УП.02. А магнитоэлектрическая

• Название: А магнитоэлектрическая
• Дата: 01.10.2022
• Размер: 328.46 Kb.
• Имя файла: УП.02.docx
• Тип: Документы; #708030

1. 
   Виды измерительных систем приборов:
   

А) Магнитоэлектрическая:

УГО магнитоэлектрической системы (рис. 1):



(рис. 1)

В измерительных механизмах магнитоэлектрической системы вращающий момент создается взаи­модействием измеряемого постоянного тока в катушке механизма с полем постоянного магнита.

Принцип действия:

Принцип действия приборов магнитоэлектрической системы заключается во взаимодействии постоянного тока, проходящего через изолированную проволоку, намотанную на подвижную рамку, и магнитного поля постоянного магнита. В результате взаимодействия рамка вместе со стрелкой поворачивается на определенный угол и показывает величину или напряжение измеряемого тока.

Магнитоэлектрические приборы применяются в качестве:

• 
  амперметров и вольтметров для измерения токов, и напряжений в цепях постоянного тока (для этих целей приборы других групп используют в редких случаях);
  
• 
  омметров;
  
• 
  гальванометров постоянного тока, используемых в качестве нулевых индикаторов, а также для измерения малых токов и напряжений;
  
• 
  баллистических гальванометров, применяемых для измерений малых количеств электричества;
  
• 
  приборов для измерений в цепях переменного тока.
  

Б) ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СИСТЕМА:

УГО электромагнитной системы (рис. 2):



(рис.2)

Принцип действия:

Принцип действия приборов электромагнитной системы основан на взаимодействии магнитного поля катушки, создаваемого измеряемым током, со стальным сердечником, помещенным в это поле; Основан на взаимодействии магнитного поля катушки, по которой протекает измеряемый ток, и подвижного железного сердечника, намагниченного полем катушки.

Приборы электромагнитной системы используются в основном для измерения переменного тока, хотя могут применяться и для измерения постоянного тока, а также для измерения напряжения промышленной частоты.

В) ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА:

УГО электродинамической системы (рис.3):



(рис.3)

Принцип действия:

Принцип действия электродинамического измерительного механизма основан на взаимодействии магнитных полей двух систем проводников с током.

Электродинамические приборы применяют в качестве: ваттметров постоянного тока и однофазных, трехфазных, малокосинусных ваттметров переменного тока, амперметров и вольтметров переменного и постоянного токов.

Г) ФЕРРОМАГНИТНАЯ СИСТЕМА:

УГО ферромагнитной системы (рис. 4):



(рис. 4)

Принцип действия:
Принцип действия ферромагнитного механизма следующий: радиальное в воздушном зазоре магнитное поле неподвижной катушки, взаимодействуя с полем подвижной катушки, создает вращающий момент.
Ферродинамические измерительные механизмы отличаются от электродинамических наличием магнитопровода внутри неподвижной катушки и подвижной катушке. Это позволяет получить сильное магнитное поле в воздушном зазоре и большой вращающий момент.
Также как и электродинамические приборы, ферромагнитные используют в амперметрах, вольтметрах, ваттметрах, частотомерах и фазометрах.
Д) ИНДУКЦИОННАЯ СИСТЕМА:

УГО индукционной системы (рис. 5):



(рис. 5)
Принцип действия:

Принцип действия индукционной системы основан на взаимодействии магнитных потоков, создаваемых катушками тока и напряжения с вихревыми токами, наводимыми магнитным полем в алюминиевом диске.

Индукционные приборы, также как и электродинамические, могут быть использованы в качестве амперметра, вольтметра и ваттметра.

Е) ВИБРАЦИОННАЯ СИСТЕМА:

УГО вибрационной системы (рис. 6):



(рис. 6)

 Принцип действия:

Действие вибрационных приборов основано на использовании явлений электромагнетизма и механического резонанса. Каждая механическая система, способная совершать колебательные движения, обладает определенной частотой собственных колебаний, которая обусловливается массой с упругостью системы.

Вибрационные приборы применяют для измерения частоты и колебания в электрических машинах.

Ж) ТЕРМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА:

УГО термической системы (рис. 7):



(рис. 7)

Принцип действия:

Принцип действия такого прибора основан на использовании двух явлений: а) выделении тепла при прохождении электрического тока по проводнику; б) появлении постоянной э. д. с. при нагревании места спая термопары.

З) БИМЕТАЛЛИЧЕСКАЯ СИСТЕМА:

УГО биметаллической системы (рис. 8):



(рис. 8)

Принцип действия:

Металл верхней части при нагревании расширяется больше, чем нижний, поэтому стержень изгибается в направлении. Металл наверху также сильнее сжимается при охлаждении и заставляет стержень изгибаться в противоположном направлении. Биметаллический механизм приводится в движение вращающим моментом, который возникает в случае разности температур пружин.

Такие приборы применяются в самописцах, в цепях постоянного и переменного тока.

2. 
   АМПЕРМЕТР:
   

Амперметр – это измерительный прибор, выполняющий функцию измерения силы тока в цепи в Амперах.

Устройство амперметра:

В состав электродинамического амперметра входят подвижная и неподвижная катушки, соединенные последовательно или параллельно. Токи, проходящие через катушки, взаимодействуют между собой, в результате чего происходит отклонение подвижной катушки, с которой соединяется стрелка.

Принцип работы:

Параллельно с постоянным магнитом на оси кронштейна устанавливается стальной якорь со стрелкой. Постоянный магнит, воздействуя на якорь, придает ему магнитные свойства. При этом, расположение якоря проходит вдоль силовых линий, которые также проходят вдоль магнита. Такое положения якоря соответствует нулевому положению стрелки на шкале прибора. При прохождении тока батареи или генератора по шине, вокруг нее происходит возникновение магнитного потока. Его силовые линии в месте нахождения якоря, перпендикулярны с силовыми линиями в постоянном магните. Создаваемый электрическим током магнитный поток, воздействует на якорь, стремящийся к повороту на 90 градусов. Повернуться относительно исходного положения ему мешает поток, образующийся в постоянном магните. От того, какой величины и направления электрический ток, проходящий по шине, зависит степень взаимодействия двух магнитных потоков. На такую же величину происходит и отклонение стрелки по шкале, от нулевого деления.

Амперметр применяется для снятия показания силы тока. Данный прибор может работать с любым потребителем, по которому осуществляется передача электричества.

Схема подключения амперметра (рис. 9); амперметр подключают в цепь последовательно нагрузке или источнику электрической энергии:



(рис. 9)

3. 
   ВОЛЬТМЕТР:
   

Вольтметр - это измерительный прибор непосредственного отсчёта для определения напряжения или ЭДС в электрических цепях.

Устройство вольтметра:

Вольтметр включает в себя постоянный магнит и стальной сердечник, а также алюминиевую рамку с обмоткой тонким проводом и прикрепленной стрелкой, которая помещена между магнитом и сердечником.

Принцип работы:

Его работа основана на принципе закона Ома. Закон Ома гласит: «Напряжение на сопротивлении прямо пропорционально току, проходящему через него». Ток, который индуцируется в катушке при подключении к источнику напряжения, создает вращающий момент, который перемешает стрелку электроизмерительного прибора. Отклонение стрелки всегда прямо пропорционально разности потенциалов между измеряемыми точками.

Вольтметр всегда подключается параллельно к нагрузке в цепи, для которой должно измеряться напряжение. Вольтметр постоянного тока имеет знаки полярности. Поэтому необходимо подключить клемму плюса (+) вольтметра к верхней точке потенциала, а клемму минуса (-) к нижней точке потенциала, чтобы получить отклонение вольтметра.

В вольтметре переменного тока нет знаков полярности, и его можно подключить в любом случае. Однако в этом случае также вольтметр все еще подключен параллельно к нагрузке, для которого измеряется напряжение.

Схема подключения вольтметра (рис. 10); вольтметр подключают в цепь параллельно нагрузке или источнику электрической энергии:



(рис. 10)

4. 
   ВАТТМЕТР:
   

Ваттметр - это измерительный прибор, предназначенный для определения мощности электрического тока или электромагнитного сигнала.

Устройство ваттметра:

Ваттметр состоит из системы катушек, которые отвечают за установление измерений. Две из них неподвижны и последовательно включены в электрическую цепь, их называют "токовыми катушками". Кроме того, он имеет еще один подвижный элемент, называемый также "катушка вольтметра" или "потенциальная катушка", который устанавливается параллельно цепи.

Принцип работы:

При подключении ваттметра в цепь измерение происходит косвенным методом посредством закона Ома. Проводится оценка падения токовых показателей на шунте, а также падение напряжения, после этого полученные значения обрабатывает микропроцессор и на их основе вычисляется мощность, а также определяется суммарная электроэнергия, израсходованная потребителем. После проведения всех замеров данные выводятся на дисплей.

Схема подключения ваттметра (рис. 11); неподвижная катушка тока измерительного прибора последовательно соединяется с нагрузкой или потребителями электроэнергии, а подвижная катушка напряжения последовательно соединяется с добавочным сопротивлением, а затем весь этот участок параллельно подключается к нагрузке.



(рис. 11)

5. 
   КОЭФФИЦИЕНТ МОЩНОСТИ:
   

Коэффициент мощности – это скалярная физическая величина, показывающая насколько рационально потребителями, расходуется электрическая энергия. Другими словами, коэффициент мощности описывает электроприёмники с точки зрения присутствия в потребляемом токе реактивной составляющей.

Формула коэффициента мощности выглядит так (формула №1):



(формула №1),

где: P – активная мощность,

Q – реактивная мощность.

6. 
   ОДНОФАЗНЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СЧЁТЧИК:
   

По типу конструкции однофазные устройства делятся на две группы:

• 
  индукционные — потраченная электроэнергия измеряется с помощью алюминиевого диска, который крутится в магнитном поле; скорость вращения диска зависит от потребляемой мощности;
  
• 
  электронные — мощность электрической энергии измеряется импульсами.
  

Конструктивно состоит из:

• 
  Токовой обмотки – представляет собой катушку индуктивности, включаемую в цепь последовательно нагрузке;
  
• 
  Обмотки напряжения – также представлена катушкой индуктивности, но подключенной параллельно по отношению к токовой обмотке;
  
• 
  Алюминиевый диск – элемент счетчика электроэнергии, предназначенный для преобразования электромагнитного усилия в механическую работу;
  
• 
  Счетный механизм – преобразует количество оборотов алюминиевого диска в цифровое отображение результатов измерения мощности;
  
• 
  Постоянный магнит – применяется для сглаживания механических колебаний подвижного диска.
  

Устройство однофазного счётчика:

• 
  Корпуса, состоящего из двух половинок;
  
• 
  Двух обмоток с магнитными сердечниками, одна из которых является токовой, а другая – рассчитана на измерение напряжения;
  
• 
  Противовеса полюсов и алюминиевого диска, насаженного на ось с червячным редуктором;
  
• 
  Счетного механизма и тормозного магнита.
  

Принцип работы:

В однофазном индукционном счетчике выполняется параллельное подключение одной из катушек к обмотке напряжения, которая служит сетью переменного тока. Другая катушка подключается последовательно на участке между обмоткой тока или нагрузкой и генератором электроэнергии. Действие токов, протекающих по обмоткам, приводит к созданию переменных магнитных потоков, пересекающих вращающийся диск. Их величина составляет пропорцию между потребляемым током и входным напряжением. В соответствии с законом электромагнитной индукции в самом диске происходит возникновение вихревых токов, протекающих по направлению магнитных потоков. Вихревые токи и магнитные потоки начинают взаимодействовать между собой в диске. В результате, появляется электромеханическая сила, которая и приводит к созданию вращающегося момента. Таким образом, возникает пропорция между полученным вращающимся моментом и произведением двух магнитных потоков, возникающих в обмотках тока и напряжения, умноженных на синус сдвига фазы между ними.

7. ТРЁХФАЗНЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СЧЁТЧИК:

Среди трехфазных счетчиков электроэнергии выделяют несколько видов. Они разделяются по типу функционирования, области применения, конструкции.

По типу функционирования:

• 
  однотарифный трехфазный счетчик;
  
• 
  трехфазный двухтарифный прибор учета.
  

Однотарифный электросчетчик подходит для домов, квартир, промышленных производств. В нем не предусмотрено возможности менять тарифный план по установленному времени.

Трехфазный многотарифный счетчик устанавливается в тех домах, где напряжение нужно распределить на несколько фаз. Электроэнергия в ночное время поставляется по сниженному тарифу.

По конструкции:

• 
  механический (индукционный);
  
• 
  электронный контроллер.
  

По типу подключения:

• 
  звезда;
  
• 
  десятью проводниками;
  
• 
  соединение цепей напряжения с токовыми;
  
• 
  испытательные клеммы.
  

Конструктивно такой счетчик состоит из:

• 
  Датчиков тока и напряжения, которые предназначены для измерения электрических величин в электрической цепи;
  
• 
  Электронного преобразователя – осуществляет вычисление мощности и по всем фазным потребителям;
  
• 
  Микроконтроллера – предназначен для приема счетных импульсов и преобразования сигнала в другие виды;
  
• 
  Дисплея – предназначен для отображения величины мощности и других параметров электрической цепи;
  
• 
  Блок памяти – присутствует в электронных моделях, позволяет хранить и извлекать нужную информацию о расходах электроэнергии;
  
• 
  Блок зажимов – может разделяться на силовые и слаботочные.
  

Устройство трёхфазного счётчика:

• 
  токовой обмотки;
  
• 
  обмотки напряжения;
  
• 
  червячного механизма (отвечает за движение стрелки);
  
• 
  алюминиевого диска;
  
• 
  магнита (служит для аварийной остановки подачи электроэнергии).
  

Принцип работы:

Принцип действия трехфазного счетчика электроэнергии заключается в измерении силы тока и разности потенциалов для каждого из фазных проводников посредством датчиков тока и напряжения. Затем и ток, и напряжения по каждому фазному выводу проходит этап перемножения в электронном блоке, у индукционных счетчиков электроэнергии эта процедура осуществлялась посредством воздействия полей обмоток на алюминиевый диск.  От электронного блока за вычисленную единицу мощности формируется счетный импульс и передается на микроконтроллер. В зависимости от количества поданных импульсов микроконтроллер вычисляет количество потребленных киловатт-часов.

8. ЛОГОМЕТР:

Логометр - магнитоэлектрический электроизмерительный прибор для измерения отношения сил двух электрических токов. Логометр обычно применяется в приборах для измерения сопротивления, индуктивности, ёмкости, температуры.

Устройство логометра:

Логометр имеет подвижную часть, состоящую из двух жестко скрепленных под небольшим углом рамок (обмоток), поворачивающихся на опорах (кернах) около вертикальной оси в неравномерном магнитном поле постоянного магнита.

Принцип работы:

Действие прибора основано на измерении отношения сил токов, протекающих в двух параллельных электрических цепях, питаемых от источника постоянного тока, в каждую из которых включено по одной рамке.

Принцип действия логометра основан на сравнении силы тока в цепях термометра и постоянного сопротивления. Подвижная часть логометра состоит из двух скрещивающихся рамок, размещенных в магнитном поле логометра. Рамки соединены друг с другом, а также с термометром сопротивления и источником электрического тока таким образом, что при прохождении по ним тока они создают противодействующие вращающие моменты.

Принципиальная схема логометра (рис. 12):



(рис. 12),

где:

M1, M2 - вращающие моменты;
l1, I2 - токи в цепях омметра;
U - источник питания;
r0 - сопротивление рамок логометра;
r1 - омическое сопротивление;
rx - измеряемое сопротивление;
1, 2 - рамки логометра;
3 - сердечник;
4 - постоянный магнит.

9. МАГНИТНЫЙ ПУСКАТЕЛЬ:

Пускатель электромагнитный (магнитный пускатель) - электрический аппарат, который предназначен для пуска, остановки, реверсирования и защиты электродвигателя.

Устройство магнитного пускателя:

 Три пары силовых контактов, катушка с сердечником, к которому присоединён якорь. Последний соединён с блоком подвижных контактов.

Принцип работы:

Напряжение питания подается на катушку пускателя, в катушке возникает магнитное поле, за счет которого вовнутрь катушки втягивается металлический сердечник, к которому закреплена группа силовых (рабочих) контактов, контакты замыкаются, и через них начинает течь электрический ток. Управление магнитным пускателем осуществляется кнопками «Пуск», «Стоп», «Вперед» и «Назад».

УГО магнитного пускателя (КМ) (рис. 13):



(рис. 13)

10. АВТОМАТИЧЕСКИЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ:

Автоматический выключатель  - контактный коммутационный аппарат (механический или электронный), способный включать токи, проводить их и отключать при нормальных условиях в цепи, а также включать, проводить в течение нормированного (заданного) времени и автоматически отключать токи при нормированных ненормальных условиях в цепи, таких как токи короткого замыкания.

Устройство автоматического выключателя:

• 
  нижняя и верхняя винтовые клеммы для подключения провода;
  
• 
  подвижный контакт;
  
• 
  дугогасительная камера;
  
• 
  гибкий проводник (применяется для соединения подвижных частей автоматического выключателя);
  
• 
  катушка электромагнитного расцепителя;
  
• 
  сердечник электромагнитного расцепителя;
  
• 
  тепловой расцепитель (биметаллическая пластина);
  
• 
  механизм расцепителя;
  
• 
  рукоятка управления;
  
• 
  фиксатор (для крепления автомата на DIN-рейке).
  

Принцип работы:

Автоматический выключатель замыкает и размыкает одну или несколько подключенных к нему электрических цепей с помощью своих главных контактов. Под замыканием понимают оперирование, в результате которого автоматический выключатель переводится из разомкнутого положения в замкнутое; под размыканием – из замкнутого положения в разомкнутое.

Замкнутое положение автоматического выключателя обеспечивает предопределенную непрерывность его главной цепи, разомкнутое положение – предопределенный зазор между разомкнутыми контактами главной цепи автоматического выключателя.

Замыкание и размыкание, выполняемые без протекания электрического тока в главной цепи автоматического выключателя, относят к его механическому оперированию, т. е. к оперированию автоматического выключателя в условиях отсутствия электрического тока в его главной цепи.

Включение и отключение, осуществляемые при протекании электрического тока в главной цепи автоматического выключателя, относят к электрическому оперированию, т. е. к оперированию автоматического выключателя в условиях протекания электрического тока в его главной цепи.

УГО автоматического выключателя (рис. 14):



(рис. 14)

11. ДИФАВТОМАТ:

Дифавтомат (автоматический выключатель дифференциального тока) - это коммутационное устройство, объединяющее в себе автоматический выключатель и устройство защитного отключения. 

Устройство дифавтомата:

• 
  тепловой расцепитель;
  
• 
  электромагнитный расцепитель;
  
• 
  дифференциальный трансформатор;
  
• 
  схема обработки данных от трансформатора, если её можно так назвать;
  
• 
  силовые контакты;
  
• 
  дугогасительная камера;
  
• 
  кнопка «ТЕСТ» - нужна для проверки работы дифференциальной части.
  

Принцип работы:

Принцип действия заключается в сравнении токов в нулевом и фазном проводах. Когда через катушку протекает ток короткого замыкания, сердечник втягивается и приводит в действие механизм взвода и расцепления, после чего силовые контакты размыкаются.

УГО дифавтомата (рис. 15):



(рис. 15)

12. УЗО:

УЗО (устройство защитного отключения) - это коммутационный аппарат для защиты электрической цепи от токов утечки.

Устройство УЗО:

Основной рабочий элемент прибора — встроенный дифференциальный трансформатор, сравнивающий значение тока в проводнике по направлению к нагрузке со значением, возвращаемым в сеть.

Принцип работы:

Функционирование устройства построено на фиксации тока утечки на «землю» и отключении электросети в случае такого ЧП. Наличие утечки прибор фиксирует только по разнице между токами: теми, что вышли из прибора, и теми, что вернулись обратно.

УГО УЗО (рис. 16):



(рис. 16)

13. СХЕМА НЕРЕВЕРСИВНОГО ПУСКА АД С КЗ РОТОРОМ:



(рис. 17)

• 
  QF – автоматический выключатель;
  
• 
  КМ – катушка магнитного пускателя (контакты, относящиеся к катушке магнитного пускателя);
  
• 
  FU1 (2) – предохранитель;
  
• 
  КК – тепловое реле (контакты, относящиеся к тепловому реле);
  
• 
  М – асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором;
  
• 
  SB1 (2) – кнопка «ПУСК» («СТОП»).
  

14. СХЕМА РЕВЕРСИВНОГО ПУСКА АД С КЗ РОТОРОМ:



(рис. 18)

• 
  QF – автоматический выключатель;
  
• 
  КМ – катушка магнитного пускателя (контакты, относящиеся к катушке магнитного пускателя);
  
• 
  FU1 (2) – предохранитель;
  
• 
  КК – тепловое реле (контакты, относящиеся к тепловому реле);
  
• 
  М – асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором;
  
• 
  SB1 (2) – кнопка «ПУСК» («СТОП»).
  

ЗАКЛЮЧЕНИЕ:

В ходе учебной практики я научился правильно и с умом пользоваться всеми инструментами, узнал что-то новое и укрепил свои знания, связанные с электричеством.

Научился правильно и быстро собирать электрические схемы, которые, думаю, что пригодятся мне в дальнейшем будущем по профессии.