Индукционная система.

<42 43 444546 47 48 >

Принцип действия индукционных приборов поясним на упрощенной схеме устройства однофазного счетчика переменного тока (рис. 7.5,а—в).

Основными элементами прибора являются: трехстержневой электромагнит 1 с обмоткой 2, имеющей большое число витков из тонкой проволоки; П-образный электромагнит 3 с обмоткой 4, имеющей небольшое число витков из толстой проволоки; алюминиевый диск 5, который может вращаться вокруг оси 6.

Обмотка 2 включается параллельно измеряемой цепи, а обмотка 4 — последовательно с этой цепью.

Ток I₁в катушке 4 образует магнитный поток Ф₁ который дважды пересекает алюминиевый диск 5. ТокI₂ в обмотке 2 создает магнитный поток, часть которого Ф₂ также пронизывает диск 5 (поток Ф₂ замыкается по стальной скобе 7).

Ток I₁ и напряжение U сдвинуты по фазе на угол j, значение которого определяется характером нагрузки, присоединенной к линии Л. ТокI₂ благодаря большой индуктивности обмотки 2 отстает по фазе от напряжения U на угол, близкий к 90°. Магнитные потоки Ф₁ и Ф₂ совпадают по фазе с вызвавшими их токами I₁ и I₂ (рис.7.5, г). Поток Ф₁ пропорционален току нагрузки I₁, а поток Ф₂ — напряжению сети.

Переменные потоки Ф₁, и Ф₂ индуктируют в алюминиевом диске ЭДС E₁ и Е₂, отстающие по фазе от этих потоков на 90°. ЭДС E₁ и E₂ вызывают в диске токи I_Д1, и I_Д2 которые можно считать совпадающими по фазе с вызвавшими их ЭДС. Примерная картина распределения токов в диске показана на рис.7.5,б.

Мгновенное значение силы F_эм действующей на элемент диска с током i_д, равно

F_эм= kФi_д= kФ_msin(ωt)ּI_д_msin(ωt +ψ),

где k — коэффициент пропорциональности; ψ — угол сдвига фаз между потоком Ф и токомI_д.

Среднее за период значение силы F_эм

F_ср= _эмdt = ωtּsin(ωt+ ψ)dt = k₂ФI_дcos ψ. (7.1)

Из векторной диаграммы видно, что углы между потоком Ф₁ и током I_д1 и между потоком Ф₂ и током I_д2 равны 90°, угол между потоком Ф₁ и током I_д2составляет (180° — j), а угол -между потоком Ф₂ и током I_д1 равен j.

Учитывая это и исходя из (7.1), находим, что силы взаимодействия магнитных потоков Ф₁ и Ф₂ с токами I_д1 и I_д2 создают результирующий момент, вращающий диск:

М_вр= С₁Ф₁I_д2cos(180˚− j) + С₂Ф₂I_д1cos j =

= C^'Ф₁Ф₂cos(180˚− j) + С ^'Ф₁Ф₂cos j = CUI₁cos j = CP, (7.2)

где C', С₁,С₂— коэффициенты пропорциональности; Р — активная моность,птребляемая нагрузкой.

Из (7.2) следует, что вращающий момент, действующий надиск счетчика, пропорционален мощности Р.

Для создания противодействующего момента предусмотрен постоянный магнит 8 (рис.7.5а и б). При вращении диска поле постоянного магнита, индуктирует в нем вихревые токи, которые в соответствии с законом Ленца противодействуют вращению диска. Поскольку значение вихревых токов пропорционально частоте вращения диска п, противодействующий момент также пропорционален n:

М_пр = С_оn.

Так как вращающий момент М_вр при установившейся частоте вращения диска уравновешивается противодействующим моментом М_пр, из формул (7.1) и (7.2) следует, что частота вращения диска пропорциональна мощности Р:

.

Число оборотов N, которое диск сделает за время t, будет пропорционально энергии W, полученной из сети нагрузкой за это же время:

N = .

Величина W/N=C₀/C называется постоянной счетчика и представляет собой электрическую энергию, соответствующую одному обороту диска.

Счетчик снабжается счетным механизмом, связанным червячной передачей с осью диска. Измеряемая счетчиком энергия отсчитывается по показаниям счетного механизма.

<42 43 444546 47 48 >

Дата добавления: 2021-04-21; просмотров: 281;