> Энциклопедический словарь Гранат, страница > Электродинамический счетчик служит для измерение энергии

Электродинамический счетчик служит для измерение энергии

Электродинамический счетчик служит для измерения энергии (работы)по-стоянноготока,он представляетсобой по существу миниатюрный двигатель постоянного тока. Рабочий ток проходит в счетчике через две неподвижные катушки (рисунок 12) и создает основное магнитное поле счетчика. Между неподвижными катушками вращается

Рисунок 12.

якорь счетчика, состоящий не менее чем из трех катушек тонкой проволоки, соединенных в обмотку якоря. Ток в якорь подводится через серебряные щетки и коллектор. Якорь соединен последовательно с большим добавочным сопротивлением и вспомогательной катушкой (компенсатором трения). Для поглощения механической работы якоря—для торможения—на якоре счетчика помещен алюминиевый диск, вращающийся между полюсами постоянного магнита. Взаимодействие тока в якоре, пропорционального напряжению сети, и рабочего тока в неподвижных катушках создает крутящий момент якоря, пропорциональный мощности, потребляемой в сети; вращение диска междуполюсами постоянного магнита вызывает токи Фуко в диске, последние лее, взаимодействуя с полем постоянного магнита, создают тормозящий момент, пропорциональный оьружной скорости диска, а.следовательно,—и числу оборотов якоря в единицу времени. Приуста-новившиейся скорости вращения якоря крутящий и тормозящий моменты равны, следовательно—число оборотов якоря в единицу времени пропорционально мощности, потребляемой в цепи, а все число оборотов за данный промежуток времени пропорционально электрической работе, потребленной в контролируемой нагрузке за этот промежуток времени. Обороты якоря, через посредство червячной передачи и системы шестерен, приводят в действие счетный механизм, который показывает произведенную работу непосредственно в киловаттчасах (иногда в гектоваттчасах). Вспомогательная катушка, взаимодействуя с якорем, создает дополнительный крутящий момент, который уравновешивает момент сил трения якоря в подпятниках и в счетном механизме. При неточности работы счетчика его можно регулировать посредством перемещения постоянного магнита.

Индукционный счетчик служит для измерения энергии переменного тока. Основными частями счетчика являются два электромагнита: один из них имеет П—образную форму, он снабжен обмоткой из толстой проволоки, по которой проходит рабочий ток; второй электромагнит имеет е—образную форму, на нем помещена обмотка напряжения из тонкой проволоки. Вращающееся магнитное поле, создаваемое совместным действием магнитных полей обоих электромагнитов счетчика, вызывает в алюминиевом диске токи Фуко и создает действующий на диск крутящий момент, пропорциональный мощности переменного тока. Тормозящий момент создается, так же как в электродинамическом счетчике, действием на тот же диск постоянного магнита. Вращение якоря через червячную передачу приводит в действие счетный механизм. Индукционный счетчик регулируется путем смешения постоянного магнита.

Счетчики трехфазного тока представляют собой соединение в общем кожухе, с общей осью и общим счетным механизмом двух или трех счетчиков; включаются они так же, как ваттметры трехфазного тока.

Частотомеры служат для измерения частоты переменного тока, то есть числа периодов переменного тока в секунду. Наиболее употребителен резонансный частотомер (рисунок 13). Этот прибор

Рисунок 13.

заключает в себе электромагнит, через катушку которого проходит измеряемый переменный ток; создаваемое последним переменное магнитное поле то сильнее, то слабее притягивает к себе укрепленную на упругих стальных полосках железную пластину, в результате чего последняя начинает дрожать соответственно частоте переменного тока. На этойполосе помещен ряд стальных язычков; благодаря дрожанию своего железного основани я они также начинают дрожать, но большой размах получают колебания только того язычка, собственная частота которого равна частоте переменного тока. Чтобы сделать эти колебания более заметными, концы язычков отогнуты и окрашены белой краской. Частотомер приключается параллельно, то есть так же, как вольтметр.

Омметры употребляются, гл. обр., для измерения сопротивления изоляции. Так как значения этого сопротивления обычно очень велики, то омметры градуируются в миллионах ом (мегомах). Внешний вид одного из омметров и его внутренняя схема соединений показаны на рисунке 14 а и b. Основными частями омметра являются: магнитоэлектрическая

Рисунок 14а.

машина — индуктор (М), приводимая во вращение от руки, затем соединенный последовательно с ней измерительный прибор, проградуированный в мегомах (мй), добавочные сопротивления и измеряемое сопротивление В.г. При измерении сопротивления изоляции один за-

жим омметра соединяется с испытуемым проводом (зажим К на рисунке Ш, а другой с землей (зажим Е ). Сопротивление изоляции—величина непостоянная, достаточно знать ее приближенное значение, поэтому от омметров большой точности не требуется.

В установках высокого напряжения измерения производятся при посредстве измерительных трансформаторов. Последние необходимы, гл. обр., для того, чтобы отделить электрический измерительный прибор от сети высокого напряжения. Амперметр, например, можно было бы включить последовательно в провод линии высокого напряжения. но не только прикосновение, адаже приближение к включенному таким способом амперметру было бы опасно для. жизни обслуживающего персонала. В измерительных трансформаторах между первичной обмоткой, находящейся под высоким напряжением, и вторичной, соединенной с измерительным прибором, существует только магнитная связь, так же как в силовом трансформаторе. Так. обр., измерительный прибор оказывается совершенно отделенным от высокого напряжения; кроме того, для устранения возможности появления на вторичной обмотке трансформатора высокого напряжения по отношению к земле, вторичная цепь измерительного трансформатора в одной точке соединяется с землей — „заземляется“. В зависимости от назначения измерительные трансформаторы разделяются на трансформаторы напряжения, служащие для измерения напряжения, и трансформаторы тока, служащие для измерениясилы тока. Трансформатор напряжения (рисунок 15) приключается параллельно к Точкам, напряжение между которыми нужно измерять; ко вторичной обмотке его параллельно между собой приключаются измерительные приборы,— например вольтметр и цепь напряжения счетчика. Первичная обмотка имеет большое, а вторичная малое число витков.

Напряжения в трансформаторе относятся как числа витков соответствующих обмоток. Трансформатор напряжения рассчитывается так, чтобы при номинальном первичном напряжении он давал вторичное напряжение 100 вольт. Так. обр., благодаря трансформатору напряжения, измерение высокого напряжения сводится к измерению низкого напряжения и умножению результатов на коэффициент трансформации. Условия работы трансформатора напряжения соответствуют холостому ходу силового трансформатора.

Трансформатор тока (рисунок 16) включается в цепь последовательно, обычно он имеет малое число витков в первичной обмотке (иногда только один виток)

и значительно большее во вторичной; токи в трансформаторе относятся обратно пропорционально числу витков; так. обр., в цепи вторичной обмотки трансформатора тока, отделенной от высокого напряжения, измерение ведется при относительно малых силах тока

Рисунок 16.

(нормально 5 ампер при полной нагрузке трансформатора с первичной стороны). Помимо точности коэффициента трансформации от трансформатора тока требуется прочность — устойчивость в отношении коротких замыканий. Измерительные приборы включаются во вторичную цепь трансформатора тока последовательно. Цепь напряжения счетчика или ваттметра приключается к вторичной обмотке трансформатора напряжения, а токовая цепь счетчика или ваттметра замыкается на вторичную обмотку трансформатора тока (рисунок 17); в этом случае показа-

Рисунок 17.

ния счетчика или ваттметра нужно умножать на коэффициенты трансформации обоих измерительных трансформаторов.

Точность измерения, даваемая электроизмерительными приборами, в рядеслучаев оказывается недостаточной; далее — сами электроизмерительные приборы должны быть проверены в условиях, гарантирующих высокую точность измерения; наконец, ряд электрических величин не может быть измерен непосредственно по показаниям электроизмерительных приборов. В подобных случаях приходится обращаться к сравнению измеряемой величины или показаний поверяемого прибора с эталоном измеряемой величины, то есть с вещественным образцом единицы измерения. Это сравнение производится при помощи тех или иных измерительных устройств.

В настоящее время основными эталонами для электрических измерений являются эталоны сопротивления и эталоны электродвижущей силы. .Первичным” эталоном сопротивления является ртутный эталон электрического сопротивления. Он представляет собой наполненную чистой ртутью, строго калиброванную (то есть имеющую строго равномерное сечение) стеклянную трубку, концы которой вставлены в два шарообразных стеклянных сосуда, также наполненных ртутью; в эти сосуды впаяны платиновые проволочки, служащие для включений эталона в измерительную цепь. Ртутный эталон применяется только для сравнения с ним вторичных эталонов. Такие сравнения производит в СССР Всесоюзный институт метрологии и стандартизации в Ленинграде (бывшая Главная палата мер и весов). Вторичные эталоны, служащие для точных лабораторных измерений, изготовляются в виде катушек из манганина; такие катушки известны под названием нормальных сопротивлений (рисунок 18). Эталон сопротивления должен иметь четыре зажима для устранения влияния переходных сопротивлений контактов по отношению к цепи измерения; из них два зажима служат для включения эталона

Рисунок 18.

в цепь тока, а два другие для измерения падения напряжения на эталоне. Особенно важно наличие четырех зажимов для эталонов малого сопротивления.

Для измерений, допускающих меньшую точность, вторичными эталонами служат магазины сопротивлений штепсельного (рисунок 19) и рычажного типа

Рисунок 19.

(рисунок 20). Эти магазины представляют собой ряд катуше с сопротивления в общем ящике; кату лки вводятся в цепь при помощи систзмы штепселей или рычажных контактов. Для устранения мешающего влияния самоиндукции, катушки сопротивлений наматываются бифилярно, однако катушка, намотан

ная бифилярно, обладает значительной емкостью; поэтому сопротивления, служащие для точных измерений переменного тока, наматываются более сложным образом в целях устранения как самоиндукции, так и емкости (обмотка по Шапейрону или обмотка по Вагнеру и Вертгеймеру).

В качестве эталонов электродвижущей силы применяются нормальные

Элементы Вестона. При тщательном изготовлении электродвижущие силы отдельных нормальных элементов Вестона отличаются друг от друга не больше чем на 0,01 милливольта. 0 изменением температуры электродвижущая сила нормального элемента несколько изменяется, но эти изменения с большой степенью точности могут бы1ъ учтены при помощи формулы;

Ei=1,0183 — 4,06 10“6 (t — 20°) —

— 0,95 10~h (t — 20°)3 + 1 10“8 (t — 20°)s.

При 20° электродвижущая сила нормального элемента Вестонα= 1,0183 | вольта.