Номинальный коэффициент трансформации итн

Измеряемое напряжение U_1изм= K_Uн U₂ .

→погрешность измерения

Погрешность растет при увеличении количества подключенных приборов.

Суммарная мощность приборов во вторичной цепи ИТН не должна превышать номинальную мощность.

Уравнения трансформатора:

• Рабочий режим трансформатора напряжения:

– режим близкий к холостому ходу.

 Аварийный режим: – короткое замыкание

→обмотки сгорают.

6. Измерительные трансформаторы тока

ИТТ предназначены для расширения пределов измерения приборов по току и гальванической развязки цепей высокого и низкого напряжения.

I_1н = 0,1…60000 А;

I_2н = 1; 2; 5 А.

Обозначение на схемах:

Номинальный коэффициент трансформации ИТТ

Измеряемый ток: I₁ = K_Iн I₂ .

→погрешность измерения

Погрешность растет при увеличении количества подключенных приборов.

Суммарное сопротивление приборов во вторичной цепи ИТН не должно превышать номинальное значение.

• Рабочий режим трансформатора тока:

– режим, близкий к короткому замыканию.

I₀w₁ = (13%)I₁w₁; I₁W₁ ≈ I₂w₂ .

 Аварийный режим: – холостой ход

I₂ = 0; I₀w₁ = I₁w₁;

→горит сердечник

Пример включения измерительных приборов через ИТН и ИТТ:

7. Унифицированные преобразователи

Преобразуют измеряемую величину в унифицированный сигнал постоянного тока.

I_вых =0…5 мА; U_вых = 0…10 В; R_н = 2500…3200 Ом.

Пример. Унифицированный измерительный преобразователь переменного тока Е854/1

I_вх =0…5 А; I_вых =0…5 мА; U_вых = 0…10 В;

R_н = 2500 ± 50 Ом; К = 0,2

Лекция 6 ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ

1. Физические основы работы

Структурная схема электромеханического прибора:

Измерительный механизм имеет:

◙ Неподвижную часть; ◙ подвижную часть. Для выполнения измерений необходимо создать: ◙ вращающий момент; ◙ противодействующий момент.

По способу создания вращающего момента различают системы электромеханических приборов:

1. магнитоэлектрическая (МЭ);

2. электромагнитная (ЭМ);

3. электродинамическая (ЭД);

4. ферродинамическая (ФД);

5. электростатическая (ЭС);

6. индукционная (И).

По способу создания противодействующего момента:

1. с механическим противодействующим моментом (спиральные пружины, упругие растяжки, подвес)

2. с электрическим противодействующим моментом (логометры)

Уравнение движения подвижной части прибора:

М_вр = М_и + М_у + М_пр ,

–момент сил инерции;

–момент успокоения;

.

Характер движения зависит от степени успокоения

• при  < 1 – колебательное движение (кривая 1);

• при  > 1 –апериодическое движение (кривая 3);

• при  = 1 –ускоренное (критическое) движение (2).

Частота собственных колебаний подвижной части:

Для электромеханических приборов f₀ < 10 Гц и характерно колебательное движение. Для быстрого затухания колебаний – магнитоиндукционные успокоители.

Подвижная часть реагирует:

при f_X > f₀ – на среднее значение вращающего момента,

при f_X < f₀ – на мгновенное значение.

2. Магнитоэлектрические приборы

Принцип действия основан на взаимодействии тока катушки с магнитным полем постоянного магнита.

Конструктивные исполнения:

1. с подвижной катушкой и неподвижным магнитом;

2. с подвижным магнитом и неподвижной катушкой.

свнешним магнитом с внутренним магнитом

– уравнение преобразования

магнитоэлектрических приборов

Магнитоэлектрический логометр

– уравнение преобразования логометра

Свойства:

• высокая точность, высокая чувствительность; малое потребление энергии;

• непригодность для измерения переменного тока, малая перегрузочная способность.

Область применения: А , V , Г , Ω в цепях постоянного тока.

Расширение пределов измерения:

по току – шунты;

по напряжению – добавочные сопротивления, делители.

3. Магнитоэлектрические приборы с преобразователями

1. Термоэлектрические приборы

Термоэлектрический прибор – магнитоэлектрический механизм с термопреобразователем.

контактный

термопреобразователь

бесконтактный

термопреобразователь

Уравнение преобразования: α = с I ²

Свойства:

• широкий частотный диапазон;

• малая точность; малая перегрузочная способность.

Область применения: измерение U и I в диапазоне частот от 0 до сотен МГц.

2. Выпрямительные приборы

Выпрямительный прибор – магнитоэлектрический механизм с полупроводниковым выпрямителем.

– уравнение преобразования

k_ф – коэффициент формы тока, k_{ф sin}= 1,11.

Свойства:

• высокая чувствительность; малое потребление;

• низкая точность; малая перегрузочная способность;

влияние формы тока.

Область применения: комбинированные приборы для измерения постоянных и синусоидальных U и I, а также R.

3. Электронные приборы

Электронный прибор – магнитоэлектрический механизм с электронным преобразователем.

П– преобразователь;

УПТ – усилитель постоянного тока.

Область применения: вольтметры постоянного и переменного тока, мосты переменного тока, указатели равновесия и др.

Магнитоэлектрические омметры (изучается самостоятельно)

• Последовательная схема (для измерения больших R)

Шкала обратная

• Параллельная схема (для измерения малых R)

Шкала прямая

• Логометрическая схема

Лекция 7 ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ

1. Электромагнитные приборы

Принцип действия основан на взаимодействии магнитного поля неподвижной катушки с током с подвижным ферромагнитным сердечником.

Конструктивные варианты:

с круглой катушкой с замкнутым магнитопроводом

Уравнение преобразования:

При несинусоидальном токе

Свойства:

• применимость на постоянном и переменном (в том числе несинусоидальном) токе;

надежность; большая перегрузочная способность;

• невысокая точность; большое потребление энергии; узкий частотный диапазон, неравномерная шкала.

Область применения: А , V и f в цепях промышленной частоты.

Расширение пределов измерения: с помощью измерительных трансформаторов тока и напряжения.

2. Электродинамические приборы

Принцип действия основан на взаимодействии магнитных полей подвижной и неподвижной катушек с токами.

Уравнение преобразования:

Свойства:

• применимость в цепях постоянного и переменного (в том числе несинусоидального) тока;

высокая точность; фазочувствительность;

• низкая перегрузочная способность;

большое потребление энергии.

Область применения: лабораторные А , V , W , φ и f в

частотном диапазоне до 10 кГц.

Расширение пределов измерения: с помощью измерительных трансформаторов тока и напряжения.

Электродинамические ваттметры

Схемы включения:

а) б)