Elektrodynaaminen vaihemittari

Ratiometrisellä mittausmekanismilla varustettu sähködynaaminen vaihemittari on sähködynaamisen järjestelmän sähköinen mittauslaite, joka on suunniteltu mittaamaan virran ja jännitteen välistä vaihesiirtoa tutkittavassa vaihtovirtapiirissä, yleensä teollisuustaajuudella (50 tai 60 Hz).

Yleensä käytetään tehokertoimen määrittämiseen, ja sen asteikko on digitoitu . $\cos \varphi$

Laitelaite

Laite kuuluu sähködynaamisen toimintaperiaatteen laitteisiin , eli vääntömomentti syntyy käämien virtojen magneettikenttien vuorovaikutuksesta eikä sisällä kestomagneetteja, kuten magnetoelektrisen mittausjärjestelmän laitteita.

Laitteen liikkuva osa, joka on kiinnitetty osoitusnuoleen, koostuu kahdesta kehyksestä, joiden käämit on kiinnitetty jäykästi yhteen, kehysten tasot muodostavat 60° kulman niiden väliin. Kehysten tasojen leikkauslinjan läpi kulkeva akseli on asennettu kahdelle tuelle. Runkojärjestelmä voi pyöriä vapaasti tukilaakereissa, eikä siinä ole jousia, jotka luovat palautusvoimamomentteja. Kehykset sijoitetaan magneettipiirin ilmaväliin kolmannella lisäkäämityksellä - virtakäämi, tämä käämi on kytketty sarjaan kuorman kanssa ja tämän käämin virta synnyttää magneettipiiriin ja rengasmaiseen ilmaan vaihtuvan magneettikentän. aukko.

Yhden kehyksen käämi on kytketty sarjaan jatkuvan sisäisen lisävastuksen kanssa. Toisen kehyksen käämi on kytketty sarjaan sisäisen lisäkelan kanssa . Molempien kehysten piirit on kytketty rinnan kuormaa syöttävän jännitelähteen kanssa. Koska yhden kehyksen piirissä on induktori, jolla on suuri induktanssiarvo, tämän kehyksen piirissä oleva virta siirtyy jonkin vaihekulman verran suhteessa toisen kehyksen piirin virtaan, lähes 90 astetta. °. Ilmavälissä ja kehyksissä olevien magneettikenttien vuorovaikutus synnyttää kehyksissä olevien virtojen vaihesiirroista ja magneettipiirin käämin virran vaiheesta riippuvan vääntömomentin, joka pyrkii kääntämään kehyksiä siten, että runkojen vastakkaiset vääntömomentit kompensoidaan keskenään ja kokonaisvääntömomentista tulee nolla. Kehyksien sijainti, jossa niiden vääntömomentit ovat tasapainossa, riippuu kuormitusvirran ja jännitteen välisestä vaihesiirrosta. Kehysten kiertokulma on kuorman virran ja jännitteen välisen vaihesiirron mitta.

Kuinka se toimii

Virrat kulkevat kehysten kiinteiden ja käämien läpi . Kiinteän käämin ja liikkuvien runkojen käämien läpi virtaavien virtojen synnyttämien magneettivuojen vuorovaikutuksesta syntyy kehysten virrasta kaksi vääntömomenttia ja Koska vaihtovirta kulkee kaikkien käämien läpi, momentit eivät ole vakioita ja muuttuvat ajan muutosten taajuudella. Momentit, jotka on keskiarvotettu ajan kuluessa virran muutosjakson aikana, riippuvat liikkuvan osan kiertokulmasta magneettipiiriin nähden ja ovat aina suunnattuja vastakkaisiin suuntiin. Momenttien keskiarvojen lausekkeet ovat muotoa: ${\displaystyle I,\ I_{1},\ I_{2))$ $M_{1}$ $M_{2}.$ $M_{1}$ $M_{2}$

M_{1}=c_{1}\cdot I\cdot I_{1}\cdot \cos {\psi }_{1}\cdot f_{1}(\alpha ),

M_{2}=c_{2}\cdot I\cdot I_{2}\cdot \cos {\psi }_{2}\cdot f_{2}(\alpha ),

jossa - vaihesiirtokulmat virtojen välillä kiinteässä käämissä ja virtojen välillä, vastaavasti;

\psi _{1},

\psi_{2}

minä

I_{1},

minä_{2}

c_{1}

ja ovat kertoimia, jotka riippuvat yksikköjärjestelmän laitteen suunnittelusta. Näiden momenttien vaikutuksesta liikkuva osa pyörii, kunnes saavutetaan momenttien tasa-arvo.

c_{2}

Jossa:

$M_1 = M_2$ tai $c_{1}\cdot I\cdot I_{1}\cdot \cos {\psi }_{1}\cdot f_{1}(\alpha )=c_{2}\cdot I\cdot I_{ 2}\cdot \cos {\psi }_{2}\cdot f_{2}(\alpha ).$

Sitten:

${\frac {I_{2}\cos {\psi _{2}}}{I_{1}\cos {\psi _{1}}}}={\frac {c_{1}f_{ 1}(\alpha )}{c_{2}f_{2}(\alpha )}}=f_{3}(\alpha ),$

ja kehysten kiertokulma ei riipu virtojen ja jännitteiden amplitudeista, vaan ainoastaan kuormitusvirran ja jännitteen välisestä vaihesiirrosta. Säädettävän leveyden ja mitta-asteikon kehysten välisen kulman omaavan ilmaraon käyttö voidaan tehdä lineaarisesti joko vaihesiirrosta tai vaihesiirron kosinista.

Sähködynaamisen vaihemittarin haitat

Tällaisten vaihemittareiden haittana on suhteellisen suuri virrankulutus virtapiiristä, jossa mittaus tehdään, ja jonkinlainen lukemien riippuvuus verkon taajuudesta.

Katso myös

Kirjallisuus

Mansurov N. N., Popov V. S. Teoreettinen sähkötekniikka. - toim. 9., korjattu. - M. - L .: Kustantaja "Energia", 1966. - 624 s.