Всего за 114.9 руб. Купить полную версию
24. ПОНЯТИЕ О ДВУХТАКТНЫХ И ТРЕХТАКТНЫХ МАГНИТНЫХ УСТРОЙСТВАХ
Существует много вариантов конструктивного исполнения и схем включения МУ. Так, иногда возникает необходимость в том, чтобы изменение направления тока I у сопровождалось изменением направления тока приемника постоянного тока либо изменением на 180° фазы тока приемника переменного тока. В этих случаях применяют так называемые двухтактные или реверсивные МУ.
Рис. 30. Схема двухтактного МУ
С помощью двухтактного МУ можно получить харакеристику управления, изображенную на рисунке 30.
При этом отрицательное значение тока I cp при I у < 0 означает изменение на 180° фазы тока приемника в случае МУ с выходом на переменном токе (рис. 30) и изменение направления тока приемника в случае МУ с выходом на постоянном токе.
Двухтактные МУ получают путем соответствующего соединения однотактных усилителей. Одна из схем двухтактных МУ приведена на рисунке 30.
Для повышения коэффициента усиления в цепи двухтактного МУ применена внутренняя обратная связь. Обмотки смещения позволяют получить (при неидентичности характеристик управления однотактных МУ) при I у = 0 ток приемника I cp = 0. Последнее осуществляется путем воздействия на резистор r см.
Для регулирования тока, напряжения или мощности трехфазных приемников используются трехфазные МУ либо три однофазных. Трехфазные или однофазные МУ, соединяемые по трехфазным схемам, могут иметь выход также и на постоянном токе.
Каждая фаза трехфазного МУ имеет два магнитопровода , на которых размещены рабочие обмотки. Для улучшения охлаждения рабочая обмотка, расположенная на каждом магнитопроводе, разбита на две секции, размещенные в двух стержнях магнитопровода . Обмотки управления различного назначения охватывают шесть стержней магнитопроводов всех фаз.
25. МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА
Принцип действия магнитоэлектрических приборов основан на взаимодействии магнитного поля постоянного магнита и обмотки с током. В воздушном зазоре 1 (рис. 31) между неподвижным стальным цилиндром 2 и полюсными наконечниками NS неподвижного постоянного магнита расположена алюминиевая рамка с обмоткой 3, состоящей из ω витков изолированной проволоки.
Рис. 31. Магнитоэлектрическая система
Рамка жестко соединена с двумя полуосями О и О ′, которые своими концами опираются о подшипники. На полуоси О закреплены указательная стрелка 4 и две спиральные пружинки 5 и 5′, через которые к катушке подводится измеряемый ток I , противовесы 6. Полюсные наконечники NS и стальной цилиндр 2 обеспечивают в зазоре 1 равномерное радиальное магнитное поле с индукцией В . В результате взаимодействия магнитного поля с током в проводниках обмотки 3 создается вращающий момент. Рамка с обмоткой при этом поворачивается, и стрелка отклоняется на угол α. Электромагнитная сила F эм, действующая на обмотку, равна F эм = ω Bll .
Вращающий момент, создаваемый силой F эм, равен:
M вр = F эм d = ω Blld = C 1 I 1,
где d и l – ширина и длина рамки (обмотки);
C 1 – коэффициент, зависящий от числа витков ω, размеров обмотки и магнитной индукции В .
В приборах магнитоэлектрической системы успокоение (демпфирование) стрелки происходит благодаря тому, что при перемещении алюминиевой рамки в магнитном поле постоянного магнита NS в ней индуктируются вихревые токи. В результате взаимодействия этих токов с магнитным полем возникает момент, действующий на рамку в направлении, противоположном ее перемещению, что и приводит к быстрому успокоению колебаний рамки.
Измерительные приборы магнитоэлектрической системы находят применение также при измерениях в цепях переменного тока. При этом в цепь подвижной катушки включают преобразователи переменного тока в постоянный или пульсирующий ток.
Наибольшее распространение получили выпрямительная и термоэлектрическая системы.
Вольтметры и амперметры выпрямительной и термоэлектрической системы применяются для измерений в цепях переменного тока как промышленного тока, так и тока повышенных частот.
Достоинства приборов магнитоэлектрической системы – точность показаний, малая чувствительность к посторонним магнитным полям, незначительное потребление мощности, равномерность шкалы. К недостаткам следует отнести необходимость применения специальных преобразователей при измерениях в цепях переменного тока и чувствительность к перегрузкам (тонкие токопроводящие пружинки 5 и 5′ из фосфористой бронзы при перегрузках нагреваются и изменяют свои упругие свойства).
26. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СИСТЕМА
Принцип действия электромагнитных приборов основан на втягивании стального сердечника в неподвижную обмотку с током . Неподвижный элемент прибора – обмотка 1, выполненная из изолированной проволоки, включается в электрическую цепь (рис. 32).
Рис. 32. Устройство электроизмерительного прибора электромагнитной системы
Подвижный элемент – стальной сердечник 2, имеющий форму лепестка, он эксцентрично укрепленна оси O . С этой же осью жестко соединены указательная стрелка 3, спиральная пружинка 4, обеспечивающая противодействующий момент, и поршень 5 успокоителя. Ток I в витках обмотки 1 образует магнитный поток, сердечник 2 намагничивается и втягивается в обмотку. При этом ось O поворачивается, и стрелка прибора отклоняется на угол 6.
Магнитная индукция B в сердечнике (при отсутствии насыщения) пропорциональна току обмотки.
Сила F , с которой сердечник втягивается в обмотку, зависит от тока и магнитной индукции B в сердечнике. Приближенно можно принять, что сила F , а следовательно, и обусловленный ею вращающий момент пропорциональны квадрату тока в катушке:
M вр = CI 2.
Противодействующий момент, уравновешивающий вращающий момент, пропорционален углу α. В связи с этим угол отклонения стрелки находится в квадратичной зависимости от тока; шкала прибора оказывается неравномерной.
Для успокоения подвижной части прибора обычно применяют воздушный демпфер. Он состоит из цилиндра 6 и поршня 5, шток которого укреплен на оси О . Сопротивление воздуха, оказываемое перемещению поршня в цилиндре, обеспечивает быстрое успокоение стрелки.
Достоинства приборов электромагнитной системы – простота конструкции, пригодность для измерения в цепях постоянного и переменного тока, надежность в эксплуатации. К недостаткам относятся неравномерность шкалы, влияние посторонних магнитных полей на точность показаний. Последнее обусловлено тем, что магнитное поле обмотки расположено в воздушной среде и поэтому его магнитная индукция невелика.
Для ослабления влияния посторонних магнитных полей в некоторых приборах на оси подвижной части укреплены два одинаковых сердечника, каждый из них размещен в магнитном поле соответствующей обмотки (1 и 2), которые включены между собой последовательно. Направление намотки обмоток выполнено так, что их магнитные поля Ф 1 и Ф 2 направлены в противоположные стороны. Моменты, созданные магнитными полями каждой обмотки, действуют на ось согласно M вр1 + M вр2 = M вр. Постороннее магнитное поле Ф вн ослабляет поток Ф 1, но усиливает поток Ф 2. В результате общий вращающий момент М вр остается неизменным и зависит от измеряемого тока I . Приборы такой конструкции называются астатическими. Для уменьшения погрешности измерений, вносимой посторонними магнитными полями, некоторые приборы экранируют, помещая их в стальные корпуса.
27. ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА
Приборы этой системы (рис. 33) состоят из двух обмоток: неподвижной (рис. 33а) и подвижной (рис. 33б). Подвижная обмотка укреплена на оси OO ′ и расположена внутри неподвижной обмотки. На оси OO подвижной обмотки укреплены указательная стрелка 3 и спиральные пружинки 4 и 4′, через которые подводится ток к обмотке 2. Эти же пружинки создают противодействующий момент М пр, пропорциональный углу закручивания α. Принцип действия прибора (рис. 33б) основан на взаимодействии тока 12 подвижной обмотки с магнитным потоком Ф 1 неподвижной обмотки.