Приборы индукционной системы
Индукционные приборы в настоящее время служат для измерения расхода электрической энергии в цепях переменного тока.
Действие индукционного счетчика основано на взаимодействии вихревых токов с вращающимся магнитным полем.
Основными деталями индукционного счетчика являются два электромагнита, подвижный алюминиевый диск, редуктор, счетный механизм и тормозной магнит.
Магнитная система электромагнитов имеет воздушные зазоры, причем катушка электромагнита включается с нагрузкой последовательно, а катушка электромагнита параллельно. При определенном расположении электромагнитов между их полюсами создается вращающееся магнитное поле, в котором размещен свободно вращающийся алюминиевый диск.
Вращающееся магнитное поле, пронизывая алюминиевый диск, индуктирует в нем вихревые токи. В результате взаимодействия вихревых токов с вращающимся магнитным полем возникает механическая сила, которая приводит диск во вращение.
Сила взаимодействия между вихревыми токами и вращающимся магнитным полем пропорциональна произведению мгновенных значений тока и напряжения, т. е. мощности токоприемников: Мвр=kP, где k постоянный коэффициент. Чтобы скорость вращения диска была пропорциональна мощности токоприемников, применен тормозной магнит.
В диске при вращении его между полюсами тормозного магнита индуктируются вихревые токи, которые, взаимодействуя с магнитным полем магнита, создают противодействующий момент, пропорциональный частоте вращения диска. Чем быстрее вращается диск, тем больше сила его торможения. Частота вращения диска становится постоянной, когда вращающий момент уравновешивается тормозящим моментом. Счетный механизм прибора измеряет число оборотов диска, т. е. величину, пропорциональную энергии, расходуемой на работу токоприемника.
Приборы вибрационной системы
Приборы вибрационной системы предназначаются для измерения частоты переменного тока.
Действие вибрационных приборов основано на использовании явлений электромагнетизма и механического резонанса.
Каждая механическая система, способная совершать колебательные движения, обладает определенной частотой собственных колебаний, которая обусловливается массой в упругостью системы. При резонансе, т. е. при совпадении частот собственных колебаний системы и колебаний внешнего источника, амплитуда колебаний данной механической системы резко увеличивается. Это свойство используется в измерительных приборах вибрационной системы.
Вибрационный частотомер состоит из электромагнита, стального якоря, укрепленного на бруске, и нескольких вибраторов с различной длиной или массой. Концы вибраторов отогнуты под прямым углом, окрашены белой краской и размещены в горизонтальной щели на шкале частотомера. Брусок крепится к пластинчатым прижимам, что обеспечивает некоторую подвижность механической системы.
Если по обмотке электромагнита пропустить переменный ток, то якорь будет сильнее притягиваться к полюсам в те моменты, когда ток имеет наибольшее значение, т. е. два раза за период. Колебания якоря передаются вибраторам. С наибольшей амплитудой будет колебаться вибратор, собственная частота колебаний которого совпадает с частотой колебаний якоря. Цифра на шкале, стоящая против вибратора, колеблющегося с наибольшей амплитудой, укажет частоту тока в сети.
Большинство частотомеров вибрационной системы предназначены для измерения частот 45-55 Гц. Однако встречаются частотомеры, рассчитанные для измерения более высоких частот (до 1550-1650 Гц).
Достоинство приборов вибрационной системы независимость показаний от напряжения сети.
Недостатки зависимость показаний от механических вибраций, невозможность измерения высоких частот и прерывность шкалы, вследствие чего затрудняются измерения на промежуточных частотах, когда одновременно колеблется несколько вибраторов.