7 Собрать схему (рисунок 7.4) для определения чувствительности и самохода счетчика.
|
|
|
|
Рисунок 7.4
8 Определить чувствительность счетчика. Порог чувствительности П определяется наименьшим значением тока, который вызывает вращение диска без остановки. Результат измерений занести в таблицу 7.2. Порог чувствительности для счетчика СО-1 класса точности 2,5 не должен превышать 1,0 %.
9 Проверить счетчик на самоход.
10 Построить нагрузочную кривую счетчика g = F(I/Iн), используя
результаты п. 3 программы работы (таблица 7.2 пп. 3 и 9).
11 Сделать письменный вывод о качестве поверенного счетчика на основе протокола поверки (таблица 7.2).
Приборы, используемые при выполнении лабораторной работы
1 Счетчик активной энергии СО-1.
2 Ваттметр электродинамический Д566.
3 Лабораторный автотрансформатор.
4 Амперметр Э538 (5 А).
5 Реостат нагрузочный (180 Ом, 5 А).
6 Реостат высокоомный (5 кОм, 0,25 А).
7 Вольтметр Э59 (250 В).
8 Миллиамперметр Э59 (50 мА).
9 Секундомер механический.
Пояснения к работе
Поверяемый счетчик представляет собой измерительное устройство, схема включения которого под нагрузку Н показана на рисунке 7.5, где Г – генераторный вход, I – ток электроприемника, U – напряжение электрической сети.
Отличительной особенностью индукционного счетчика от стрелочного прибора является то, что угол поворота алюминиевого диска не ограничивается противодействующей пружиной, а имеет нарастающее значение, причем каждому обороту диска соответствует определенное значение измеряемой физической величины.
 |
Рисунок 7.5
Конструктивно индукционный счетчик состоит из подвижной и неподвижной частей. В подвижную часть входит круглый диск (3) из легкого электропроводящего металла или сплава, закрепленный на оси (4), керн-подпятник (5), часть зубчатой передачи (8); основные детали неподвижной части: электромагниты последовательного (2) и параллельного (1) подключения к нагрузке Н, подшипник (6), П-образный постоянный магнит (7), создающий противодействующий момент, Г-образная стальная пластина для устранения самохода диска, прикрепленная к сердечнику катушки напряжения.
Ток IV, протекающий по обмотке напряжения 1, создает переменный магнитный поток Фоб, часть которого Фv, пересекает диск. Значение этого потока пропорционально напряжению сети U.
Ток, протекающий через последовательную обмотку 2, создает переменный магнитный поток ФI также пересекающий диск. Так как магнитопровод имеет U-образную конструкцию, поток ФI пересекает диск дважды.
Согласно закону электромагнитной индукции, в диске наводятся вихревые токи (токи трансформации) iV и iI, которые замыкаются вокруг следов соответствующих потоков. Между током iI и потоком ФU с одной стороны и между током iU и потоком ФI с другой стороны возникают электромеханические
силы взаимодействия, которые и создают вращающий момент. Этот результирующий вращающий момент пропорционален произведению магнитных потоков и синусу угла сдвига фаз между ними y:
Мвр = k1fФUФI siny,
где k1 – коэффициент пропорциональности;
f – частота изменения потоков.
Анализ формулы вращающего момента показывает, что на постоянном токе Мвр = 0, т.е. счетчик неработоспособен.
Таким образом, для создания вращающего момента диска необходимо наличие двух потоков, сдвинутых по фазе и в пространстве /1/.
Активная мощность, потребляемая однофазным электроприемником, определяется по формуле
P = UIcosj,
где j – угол сдвига фаз между током и напряжением.
Если осуществить в счетчике каким-либо конструктивным приемом постоянное выполнение равенства
sin y = cos j,
то вращающий момент счетчика будет пропорционален измеряемой активной мощности, т.е.
Мвр = с1 Р.
Скорость вращения диска стабилизируется, когда вращающий момент будет уравновешен тормозным. Чтобы значение тормозного момента было строго определенным, необходимо в конструкцию счетчика внести постоянный магнит, тогда диск, вращаясь между полюсами магнита пересекает его магнитные силовые линии. В диске наводится ЭДС, пропорциональная его частоте вращения. Электромеханическая сила взаимодействия потока и тока, им вызванного, направлена против движения диска, т.е. создает тормозной момент Мт. Этот момент так же, как и наведенная ЭДС, пропорционален скорости вращения диска:
,
где с2 – коэффициент пропорциональности; a – угол поворота диска.
Крепление магнита позволяет перемещать его в радиальном направлении. Этим обеспечивается регулировка тормозного момента Мт, а следовательно, и скорости вращения. При приближении магнита к центру скорость вращения диска уменьшается.
Определенная для данной нагрузки скорость вращения установится при равенстве вращающего и тормозного моментов, т.е.
Мвр = Мт
или
с1 Р = 
.
Интегрируя обе части этого выражения, получим
,
откуда
PT = cN,
где N – число оборотов диска, сделанное за отрезок времени T;
c – постоянная счетчика.
Следовательно, чтобы определить энергию W, потребляемую нагрузкой за время T, необходимо число оборотов, которое сделает диск, умножить на постоянную индукционного механизма С.
Поверка счетчика – способ признания счетчика пригодным к применению на основании экспериментальных результатов контроля соответствия его метрологических характеристик установленным требованиям, может быть проведена с помощью образцового ваттметра и секундомера; образцового счетчика; контрольной станции.
Ток, протекающий по цепи «токовая обмотка счетчика – нагрузка Н», сопровождается потреблением энергии от генератора Г. Погрешность индукционного счетчика зависит от тока нагрузки. В области нагрузок до 5 % счетчик работает неустойчиво. В диапазоне 5-10 % счетчик работает с положительной погрешностью, объясняемой перекомпенсацией (компенсационный момент превышает момент трения подшипников). При дальнейшем увеличении нагрузки до 20 % погрешность счетчика становится отрицательной из-за изменения магнитной проницаемости стального сердечника при малых токах последовательной обмотки. С наименьшей погрешностью счетчик работает в пределах от 20 до 50 % нагрузки. Нагрузка счетчика свыше 100 % приводит к возникновению отрицательной погрешности из-за эффекта торможения алюминиевого диска рабочими потоками. При дальнейшей перегрузке отрицательная погрешность резко возрастает, что наглядно иллюстрируется нагрузочной характеристикой счетчика, приведенной на рисунке 7.6.