Методические рекомендации к лабораторным работам: "Проверка работоспособности телеметрического выхода счетчика", "Комплекс технических средств «Энергия»", "Программирование микропроцессорного устройства «Энергия–микро»", страница 7

Для того чтобы описанную индукционную систему превратить в измерительный прибор, необходимо со­здать противодействующий момент вращения, изменяю­щийся пропорционально изменению измеряемой величи­ны. Тогда каждому значению измеряемой величины бу­дет соответствовать противодействующий момент, при котором наступает равновесие, т. е. M_вр, = М_против. Рав­новесие может быть статическим и динамическим. У всех показывающих аналоговых электроизмерительных при­боров равновесие моментов статическое, т. е. при изме­рении стрелка прибора отклоняется на некоторый угол, пропорциональный измеренной величине, и остается неподвижной. Противодействующий момент у таких при­боров обычно осуществляется за счет закручивания спи­ральной пружины.

При динамическом равновесии подвижной элемент измерительной системы, например диск индукционного счетчика, вращается с равномерной частотой вращения, и в этом случае сохраняется условие М_вр= М_против.

Противодействующий момент для вращающегося ди­ска осуществляется за счет индукционного тормозного момента при помощи постоянного магнита М (см. рис. 1), охватывающего своими полюсами диск. При вращении диск пересекает магнитный поток Фт постоян­ного магнита и индуктирует в нем э. д. с. е=с₂Ф_тn, со­здающую в диске ток i=e/r, где r – сопротивление ча­сти диска, в которой ток замыкается, и п  –  число оборо­тов диска в единицу времени.

Так как поток Ф_т и ток в диске пространственно сдвинуты на угол 90°, то возникает сила взаимодействия потока и тока, равная Ф_тi, направленная против дви­жения диска и создающая тормозной момент, равный:

Таким образом, противодействующий момент, созда­ваемый при вращении диска постоянным магнитом, про­порционален частоте вращения диска, а также зависит от радиуса приложения тормозящей силы, т. е. от поло­жения полюсов магнита от центра вращения диска.

Кроме основных моментов  –  моментов вращения и противодействующего момента, на диск счетчика воз­действует ряд дополнительных моментов, из которых часть – паразитные, такие, как момент трения, индук­ционные тормозные моменты от пересечения диском ра­бочих потоков, от перекоса сердечников электромагни­тов, и один – создаваемый искусственно для компенса­ции трения.

Момент трения создается трением опор диска в подшипниках, счетном механизме и диска о воздух. Этот момент состоит из постоянной части и переменной, имеющей сложную зависимость от скорости вращения диска. При конструировании принимают меры к сниже­нию момента трения путем применения камневых опор и специальных материалов, повышенного класса обра­ботки зубчатых колес и т. п., а также путем создания компенсационного момента.

Индукционный тормозной момент, возни­кающий от пересечения диском рабочего потока цепи напряжения, практически постоянен (зависит от по­стоянства приложенного напряжения) и складывается с противодействующим моментом тормозного магнита. Однако при повышении и при понижении напряжения этот момент, зависящий от Ф²_UºU², вносит некоторую дополнительную погрешность в измерение. Индукци­онный тормозной момент последователь­ной цепи пропорционален квадрату тока нагрузки(так (так как Ф²_IºI²) и возра­стает с нагрузкой, увеличи­вая отрицательную погреш­ность счетчика. Моменты от перекоса сердечников не зависят от скорости диска и отдельно не рассма­триваются.

Компенсационный момент обычно создает­ся при помощи стального винта, располагаемого на по­люсе электромагнита цепи напряжения   параллельно диску, как это показано на рис. 1.3.6. Токи, индуктируемые  во вращающемся диске электромагнитом цепи напряжения, взаимодействуют с магнитным потоком стального винта, ответвляющимся от общего потока, и создают небольшой вращающий момент, величина которого мо­жет регулироваться ввинчиванием и вывинчиванием винта. Направление момента при указанном на рисунке положении винта положительно, т. е. от полюса Ф_U к выдвинутому концу винта. Если винт ввернуть так, чтобы его конец выдавался больше с противоположной стороны полюса, то направление момента изменится на обратное. Как нетрудно убедиться, компенсационный момент будет пропорционален квадрату напряжения.

1.3.3. Принцип регулировки индукционного счетчика. Целью регулировки счетчика является приведение его параметров в соответствие с номинальными данными при выполнении всех требований действующего стандар­та. Регулировке подлежат фазовый угол между рабочи­ми потоками (внутренний угол), частота вращения диска при номинальной нагрузке и cosj=1, компенса­ционный момент при 10%-ной .нагрузке и cosj=l и устранение самохода. Регулировка производится при на­грузках и значениях cosj в соответствии с требования­ми ГОСТ 6570. Рассмотрим крат­ко принципы указанных регулировок.

Регулировка внутреннего угла. Магнит­ная система цепи напряжения конструктивно выполняется так, чтобы угол сдвига фаз между рабочим магнит­ным потоком Ф_U и магнитным потоком токовой цепи Ф_I был заведомо несколько больше, чем 90°. Это достигает­ся, во-первых, за счет большой индуктивности катушки напряжения, создающей отставание тока катушки от приложенного напряжения на угол около 70°, и, во-вто­рых, за счет шунтирующего магнитного потока Ф_ш, зна­чительно превышающего рабочий поток Ф_U. Из рис. 1.3.2 видно, что рабочий поток Ф_U отстает от тока возбужде­ния I_U на угол, превышающий фазовый угол ей между током возбуждения I_U и общим потоком Ф_общ, и отстает от потока Ф_I на угол, близкий к 90°. Наиболее распро­страненным способом регулировки является увеличение угла a₁ между потоком Ф_I и возбуждающим током I за счет увеличения активных потерь на пути потока Ф_I. При этом уменьшается угол между потоками Ф_I и Ф_U от значения j до значения j'. Внесение потерь на пути Ф_Iосуществляется наложением на токовый магнитопровод дополнительной обмотки w_R (рис.1.3.6), замкнутой на со­противление петли из провода R. Сопротивление петли может изменяться перемещением короткозамыкающей перемычки П.