Меню

Где применяются приборы индукционной системы

Где применяются приборы индукционной системы

§ 93. Индукционные измерительные приборы

Эта система характеризуется применением нескольких неподвижных катушек, питаемых переменным током и создающих вращающееся или бегущее магнитное поле, которое индуктирует токи в подвижной части прибора и вызывает ее движение.

Индукционные приборы применяются только при переменном токе в качестве ваттметров и счетчиков электрической энергии (реже амперметров и вольтметров). Ознакомимся с принципом действия индукционных приборов.

На рис. 216 показаны электромагнит 1 и алюминиевый диск 2, могущий поворачиваться на оси. Проходящий по обмотке электромагнита переменный ток создает переменный магнитный поток, индуктирующий в алюминиевом диске э.д.с.


Рис. 216. Наведение в диске вихревых токов переменным магнитным потоком

Из § 65 известно, что индуктированная э.д.с. отстает по фазе на 90° от магнитного потока Φ1, создающего эту э.д.с. Ток i1, возникший в алюминиевом диске, совпадает с э.д.с. по фазе и также отстает от магнитного потока Φ1 на 90°. Ток i1, взаимодействуя с магнитным потоком Φ1, может создать силу, под действием которой диск будет поворачиваться. Но в данном случае этого не произойдет (рис. 217, а).


Рис. 217. Кривые магнитных потоков и вихревых токов, наводимых в диске

Сила взаимодействия F, пропорциональная току i1 и магнитному потоку Φ1, меняя четыре раза в течение периода свое направление, не даст возможности диску поворачиваться. Если над диском расположить рядом второй электромагнит, то его магнитный поток Φ2 создаст в диске индуктированный ток i2. Если добиться того, чтобы потоки Φ1 и Φ2 были взаимно сдвинуты по фазе, то и токи i1 и i2 окажутся сдвинутыми по фазе и угол между Φ1 и i2 или Φ2 и i1 уже не будет 90°. Из рис. 217, б видно, что в этом случае сила взаимодействия будет преобладать в каком-то одном направлении, в результате чего диск будет вращаться. Если потоки Φ1 и Φ2 будут сдвинуты по фазе на 90°, то сила, действующая на диск, будет наибольшей.

Зависимость между величиной вращающего момента М действующего на диск, величиной потоков Φ1 и Φ2 и углом сдвига между ними Ψ можно написать

где С — постоянная величина для данного прибора, зависящая от конструкции электромагнитов и диска, числа витков катушек, материала обмоток и т. п.

Индукционные приборы делятся на две группы: приборы с бегущим и приборы с вращающимся магнитные полем.

Рассмотрим сначала устройство и работу индукционного прибора с бегущим полем (рис. 218).


Рис. 218. Принципиальная схема индукционного прибора с бегущим полем

На магнитопроводе 1 располагается катушка 2, состоящая из большего числа витков тонкой проволоки и включенная параллельно в сеть. Параллельная катушка 2 создает магнитный поток Φυ, пропорциональный напряжению сети U.

На U-образном сердечнике 5 размещена катушка 6, состоящая из небольшого числа витков проволоки большого сечения и включенная последовательно в сеть. Магнитный поток ΦI последовательной катушки 6 пропорционален величине нагрузочного тока I. Оба переменных магнитных потока Φυ и ΦI индуктируют в диске токи, которые, взаимодействуя с потоками, создают момент вращения

под влиянием которого диск поворачивается, а вместе с ним поворачиваются ось и стрелка прибора.

Так как ΦU ≡ U, ΦI ≡ I, то можно записать

При помощи магнитного шунта 3 можно изменять величину магнитного потока Φυ. Успокоение подвижной системы производится при помощи подковообразного постоянного магнита 7.

Читайте также:  Как вычислить допустимую погрешность прибора

На рис. 219 показано устройство индукционного прибора с вращающимся магнитным полем. На магнитопровод 1, собранный из отдельных листов электротехнической стали, наматываются две обмотки, причем одна обмотка 2 располагается на двух противоположных полюсных выступах магнитопровода, а другая 3 — на двух других, также противоположных, выступах. Между полюсами на оси находится алюминиевый цилиндр 4. На оси крепятся также стрелка 5 и спиральная пружина 6. Внутри алюминиевого цилиндра помещен цилиндрический стальной сердечник 7, назначением которого является уменьшение магнитного сопротивления. При прохождении переменного тока обмотки 2 и 3 создают два магнитных потока.


Рис. 219. Индукционный прибор с вращающимся магнитным полем

Выше было сказано, что для получения наибольшего момента вращения необходимо создать между магнитными потоками сдвиг на фазе, равный или близкий к 90°. Это достигается тем, что одну пару катушек наматывают из небольшого числа витков толстой проволоки. Такая обмотка представляет активное сопротивление, и ток в ней совпадает по фазе с напряжением. Другая пара катушек наматывается из большого числа витков тонкой проволоки, что вызывает между током и напряжением сдвиг, близкий к 90°, вследствие большого индуктивного сопротивления этой пары катушек. Сдвиг по фазе между потоками можно получить также путем подбора и включения дополнительных активных и индуктивных сопротивлений. Перемещающееся по окружности воздушного зазора магнитное поле будет тем самым вращаться с определенной скоростью относительно оси подвижной системы прибора. Это поле, пересекая алюминиевый цилиндр 4 будет индуктировать в нем вихревые токи, которые, взаимодействуя с магнитным полем, будут поворачивать цилиндр в сторону вращения поля. Из рассмотрения принципа действия индукционных приборов с вращающимся магнитным полем видно, что они работают на том же принципе, как и двухфазные асинхронные короткозамкнутые двигатели.

Успокоение прибора осуществляется за счет вихревых токов, индуктируемых в верхних частях алюминиевого цилиндра при движении его в поле двух постоянных магнитов (один из них на чертеже не показан). Внешние магнитные поля не оказывают влияния на работу индукционных приборов ввиду наличия в них сильного собственного магнитного поля. Достоинствами индукционных приборов являются также прочность конструкции, стойкость к перегрузкам, надежность в работе. Недостатками индукционных приборов являются: пригодность их только для переменного тока, неравномерность шкалы, зависимость показаний от температуры и частоты, малая точность (1,0-1,5%). Потребление мощности в индукционных приборах составляет 2-4 вт.

Источник

Индукционный прибор

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .

Смотреть что такое «Индукционный прибор» в других словарях:

ИНДУКЦИОННЫЙ ПРИБОР — электроизмерительный прибор, действие которого основано на возникновении вращающего момента его подвижной части при воздействии на нее двух (или более) переменных магнитных потоков. Используется главным образом в качестве электрического счетчика … Большой Энциклопедический словарь

индукционный прибор — [IEV number 314 01 21] EN induction instrument instrument which operates by the interaction of the alternating magnetic fields produced by fixed electromagnets with the currents induced by other electromagnets in movable conductive elements [IEV… … Справочник технического переводчика

индукционный прибор — indukcinis matuoklis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Matuoklis, kurio matavimo mechanizmas sudarytas iš vieno arba kelių nejudamųjų elektromagnetų ir besisukančio aliumininio cilindro arba disko ir kurio veikimo… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

Читайте также:  Не выключается панель приборов ваз 2112

индукционный прибор — indukcinis matuoklis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Matuoklis, kurio veikimas grindžiamas sąveika tarp nejudamojo kintamosios srovės elektromagneto sukuriamo magnetinio lauko ir jo indukuojamų judamajame laidžiame… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

индукционный прибор — indukcinis matuoklis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. induction instrument vok. Induktionsgerät, n; Induktionsmeßgerät, n rus. индукционный измерительный прибор, m; индукционный прибор, m pranc. appareil à induction, m; mesureur à… … Fizikos terminų žodynas

индукционный прибор — электроизмерительный прибор, действие которого основано на возникновении вращающего момента его подвижной части при воздействии на неё двух (или более) переменных магнитных потоков. Применяется главным образом в качестве электрического счётчика.… … Энциклопедический словарь

индукционный измерительный прибор — indukcinis matuoklis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Matuoklis, kurio matavimo mechanizmas sudarytas iš vieno arba kelių nejudamųjų elektromagnetų ir besisukančio aliumininio cilindro arba disko ir kurio veikimo… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

индукционный измерительный прибор — indukcinis matuoklis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Matuoklis, kurio veikimas grindžiamas sąveika tarp nejudamojo kintamosios srovės elektromagneto sukuriamo magnetinio lauko ir jo indukuojamų judamajame laidžiame… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

индукционный измерительный прибор — indukcinis matuoklis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. induction instrument vok. Induktionsgerät, n; Induktionsmeßgerät, n rus. индукционный измерительный прибор, m; индукционный прибор, m pranc. appareil à induction, m; mesureur à… … Fizikos terminų žodynas

индукционный измерительный прибор — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN induction meter … Справочник технического переводчика

Источник

Приборы индукционной системы

Работа приборов индукционной системы основана на использовании явления возникновения вращающегося (или бегущего) магнитного поля, т. е. на способности этих полей создавать вращающий момент, действующий на подвижное металлическое тело, помещенное в такое поле.

Индукционные приборы применяют для измерения тока, напряжения, мощности и энергии в цепях переменного тока. Поэтому принцип действия индукционных приборов рассмотрим на примере работы счетчика электрической энергии однофазного переменного тока (рис. 5).

Рис. 5. Магнитоэлектрическая система счетчика электрической энергии однофазного переменного тока

В индукционном сердечнике бегущее магнитное поле, создается токами его катушек, индуцирует в алюминиевом подвижном диске вихревые токи. Взаимодействие бегущего магнитного поля с вихревыми токами создает вращающий момент, заставляющий диск вращаться в ту же сторону, в которую вращается поле. Противодействующий момент создается в результате взаимодействия постоянного магнита 8 с наводимыми им во вращающемся алюминиевом диске вихревыми токами.

Подвижная часть прибора представляет собой алюминиевый диск 5, укрепленный на оси 4. Неподвижная часть счетчика состоит из двух электромагнитов с сердечниками 1 и 6 и обмотками (намагничивающими катушками) 2 и 7 соответственно. Сердечник 1 является трехстержневым, а катушка 2 состоит из большого числа витков изолированного проводника малого сечения. Эта катушка включается параллельно измеряемой цепи и называется обмоткой напряжения. Ток IU, проходящий через катушку напряжения, и магнитный поток этой катушки ФU пропорциональны приложенному к цепи напряжению U. Так как индуктивность катушки 2 достаточно велика, то ток IU отстает по фазе от напряжения U на угол π/2 (рис.6).

Сердечник 6 имеет П-образную форму. Катушка 7 состоит из небольшого числа витков изолированного провода достаточно большого сечения. Эту катушку включают последовательно с измеряемой цепью и называют токовой обмоткой прибора. Ток I проходящий через катушку 7 и являющийся током нагрузки, создает поток Ф1 пропорциональный току I, причем поток Ф1 отстает по фазе от тока I на некоторый угол, называемый углом потерь. Угол потерь весьма мал, так как поток Ф1 значительное расстояние проходит через воздух. Токи IU и I и соответственно создаваемые ими магнитные потоки ФU и Ф1 совпадают по фазе (см. рис. 6). Поток Ф1, дважды пересекает алюминиевый диск 5. Ток I и напряжение U сдвинуты по фазе на угол φ, значение которого зависит от характера нагрузки.

Читайте также:  Панель приборов mark 2 100

Катушка 2 расположена на среднем стержне сердечника 1, поэтому магнитный поток этой катушки ФU разветвляется на потоки Ф2 и Ф3, один из которых Ф2, проходя по среднему стержню сердечника и участку 3 магнитной цепи, огибает диск и пересекает его. Потоки Ф3 не пересекают диска прибора, так как замыкаются по боковым стержням сердечника 1. Следовательно, поток Ф3 используют в сердечнике для создания необходимого угла сдвига фаз ψ между рабочими потоками Ф1 и Ф2.

Вращающий момент диска, создаваемый магнитными потоками Ф1 и Ф2, пропорционален произведению максимальных значений этих потоков и синусу угла сдвига фаз между ними:

, (6)

где С1 — коэффициент пропорциональности, зависящий от частоты переменного тока.

Так как можно считать, что магнитный поток Ф2 пропорционален напряжению U, т.е. Ф2 = СU U, и поток Ф1 пропорционален току нагрузки I, т.е. Ф1 = С1I, а синус угла сдвига фаз между этими потоками cosφ (рис. 6), то формулу (6) можно заменить выражением

, (7)

где cosφ — коэффициент мощности потребителя; P — активная мощность; С1 и СU — коэффициенты пропорциональности.

Вихревые токи, возникающие в диске при вращении его в поле постоянных магнитов, пропорциональны частоте вращения диска nД(об/мин), поэтому противодействующий момент МПP = СД nД.

При вращении диска с равномерной скоростью его вращающий и противодействующий момент равны, т.е. МВР = MПР или СР= СД nД, откуда частота вращения диска

.

Если диск за время t сделал n оборотов, то энергия A, полученная из сети потребителем за это время

, (8)

.

Таким образом, согласно (8), электроэнергия, учитываемая счетчиком, пропорциональна частоте вращения диска. Величина А/n = СД/С получила название постоянной счетчика и представляет собой энергию, приходящуюся на один оборот диска.

Счетчик электроэнергии имеет счетный механизм, который связан червячной передачей с осью диска. По показаниям счетного механизма определяют количество электроэнергии, которое израсходовал потребитель.

К достоинствам индукционных счетчиков следует отнести их большую надежность в работе, значительную перегрузочную способность по току (

300%), незначительную чувствительность к внешним магнитным полям и большое значение вращающего момента.

Так как в уравнение (7) входит коэффициент С1, зависящий от частоты сети f, индукционные приборы пригодны для переменного тока одной определенной частоты, что является в какой-то степени недостатком таких приборов. Другим недостатком можно считать зависимость показаний прибора от температуры окружающей среды: с повышением температуры окружающей среды увеличивается сопротивление прибора и уменьшаются вихревые токи, что приводит к уменьшению вращающего момента (примерно на 0,4% при нагревании на 1 °С).

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Adblock
detector