Ольга Косарева - Шпаргалка по общей электронике и электротехнике
Регулировка выпрямленного напряжения у выпрямителей производится при помощи секционированного трансформатора или автотрансформатора, имеющих ряд ответвлений от своих обмоток. Изменяя величину напряжения переменного тока, питающего выпрямитель, меняют величину выпрямленного напряжения.
76. ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ
Для измерения электрических величин применяются специальные электроизмерительные приборы. Электроизмерительные приборы нашли себе широкое применение для рациональной эксплуатации, контроля и защиты электрических установок в различных отраслях народного хозяйства.
В электроизмерительных приборах различают подвижную и неподвижную части прибора. Проявление электрического тока, например его тепловые, магнитные и механические действия, положены в основу взаимодействия подвижной и неподвижной частей прибора. Возникающий вследствие этого вращающий момент поворачивает подвижную часть прибора вместе с указателем (стрелкой).
Под действием вращающего момента подвижная система поворачивается на угол тем больший, чем больше будет измеряемая величина. В противовес вращающему моменту должен быть создан равный и противоположный противодействующий момент, так как иначе при любых значениях измеряемой величины (кроме нуля) стрелка будет отклоняться в конец шкалы до упора.
Обычно противодействующий момент создается при помощи спиральных пружин из фосфористой бронзы.
Трение, как известно, направлено всегда против движения. Поэтому при движении подвижной части прибора трение будет мешать этому и искажать показания прибора. Для уменьшения трения подвижная часть в некоторых конструкциях крепится на кернах в подпятниках из камня высокой твердости (рубина, сапфира, агата). Для предохранения кернов и подпятников от разрушения при переносе или транспортировке некоторые приборы имеют приспособление, называемое арретиром, которое поднимает подвижную часть и закрепляет ее неподвижно.
Под влиянием тех или иных причин противодействующий момент прибора изменяется. Например, при различных температурах спиральные пружины имеют неодинаковую упругость. В этом случае стрелка прибора будет отходить от нулевого деления. Для установки стрелки в нулевое положение служит приспособление, называемое корректором. Измеряющий механизм прибора заключен в корпус, защищающий его от механических воздействий и попадания пыли, воды, газов.
Одним из условий, предъявляемых к прибору, является быстрое успокоение его подвижной части, достигнутое путем устройства успокоителей, использующих механическое сопротивление среды (воздух, масло) или магнитоиндукционное торможение.
Электроизмерительные приборы различают по следующим признакам: 1)по роду измеряемой величины;
2) по роду тока;
3) по степени точности;
4) по принципу действия;
5) по способу получения отсчета;
6) по характеру применения.
Кроме этих признаков, электроизмерительные приборы можно также отличить:
1) по способу монтирования;
2) способу защиты от внешних магнитных или электрических полей;
3) выносливости в отношении перегрузок;
4) пригодности к применению при различных температурах;
5) габаритным размерам и другим признакам.
По роду тока приборы делятся на приборы постоянного тока, приборы переменного тока и приборы постоянного и переменного тока.
По принципу действия приборы подразделяются на магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические (ферродинамические), индукционные, тепловые, вибрационные, термоэлектрические, детекторные и др.
77. УСТРОЙСТВО ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ
Приборы магнитоэлектрической системы работают на принципе взаимодействия катушки с током и поля постоянного магнита. Сильный постоянный подковообразный магнит, изготовленный из кобальтовой, вольфрамовой или никель-алюминиевой стали, создает магнитное поле. К концам магнита приведены полюсные наконечники из мягкой стали, имеющие цилиндрические выточки. Между полюсными наконечниками неподвижно укреплен стальной цилиндр, служащий для уменьшения сопротивления магнитной цепи. Магнитные линии выходят из полюсных наконечников и в силу того, что магнитная проницаемость стали значительно больше, чем у воздуха, радикально входят в цилиндр, образуя в воздушном зазоре практически однородное магнитное поле. Такое же поле создается при выходе магнитных линий из цилиндра. Цилиндр охватывает легкая алюминиевая рамка с намотанной на ней обмоткой (катушкой), выполненной из изолированной медной проволоки. Рамка сидит на оси, лежащей в подпятниках. На оси крепится также алюминиевая стрелка. Противодействующий момент создается двумя плоскими спиральными пружинами, служащими одновременно для подвода тока к обмотке прибора.
Электромагнитные приборы работают на принципе взаимодействия между током катушки и магнитным полем подвижного сердечника из ферромагнитного материала. По конструкции электромагнитные приборы делятся на два типа: приборы с плоской катушкой и приборы с круглой катушкой.
Принцип действия электродинамических приборов основан на взаимодействии магнитных полей двух катушек: одной, неподвижно закрепленной, и другой, сидящей на оси и поворачивающейся.
Принцип действия тепловых приборов основан на удлинении металлической нити при нагревании ее током, которое затем преобразуется во вращательное движение подвижной части прибора.
Индукционные измерительные приборы характеризуются 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.
Принцип действия приборов термоэлектрической системы основан на использовании электродвижущей силы, возникающей в цепи, состоящей из разнородных проводников, если место соединения этих проводников имеет температуру, отличную от температуры остальной части цепи.
Приборы детекторной системы представляют собой сочетание магнитоэлектрического измерительного прибора и одного или нескольких полупроводниковых выпрямителей (детекторов), соединенных вместе в одну схему. В качестве выпрямителей обычно используют медно-закисные выпрямители.
Приборы вибрационной системы характеризуются применением ряда настроенных пластин, имеющих разные периоды собственных колебаний и позволяющих производить измерение частоты благодаря резонансу частоты колеблющейся пластины с измеряемой частотой. Вибрационные приборы строятся только в качестве частотомеров.
78. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ
В сетях переменного тока для отделения измерительных приборов в целях безопасности от проводов высокого напряжения, а также для расширения пределов измерения приборов применяются измерительные трансформаторы напряжения и тока.
Для обеспечения высокой точности измерений трансформаторы напряжения (тока) не должны менять свой коэффициент трансформации и иметь постоянный угол в 180омежду векторами первичного и вторичного напряжения (тока). Последнее условие необходимо при включении через трансформаторы напряжения (тока) таких приборов, показания которых зависят от угла сдвига между напряжением и током сетки.
Однако на практике трансформаторы напряжения (тока) имеют так называемую погрешность в коэффициенте трансформации и угловую погрешность.
Относительной погрешностью в коэффициенте трансформации называется разность между вторичным напряжением (током), умноженным на коэффициент трансформации, и действительной величиной первичного напряжения (тока).
Угловой погрешностью измерительного трансформатора напряжения (тока) называется угол между вектором первичного напряжения (тока) и повернутым на 180овектором вторичного напряжения (тока). Погрешность в коэффициенте трансформации и угловая погрешность увеличиваются с нагрузкой. Поэтому трансформаторы нельзя нагружать сверх номинальной (указанной на паспорте) мощности.
Первичная и вторичная обмотки измерительного трансформатора напряжения выполняются из медной изолированной проволоки и надеваются на замкнутый сердечник, собранный из отдельных листов трансформаторной стали. Трансформаторы напряжения изготовляются однофазными и трехфазными. Для защиты трансформатора от перегрузок и коротких замыканий в цепи измерительных приборов во вторичную обмотку включаются низковольтный плавкий предохранитель. В случае пробоя изоляции высоковольтной обмотки сердечник и вторичная обмотка могут получить высокий потенциал. Во избежание этого вторичная обмотка и металлические части трансформатора заземляются.
