Отчет по ознакомительной практике практике - Источники и потребители, коммутационная аппаратура - файл n1.doc

Отчет по ознакомительной практике практике - Источники и потребители, коммутационная аппаратура
скачать (613.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc614kb.06.11.2012 19:52скачать

n1.doc



ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ И СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

В качестве источников электрической энергии используются различного рода электростанции, на которых электроэнергия вы­рабатывается с помощью трехфазных синхронных генераторов, приводимых во вращение соответствующими первичными двига­телями.

В зависимости от типа первичного двигателя и способа преоб­разования различных видов энергии различают тепловые (в том числе атомные) и гидравлические электростанции.

На тепловых электростанциях (ТЭС) в качестве первичного двигателя используются двигатели внутреннего сгорания, паровые и газовые турбины. Наибольшее распространение в настоящее время получили тепловые электростанции с паровыми турбинами.

Электростанции с паровыми турбинами различаются в зависимости от их назначения и месторасположения. Районные электростанции (ГРЭС) располагаются в районе запасов энергетических ископаемых (угля, торфа, нефти, газа). Эти электростанции, как правило, используются для снабжения электроэнергией потребителей, расположенных вдали от них. При этом паровые турбины ГРЭС обычно работают в конденсационном режиме, при котором пар последовательно проходит через все ступени турбины, после чего конденсируется в предназначенном для этого конденсаторе.

Теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) располагаются в районе потребления энергии. ТЭЦ предназначены для снабжения потребителей как электрической, так и тепловой энергией. В отличие от ГРЭС, паровые турбины ТЭЦ работают с промежуточным отбором пара или с противодавлением. При этом отработанные пар и горячая вода используются для отопления и в технологическом процессе соответствующих производств.

Тепловые атомные электростанции (АЭС) предусматривают использование в качестве топлива ядерного горючего. Эти электростанции не требуют массивов топлива, так как 1 кг ядерного горючего эквивалентен 2,8 тыс. т высококачественного угля. 10

В настоящее время проектируются и строятся АЭС мощностью выше 1 МВт. Следует заметить, что строительная стоимость тепловых электростанций достаточно высока, однако они могут быть сооружены в необходимом количестве в довольно короткие сроки, что является их преимуществом.

Электростанции с двигателями внутреннего сгорания имеют относительно небольшую мощность и применяются для обеспечения электроэнергией небольших населенных пунктов и мелких промышленных предприятий, не получающих электроэнергии от мощных энергосистем, а также в качестве резервных источников питания.

Подобные электростанции относятся к местным электростанциям (МЭС). На местных электростанциях в зависимости от условий в качестве первичного двигателя могут быть использованы маломощные двигатели различных типов (бензодвигатели, гидротурбины, ветродвигатели).

Гидроэлектростанции (ГЭС) располагаются в местах водных потоков, энергию которых возможно использовать. В качестве первичного двигателя на ГЭС используются гидравлические турбины.

Строительная стоимость ГЭС обычно весьма высокая, а время, необходимое для их сооружения, исчисляется годами. Однако электростанции подобного типа довольно быстро окупаются, так как стоимость электроэнергии, вырабатываемой на них, в несколько раз ниже стоимости электроэнергии, вырабатываемой на тепловых электростанциях.

Питание потребителей электроэнергии от электростанций осуществляется с помощью системы электроснабжения, включающей в себя линии электропередачи, трансформаторные подстанции, устройства для включения, отключения и защиты.

В целях обеспечения надежного электроснабжения потребителей электроэнергией, обеспечения возможности ремонта систем электроснабжения и источников электрической энергии без нарушения электроснабжения, а также в целях рационального использования электрооборудования, электростанции промышленных районов объединяют между собой высоковольтными линиями электропередач в энергетические кольца.

Осуществление взаимосвязи, имеющейся между источником электроэнергии, системой электроснабжения и потребителем электрической энергии приведено на рис. 1.1.

Электростанция промышленного района (ТЭЦ, ГРЭС, ГЭС) с помощью высоковольтных воздушных линий электропередачи (ЛЭП) канализирует вырабатываемую электроэнергию к высоковольтному кольцу с несколькими распределительными подстанциями (РПС). От подстанций электрическая энергия по высоковольтным воздушным или кабельным линиям подается к центральному распределительному пункту (ЦРП) предприятия и далее к распределительным пунктам (РП) цехов.


ТЭЦ ЦРП



Рис. 1.1. Принципиальная схема электроснабжения промышленного района



Представление о системе электроснабжения производственного предприятия можно составить, рассмотрев примерную электрическую схему (рис. 1.2) и соответствующий ей план расположения электрооборудования (рис. 1.3).


_

Синхронный генератор Г электрической станции вырабатывает электроэнергию в виде энергии трехфазной системы тока при напря­жении 6 или 10 кВ. С помощью кабеля энергия подается к повы­шающему трансформатору Ть который повышает напряжение до 110, 220, 400, 500, 750 кВ. Энергия высокого напряжения через выключатель ВМ и разъединитель Р по линии электропередачи (ЛЭП) подается на районную распределительную подстанцию (РПС), откуда по кабелю, разъединителю Р и высоковольтному выключателю ВМ она поступает к понижающему трансформатору Т2 центрального распределительного пункта (ЦРП) промышленного предприятия. Здесь высокое напряжение понижается до напряжений 6, 10 или 35 кВ и подается на питание распределительного устройства (РП), а оттуда через соответствующую аппаратуру в цеховой распределительный пункт, где с помощью понижающего трансформатора Т3 напряжение понижается до 127; 220; 380, 500




Рис. 1.2. Схема электроснабжения производственного предприятия





Рис. 1.3. Схема размещения электрооборудования системы электроснабжения производственного предприятия




или 660 В и подается на шины цехового распределительного пункта РП и далее к потребителям электроэнергии (электродвигателям Д, электрическим печам ЭП, осветительным приборам и т.п.)

КАТЕГОРИИ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

Система электроснабжения представляет собой совокупность устройств, служащих для приема, передачи и распределения электрической энергии. Она предназначена для снабжения потребителей электроэнергии предприятий, к которым относятся электродвигатели различных производственных механизмов и агрегатов, электрические печи, установки для электрической сварки, осветительные и электролизные установки и т. д.

Система электроснабжения производственных предприятий должна обеспечивать бесперебойность в снабжении потребителей электроэнергией, надежность, высокое качество электроэнергии, безопасность электроустановок для жизни и здоровья обслуживающего персонала.

Существуют потребители электроэнергии, которые не допускают перерыва в электроснабжении. В частности, к ним относятся химические и металлургические предприятия. Здесь перерыв в электроснабжении может повлечь за собой выход из строя дорогого оборудования, на химических предприятиях он может вызвать взрыв. В других случаях перерыв в электроснабжении влечет за собой опасность для жизни обслуживающего персонала (например, прекращение проветривания горных выработок из-за отсутствия электроэнергии может привести к отравлению людей газом).

Могут быть и другие последствия, вызванные прекращением энергоснабжения. Особенно опасны перерывы в электроснабжении для производств со сложным технологическим процессом, когда остановка оборудования сопровождается существенным недоотпуском потребителям продукции важного значения.

Современные крупные города с их сложным транспортным и жилищным хозяйством также весьма чувствительны к перерывам в энергоснабжении. В качестве примера достаточно привести имевший место летом 1965 г. случай прекращения электроснабжения Нью-Йорка. В результате сложное городское хозяйство было выведено из строя на несколько суток (специалисты называют эту аварию «катастрофой века»).

Другие потребители не столь чувствительны к перерывам в электроснабжении. Для них перерыв в подаче электроэнергии не вызывает особо серьезных последствий.

С учетом этого правилами устройства электроустановок (ПУЭ) предусматриваются три категории потребителей электроэнергии по условиям обеспечения бесперебойности электроснабжения:

  1. я категория — потребители электроэнергии, нарушение элект­роснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функций особо важных элементов городского хозяйства;

  2. я категория — потребители электроэнергии, перерыв в элект­роснабжении которых связан с массовым недоотпуском продукции, простоем рабочих, механизмов, технологического оборудования и промышленного транспорта, нарушением нормальной жизнеде­ятельности значительного количества людей;

  3. я категория — все остальные потребители электроэнергии, не подходящие под определения потребителей 1-й и 2-й категории (например, потребители цехов несерийного производства, вспомо­гательных цехов, небольшие поселки и т. п.).

Потребители электроэнергии 1-й категории должны обеспечи­ваться электроэнергией от двух независимых источников питания, перерыв их электроснабжения может быть допущен лишь на время автоматического ввода в действие резервного питания.

При небольшой мощности потребителей электроэнергии 1-й ка­тегории в качестве второго источника питания могут быть использованы передвижные электростанции, аккумуляторные батареи, а также перемычки на низшем напряжении от ближайшего пункта, имеющего независимое питание с автоматическим включением ре­зерва (АВР).

Для потребителей электроэнергии 2-й категории допустимы пе­рерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады.

Для потребителей электроэнергии 3-й категории допустимы пе­рерывы электроснабжения на время, необходимое для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, но на период не более одних суток.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ
Современные электрические машины отличаются по многим признакам в зависимости от рода тока, конструктивных особенностей, исполнения, способа охлаждения и др. По роду тока различают электрические машины постоянного и переменного тока

Электрические машины постоянного тока в зависимости от способа возбуждения в свою очередь делятся на машины с независимым возбуждением, с параллельным возбуждением (шунтовым с последовательным возбуждением (сериесные) и со смешанным возбуждением (компаундные).

Электрические машины переменного тока изготовляются для питания от однофазных и трехфазных электрических сетей. В зависимости от этого машины выполняются трехфазными или однофазными. Наибольшее распространение в настоящее время получили электродвигатели в трехфазном исполнении. К числу электродвигателей переменного тока относятся асинхронные, синхронные и коллекторные электродвигатели различного исполнения. Широкое применение электропривода во все отрасли народного хозяйства в со временных условиях породило многочисленное конструктивное разнообразие электродвигателей. При этом особое место занимают специальные типы электродвигателей, предназначенных для работы в отраслях производств, характеризующихся специфическими условиями.

Конструктивное разнообразие во многом обусловлено созданием электродвигателей специальных типов. К их числу относятся электродвигатели, рассчитанные на высокие и низкие скорости, редукторные двигатели, объединенные совместно с редуктором, и другие специальные электродвигатели, в том числе многоскоростные.

На предприятиях электродвигателям приходится работать в различных условиях. В связи с этим электрические машины классифицируются по способу защиты от окружающей среды. Электрические машины выполняются в открытом, защищенном, закрытом и в защищенном против взрыва исполнении.

Открытые электрические машины не имеют специальных защитных устройств. Эти машины предназначены для установки в сухих, чистых помещениях при отсутствии пыли и других каких-либо примесей в воздухе и обеспечении условий работы, при которых исключается возможность попадания в полость двигателя каких-либо посторонних предметов. Во всех других случаях, во избежание уменьшения срока службы или выхода из строя вследствие механических повреждений и порчи изоляции обмоток, машины должны защищены от среды, в которой они должны работать.

Открытая незащищенная электрическая машина в силу простоты своей конструкции при прочих равных условиях оказывается всегда дешевле защищенных машин. При этом условия охлаждения открытых машин, вследствие лучших условий теплоотдачи, оказываются также более благоприятными. Поэтому во всех случаях, когда это допускают условия эксплуатации, желательно использовать открытые электрические машины. В тех случаях, когда условия окружающей среды при применении открытых машин приводят к ускоренному износу изоляции и уменьшению ее срока службы, необходимо применять машины закрытого или защищенного типа.

В защищенных электрических машинах обмотки и другие их части, находящиеся под напряжением или в движении, защищены от прикосновения или проникновения внутрь посторонних тел при сохранении свободного обмена охлаждающего воздуха между машиной и окружающей средой. Такая защита обеспечивается установкой в боковых щитах дополнительных спиц и устройством отверстий, затянутых металлической сеткой. Защищенные машины в другом исполнении имеют приспособления, предназначенные для защиты от попадания внутрь машины жидкости и грязи сверху.
КОММУТАЦИОННАЯ АППАРАТУРА ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Высоковольтная коммутационная аппаратура предназначена для включения и выключения (коммутации) электрооборудования и электрических цепей высокого напряжения. В процессе выключения при разрыве электрической цепи под действием высокого напряжения между контактами, предназначенными для обеспечения коммутации электроаппаратуры, возникает электрическая дуга, которая может оплавлять контактные поверхности отключающего устройства.

В зависимости от условий работы высоковольтную коммутационную аппаратуру делят на разъединители и выключатели.

Разъединители не имеют дугогасительных устройств и поэтому служат для включения и отключения обесточенных участков электрических цепей, находящихся под напряжением, и создания видимого разрыва электрической цепи, позволяющего обслуживающему персоналу убедиться в безопасности производства ремонтных работ на отключенном участке электроустановки.

При помощи разъединителей допускается отключать электрооборудование и электрические цепи, нагруженные небольшими токами, например, токи холостого хода силового трансформатора, зарядные токи кабельных линий электропередачи длиной до 5 км при напряжении до 10 кВ и воздушные линии длиной до 10 км при напряжении до 35 кВ.

Отключение разъединителей под нагрузкой неизбежно приводит к серьезным авариям, в частности, к перекрытию (перебросу) дуги между фазами.

Разъединители конструктивно выполняются в виде однополюсных (рис. 2.1, а) и трехполюсных (рис. 2.1 б) аппаратов.

По роду установки различают разъединители для внутренних и для наружных установок; по способу установки — с вертикальным или горизонтальным расположением контактных ножей.

По конструкции различают разъединители рубящего типа — с вращением ножей в плоскости осей изоляторов (рис. 5.5) и поворотного типа.




Рис. 5.5. Высоковольтные разъединители внутренней установки:

а — однополюсный РВО на 6 кВ; б — трехполюсный РВТ на 10 кВ; 1 — цоколь; 2 — опорный изолятор; 3 — неподвижный контактный нож; 4 — ось; 5 — скоба упора; б — подвижный контактный нож; 7 — ушко для управления разъединителя; 8 — рама; 9 — вал; 10 — упор; 11 — нож разъединителя с контактными пружинами; 12 — фарфоровая тяга




С вращением ножей в плоскости, перпендикулярной осям изоляторов .

Однополюсные разъединители включаются и отключаются с по­мощью специальной штанги, изготовленной из изолирующего материала. На конце штанга снабжена пальцем, который при отключении или включении вводят в предназначенное для этого ушко.

Во избежание самопроизвольного отключения разъединителя, что может иметь место при протекании по его токоведущим частям токов короткого замыкания, однополюсные разъединители снаб­жены специальными замками.

Высоковольтные выключатели в зависимости от среды, исполь­зуемой для гашения дуги, делятся на масляные, воздушные и газовые.

Масляные выключатели в зависимости от объема масла делятся на многообъемные (баковые) и малообъемные (горшковые) выклю­чатели.

В многообъемных масляных выключателях масло используется для гашения дуги, возникающей между контактами при отключении электрической цепи и изоляции между токоведущими частями вы­ключателя.

КОММУТАЦИОННАЯ АППАРАТУРА НИЗКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Коммутационная аппаратура низкого напряжения предназначе­на для включения и отключения электрооборудования в цепях постоянного и переменного тока при напряжении до 1000 В.

Подобная аппаратура конструктивно выполняется в виде ру­бильников, пакетных выключателей, контактов, автоматических воздушных выключателей с разрывом дуги в воздушной среде.

Простейшим отключающим аппаратом в цепях низкого напря­жения является рубильник.

Рубильники изготовляют одно-, двух- и трехполюсными на токи до 1000 А.

Трехполюсный рубильник (рис. 1.5) состоит из неподвижных контактов 1 и подвижных контактов 2, изготовленных в виде ножей из меди или латуни. Присоединение электрической цепи производится к зажимам 3



Рис. 1.5 Трехполюсный рубильник
Рубильники обычно монтируют на плитах, изготовленных из изоляционного материала, или непосредственно на панелях управ­ления. Для предохранения обслуживающего персонала от случайного прикосновения к токоведущим частям, а также от поражения элект­рической дугой, возникающей при отключении, рубильники закры­ваются специальным защитным кожухом
В цепях управления рубильники используются, главным образом, для снятия напряжения при осмотрах и ремонте электрической аппаратуры. В настоящее время рубильники используются редко, только в неответвленных, второстепенных электрических установ­ках.

Более совершенным и более компактным в сравнении с рубильником устройством для включения и отключения электрооборудования является пакетный выключатель (рис. 1.6).








Основные понятия об электроприводе

Современные механизмы и машины представляют собой сложные технические устройства, состоящие из значительного числа разнообразных деталей и узлов, выполняющих различные функции и предназначенные в целом для обеспечения определенного производственного процесса. Для приведения в движение исполнительных механизмов и машин преимущественное распространение получил электрический привод.

Электропривод включает в себя электромеханическое устрой­ство, состоящее из электродвигателя, передаточного механизма и аппаратуры защиты и управления, предназначенное для приведе­ния в движение рабочих органов исполнительной машины.

Электрическая часть электропривода содержит электродвига­тель с аппаратурой управления, с помощью которой осуществляет­ся движение и управление рабочими органами машины.

В зависимости от назначения исполнительных механизмов, их устройства и способа передачи энергии электрические приводы мо­жно разделить на три вида: одиночный, групповой и многодвига­тельный электропривод.

При групповом электроприводе несколько рабочих механизмов или машин с помощью соответствующей системы передачи приво­дятся в действие от одного и того же электродвигателя. Иными словами, движение от одного электродвигателя с помощью соот­ветствующих устройств передается одновременно нескольким меха­низмам и машинам.

Для этого типа привода используется трансмиссионная передача. Вследствие того, что электродвигатель в групповом приводе связан непосредственно с производственным механизмом, этот при­вод, как правило, является громоздким, малоэффективным и от­личается весьма негигиеничными условиями труда. Поэтому груп­повой привод в современных производственных условиях применяется весьма редко.

Разнообразные типы электродвигателей, выпускаемых промыш­ленностью, а также их исполнения (фланцевые, встроенные, много» скоростные и пр.) позволяют отказаться от группового и перейти к одиночному и многодвигательному электрическому приводу.

При одиночном электроприводе каждая рабочая машина приводится в движение отдельным, связанным только с этой машиной, электродвигателем. Применение одиночного электропривода позво­ляет получить более совершенную систему передачи электроэнергии от источника к исполнительному механизму. При этом возникают благоприятные условия не только для выбора типа электродвигателя, полностью удовлетворяющего условиям работы производственного механизма, но и создаются предпосылки для частичной или полной автоматизации производственного процесса, максимально­го сближения привода с машиной и его упрощения.

В последнее время широкое распространение получил так назы­ваемый многодвигательный электропривод, состоящий из несколь­ких электродвигателей, каждый из которых предназначен для при­вода отдельных рабочих органов производственной машины. Система многодвигательного привода во многих случаях представляет собой систему механически не связанных между собой однодвигательных приводов. Вследствие этого многодвигательный электропривод, обладая достоинствами, присущими одиночному электроприводу, позволяет полностью исключить систему механического распределения энергии между отдельными рабочими органами производственного механизма с присущими ей недостатками.

Несмотря на принципиальное различие рабочих механизмов и машин в технологическом отношении, в вопросах конструирова­ния электроприводов существует значительное сходство. В настоящее время наблюдается тенденция к глубокой интенсификации и комплексной автоматизации производственных процессов при максимальном увеличении производительности исполнительных механизмов за счет непрерывного совершенствования и упрощения их конструкции при одновременном использовании современных достижений науки и техники в области средств автоматизации и электрического оборудования.

Для современных электроприводов характерно дистанционное управление в сочетании с возможной централизацией. Все шире применяются многодвигательные электроприводы, внедряются в производство автоматизированные электроприводы, для чего уни­фицируются и стандартизируются узлы и конструктивные решения.

Важное значение имеет рациональное и простое решение воп­росов проектирования, связанных с размещением, компоновкой защитой отдельных элементов электропривода.

Электрооборудование и аппаратура, входящие в систему элект­ропривода в целом, могут быть размещены как на самом испол­нительном механизме, так и вне этого механизма. Во многих случаях приходится применять комбинированные способы размещения.

При этом наиболее рациональный способ в каждом отдельном случае определяется в зависимости от конкретных условий по конструктивным соображениям или по условиям наиболее целесообразного использования производственного исполнительного механизма, либо определяется соответствующими техническими условиями на проектируемый объект.

При разработке и проектировании электропривода необходимо точно знать условия его работы в системе заданного производственного технологического процесса. Проектирование электропривода, как правило, ведется совместно с проектированием соответствующей исполнительной машины. При этом достигается наилучшее сочетание электропривода с рабочим механизмом и наибольшая производительность механизма. При разработке системы электропривода возникают вопросы, связанные с выбором мощности, типа и конструктивного исполнения электродвигателя вида тока и напряжения, типа передачи, аппаратуры управления и др.

Эти вопросы в большинстве случаев тесно связаны между собой и рассматриваются одновременно. Выбор наиболее целесообразной системы электропривода, как правило, производится при сравнении нескольких предварительно проработанных вариантов.

Наряду с сопоставлением капитальных и эксплуатационных затрат, качества получаемой продукции, удобства обслуживания и пр. должны быть учтены и получаемые расчетные производительности оборудования, поскольку основной целью при проектировании электропривода является получение наиболее высокой производительности при наилучшем качестве выпускаемой продукции и наименьшем расходе электроэнергии.

Принцип действия основных электроизмерительных приборов.

Измерение — это нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств.

Технические средства электрических измерений, пред­назначенные для выработки сигналов измерительной информации, функционально связанных с измеряемыми физическими величинами, в форме, доступной для не­посредственного восприятия наблюдателем, называют электроизмерительными приборами.

Электроизмерительные приборы, показания которых являются непрерывными функциями изменения измеряе­мых величин, называют аналоговыми. Измерительные приборы, автоматически вырабатывающие дискретные сигналы измерительной информации, показания которых представлены в цифровой форме, называют цифровыми.

Если электроизмерительный прибор допускает только считывание показаний, то его называют показывающим, а если возможны и считывание, и регистрация (или толь­ко регистрация) показаний, то прибор называют регист­рирующим. Если прибор может записать показания в фор­ме диаграммы, то его называют самопишущим.

В практике часто применяют интегрирующие прибо­ры, в которых значения измеряемой величины суммиру­ются по времени или по другой независимой перемен­ной. Из интегрирующих приборов всем хорошо известен счетчик электрической энергии.

Электроизмерительные приборы подразделяют на приборы непосредственной оценки, в которых подвиж­ная часть измерительного механизма реагирует на зна­чение измеряемой величины, и приборы сравнения, в которых измеряемая величина сравнивается с величи­ной, значение которой известно. Примером приборов срав­нения являются измерительные мосты, потенциометры.

КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

В соответствии с ГОСТ 22261 «Приборы электроизме­рительные. Общие технические требования» приборы классифицируют по следующим признакам.

  1. По виду измеряемой величины, когда классифика­цию производят по наименованию единицы измеряемой величины. На шкале прибора пишут полное его наиме­нование или начальную латинскую букву единицы изме­ряемой величины, например: амперметр — А, вольт­метр — V, ваттметр –W и т. д.

Для многофункциональных приборов эти обозначения указывают у переключающих устройств и сочетают с наименованием прибора, например «вольтамперметр». К условной букве наименования прибора может быть добавлено обозначение кратности основной единицы: миллиампер — А, киловольт — kV, мегаватт — МW и т. д.




  1. По физическому принципу действия измерительного механизма прибора. Такая классификация определяется способом преобразования электрической величи­ны в механическое действие подвижной части прибора (табл. 1.1).

В ряде приборов используют преобразовательные ус­тройства в комплекте с обычным измерительным меха­низмом. Например, для измерения переменного тока магнитоэлектрическим прибором используют выпрями­тель с полупроводниковым элементом. В конце табл. 1.1 приведены примеры обозначения приборов со встроен­ными преобразователями.

  1. По роду тока. Эта классификация позволяет определить, в цепях какого тока можно применять данный прибор. Это обозначают условными знаками на шкале прибора, приведенными в табл. 1.1.

На приборах переменного тока указывают номиналь­ное значение частоты или диапазон частот, при которых их применяют, например, 20-ЗД-120 Гц; 45-550 Гц; при этом подчеркнутое значение является номинальным для данного прибора.

Если на приборе не указан диапазон рабочих частот, то он предназначен для измерений в установках с частотой 50 Гц.


Таблица 9.1

Классификация электроизмерительных приборов по физическому принципу действия измерительного механизма





МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ

Момент вращения в магнитоэлектрических приборах создается в результате воздействия магнитного поля по­стоянного магнита на проводники с током. Подвижная часть может выполняться или в виде рамки с обмоткой, или в виде постоянного магнита, закрепленного на оси. Более распространена конструкция с подвижной рамкой.

Приборы с подвижным магнитом имеют более низ­кие классы точности и изготовляют как указательные (класс 4,0 и ниже) для транспортных средств (автомоби­ли, тракторы и т. д.).

Величина с = а/1 получила название чувствитель­ности прибора. Повышение чувствительности может быть получено за счет увеличения магнитной индукции В и произведения Sp? и уменьшения т. Уменьшить удельный момент можно, переходя к использованию светового указателя и растяжек.

Магнитную индукцию в воздушном зазоре увеличивают за счет применения постоянных магнитов из сплавов, содержащих никель, алюминий и кобальт и обеспечивающих индукцию в зазоре 0,2...0,3 Тл. Увеличить произведение Sp? можно в основном только за счет изме­нения т , так как увеличение площади рамки увеличивает размеры всех остальных элементов и ухудшает весовые характеристики подвижной части.

Рис. 1.7 Типы вольтметров магнитоэлектрической системы

а — с внутренним добавочным резистором; б — с внешним добавочным резистором; в — многодиапазонный с внутренними добавочными резисторами.

При изготовлении вольтметра магнитоэлектрической системы последовательно с обмоткой рамки включают добавочный резистор с большим сопротивлением Rд, чтобы ток Iр в обмотке рамки при подключении вольтметра к участку цепи, на котором измеряют напряжение , не превышал 10 мА. При этом IР = U/(Rр + Iд) = kU, а с учетом , если I = Iр,

а = сIр = сkU = с'U.

Таким образом, стрелка прибора отклоняется на угол, пропорциональный напряжению, и шкалу прибора мож­но отградуировать в вольтах.

Когда необходимо расширить в п раз предел измере­ния вольтметра, применяют наружные добавочные рези­сторы. Значения сопротивления добавочного резистора вычисляют по формуле

Rд = (п - 1 )Rв,

где R в — сопротивление внутренней измерительной цепи вольтметра.

Верхний предел измерения многодиапазонного вольт­метра можно расширить, изменяя сопротивление Rд с помощью переключателя .

Для компенсации изменения сопротивления обмотки рамки под действием температуры во всех приборах ис­пользуют специальные резисторы, выполненные из ма­териалов с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления.



Непосредственного включения амперметров на большие токи привели к широкому распространению этих приборов в промышленных установках.

Недостатками электромагнитных приборов можно считать неравномерность шкалы, низкую чувствительность, сравнительно большое собственное потребление (амперметры — до 5 В-А, вольтметры — до 10 В-А), чув­ствительность к влиянию внешних магнитных полей.
ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЕ И ФЕРРОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ

Электродинамические приборы имеют две катушки (рис. 1.7). Неподвижную катушку 1 выполняют из двух частей, между которыми проходит ось. На оси укрепле­на подвижная катушка 2. Противодействующий момент создается двумя пружинами (на рисунке не показаны).

Через них осуществляют и присоединение подвижной катушки к цепи.

При включении прибо­ра в измерительную цепь токи в катушках создают два магнитных поля. Эти поля стремятся повернуть подвижную катушку в по­ложение, при котором электромагнитная энергия всего механизма была бы макси­мальной. Энергия электро­динамического прибора




Рис. 1.7 Конструктивная схема электродинамического прибора
При любом взаимном положении катушек их индук­тивности постоянны, а взаимная индуктивность изменя­ется при перемещении подвижной катушки. Так как при конкретном измерении токи I1 и I2 неизменны. При угле сдвига фаз cos ? 90° (что возможно в некото­рых случаях измерений) cos ? отрицателен и, следовательно, отклонение стрелки прибора также должно быть отрицательным. Чтобы иметь возможность измерить такие отрицательные мощности, в ваттметрах устанавливают переключатель для изменения направления тока в обмотке подвижной катушки.

Положение переключателя отмечено знаками плюс и минус. Измеренное значение нужно записывать с соответствующим знаком по положению переключателя.

Электродинамические приборы имеют специаль­ный экран, защищающий их от воздействия внешних магнитных полей.

Для изменения верхне­го предела измерения на не­подвижной катушке имеет­ся секционированная обмотка. Обычно используют две секции, которые в зависимости от того, последовательно или параллельно они соединены, позволяют изменять пре­дел измерения по току в два раза (2,5 и 5 А или 5 и 10A ).

Для изменения верхнего предела измерения по на­пряжению добавочный резистор, включенный последо­вательно с обмоткой подвижной катушки, также секцио­нируют. Обычно это делают в конструкциях лаборатор­ных приборов.




Рис. 1.8 Конструктивная схема ферродинамического прибора
Для самопишущих приборов и приборов, в которых требуются большие вращающие моменты, используют ферродинамические измерительные механизмы (рис. 1.8). В этих приборах обмотку неподвижной катушки 1 разме­щают на стальном магнитопроводе 2, выполненном из листовой электротехнической стали или из специального сплава (пермаллоя), обладающего малыми потерями на гистерезис и вихревые токи.Подвижная катушка вращается около неподвижного стального сердечника 4, помещенного в соосную расточку магнитопровода. Стороны обмотки (рамки) 3 подвижной части находятся в зазоре между магнитопроводом и неподвижным стальным сер­дечником, где магнитное поле достигает значительно больших значений, чем магнитное поле, создаваемое в воздухе неподвижной катушкой электродинамического прибора.
ИНДУКЦИОННЫЕ ПРИБОРЫ

Принцип действия индукционных приборов основан на взаимодействии бегущего магнитного поля с вихревыми токами, индуцируемыми этим же полем в проводящем подвижном диске.

Бегущее поле создается двумя магнитными потоками, сдвинутыми на некоторый угол по фазе и в пространстве. Можно создать индукционные приборы любого назначения — амперметры, вольтметры, ваттметры и др. На практике наибольшее распространение получили индукционные счетчики электрической энергии .

Приведенная конструкция (трехпоточная) счетчика состоит из двух электромагнитов 1 и 2 и подвижного алюминиевого диска 5. Диск укреплен на оси, которая связана с помощью червячной передачи со счетным механизмом. Диск вращается в зазоре электромагнитов. Магнитный поток Фi электромагнита 1 U-образной формы создается током I приемника электрической энергии, так как его обмотка включена последовательно в цепь нагрузки. Поток Фi дважды пересекает диск и незначительно отстает по фазе от образующего его тока I. Поэтому можно считать, что значение потока Фi в первом приближении пропорционально току I: Фi = kI. Поскольку индуцируемые токи во вращающемся элементе (диске) зависят от частоты сети, ее изменение сказывается на правильности показаний счетчика

.

Для трехфазных систем выпускают счетчики, состоящие из трех и двух однофазных систем (для четырех- и трехпроводной сети). В этом случае вращающий элемент является общим и счетный механизм показывает потреб­ление электроэнергии трехфазным электроприемником.
ЛОГОМЕТРЫ

Во всех приборах, кроме счетчика энергии, равновесие подвижной части определялось равенствами вращающего момента с противодействующим моментом, который возникал при действии механических сил (спиральной пружины, растяжки, подвеса). В приборах типа логометров равновесие подвижной части устанавливается в результате взаимодействия двух электромагнитных моментов. При наличии токов в двух подвижных элементах (обмотках) равновесие подвижной части зависит только от отношения этих токов.

Логометры по неподвижной части не отличаются от других типов приборов, поэтому они могут быть по схеме устройства магнитоэлектрическими, электродинамическими и др.

Конструкция магнитоэлектрического логометра предусматривает неравномерность магнитного потока в зазоре между полюсными наконечниками постоянного магнита и сердечником из мягкой стали . Эта неравномерность достигается приданием особой формы при расточке наконечников или сердечника. Положение жестко связанных катушек, укрепленных на одной оси, зависит от двух вращающих моментов. Равенство моментов определяется значением токов в обмотках катушек и углом поворота (значением магнитной индукции в зазоре).



Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации