 1 — неподвижные электроды и 2 — подвижные элек­ троды.

В электростатических приборах, предназначенных для ра­ боты на высоких напряжениях, применяются воздушные ус­ покоители, а в приборах для более низких напряжений ис­ пользуются магнитоиндукционные успокоители.

Выведем уравнение шкалы электростатического прибора, для чего воспользуемся общим уравнением (ПІ-2), справедли­ вым для всех систем приборов электромеханической группы:

dWa да

Потенциальная энергия электрического поля конденсатора равна

Противодействующий момент, как было сказано выше, созда­ ется спиральными пружинками в конструкциях с креплением подвижной части на опорах или упругими силами противодей­ ствия подвеса или растяжки, если крепление осуществляется на подвесе или растяжках.

В любом случае противодействующий момент выражается уравнением (НІ-3)

Mn9=Wa.

В момент равновесия системы моменты равны

2да

иуравнение шкалы прибора примет вид

123

В цепях переменного тока они реагируют на действующее значение напряжения.

Если бы емкость С изменялась прямо пропорционально углу отклонения а, множитель —т— был бы постоянной величи-

ной и шкала прибора получилась квадратичной, что неудобно для пользования. Для выравнивания шкалы подбирают разме­ ры, формѵ и взаимное расположение электродов такими, что-

дС

скомпенсировал квадратичность за счет

На рис. 111-48 показана форма пла­ стин вольтметра с почти равномерной

дС

Электростатические приборы предназ­ начены в основном для измерения напря­ жения, хотя имеются разработки конст­

рукций, позволяющие использовать эту систему и для измере­ ния других электрических величин. Вольтметры электростати­ ческой системы способны измерять напряжения от 20—30 в до сотен киловольт.

Расширение пределов измерения вольтметров осуществля­ ется при переменном токе с помощью емкостного делителя на­ пряжения или последовательной добавочной емкости, изобра­ женных на рис. ІП-49. В приведенных схемах измеряемое на­ пряжение распределяется между емкостями обратно пропор­ ционально их величинам.

Рис. 111-49

В схеме с емкостным делителем, изображенной на рис.

ІІІ-49, а,

С» + С2 + Св

с,

124

показаний прибора. Это приводит к необходимости градуиров­ ки вольтметра совместно с добавочным конденсатором С и, та­ ким образом, для каждого предела измерений вольтметр дол­ жен иметь свою отдельную шкалу.

Этого недостатка лишены вольтметры, работающие с ем­ костным делителем при условии, что собственная емкость вольтметра всегда значительно меньше емкости делителя, па­ раллельно которому подключен вольтметр. В этом случае рас­ пределение напряжений между участками делителя практиче­ ски не будет зависеть от емкости вольтметра и шкала прибора не будет искажена при работе на разных пределах.

Однако применение делителей напряжения несколько сни­ жает точность измерения — делитель вносит дополнительно свою погрешность. Рассмотренные способы расширения преде­ лов измерения электростатических вольтметров применимы только на переменном напряжении и не применимы на посто­ янном ввиду того, что в последнем случае измеряемое напря­ жение прямо пропорционально сопротивлению изоляции кон­ денсаторов, а не обратно пропорционально их емкости (как на переменном токе). Сопротивление же изоляции является вели­ чиной переменной, зависящей от внешних факторов (темпера­ туры, влажности и др.).

Для успокоения подвижной части механизма электроста­ тических приборов обычно используют магнитоиндукционные успокоители, реже—воздушные (в приборах, предназна­ ченных для измерения сравнительно высоких напряжений)-.

Общие свойства приборов электростатической системы

Электростатические приборы применяются для измерения

ние напряжения.

Шкала электростатического прибора в большей своей час­ ти близка к равномерной. Выравнивание шкалы достигается

125