13. Индукционный измерительный механизм.

В основе работы индукционного измерительного механизма — действие переменного магнитного поля на индуктированные им токи. Отсюда можно за­ключить, что такой измеритель может работать только в цепях пе­ременного тока.

В конструктивную схему его (рис. 13.1) входят: два электромагнита 2, 3; алюминиевый диск 1; постоянный магнит 4. Обмотки электромагнитов включаются

в электрическую цепь так же, как катушки ваттметра. Обмотка первого электромагнита имеет относительно большое число витков и включается в цепь так же, как вольтметр; обмотка второго электромагнита имеет малое число витков, включается так же, как амперметр. Переменные токи в обмотках обоих электромагнитов создают переменные магнитные потоки, которые,

Рис.13 пронизывая край диска, индуктируют в нем вихревые токи. Вращающий момент создается в результате действия переменного магнитного потока первого электромагнита на ток, индуктированный магнитным полем второ­го электромагнита, и наоборот.

Более детальное рассмотрение этого вопроса показывает, что вращающий момент пропорционален активной мощности цепи

М_вр = k UI cos φ = k Р

Под действием этого момента диск вращается. Край алюминиево­го диска входит в воздушный зазор постоянного магнита 4. Если диск вращается, то постоянное магнитное поле индуктирует в дис­ке токи и взаимодействует с этими токами. В результате на диск действуют электромагнитные силы, направленные против вращения.

Величина тормозного момента, как показывают расчеты, про­порциональна

частоте вращения диска N :

М_т = kN.

При равенстве вращающего и тормозного моментов диск вращается с постоянной скоростью и

W = CN,

Где С – постоянная счетчика, которая равна расходу энергии соответствующему одному обороту диска.

Отсюда следует, что для измерения расхода электро­энергии надо считать количе­ство оборотов диска. Счет ведет специальный счетный механизм, связанный с осью диска механической переда­чей 5 (червячная передача и система зубчатых колесиков), передаточное число . которого подобрано так, что расход электро­энергии можно читать на цифровом указателе в киловатт-часах.

Для измерения энергии в трехфазных электроустановках при­меняют трехфазные двухэлементные счетчики.

14. Измерение тока.

Для измерения силы тока в цепи служит амперметр. Сила тока определяется количеством электрических зарядов, прошедших через попереч­ное сечение проводника за единицу времени. Следовательно, ам­перметр должен включаться в цепь последовательно нагрузке (рис.14.1, а). Но последовательное включение.

Рис 14.1 Включение амперметра в цепь: а — непосредственно;

б — с шунтом; в — с трансформатором тока

в цепь любого со­противления согласно закону Ома уменьшает силу тока в цепи. Чтобы заметно не изменилась сила тока в цепи при включении амперметра нужно, чтобы амперметр имел малое сопротивление. Амперметры имеют внутреннее сопротивление доли Ома. Измерительные механизмы магнитоэлектрических при­боров рассчитаны на верхний предел измерения токов 30-50 мА. Для увеличения номинального тока прибора параллельно его из­мерительному механизму подключают небольшое сопротивле­ние — шунт г_ш (рис.14.1, б). Измеряемый ток I разветвляется на ток, проходящий через шунт I_ш и через измерительный меха­низм I_А. Т.к. амперметр и шунт соединены параллельно, то U_а = U_ш, или

I_А r_А = I_ш r_ш, откуда

R_ш = I_А r_А / I_ш = I_А r_А / (I – I_А )

В цепях переменного тока для расширения пределов измерения используют измерительные трансформаторы тока (рис. 14.1, в). Измеряемый ток I протекает через первичную обмотку измерительного трансформатора, а амперметр подключается ко вторичной обмотке. С помощью трансформатора сила измеряемого тока уменьшается до значения на которое рассчитан амперметр, а амперметр градуируют на измеряемый ток.