Электротехника и электроника (стр. 9 из 19)
Iл 3 Iф . (4.11)В случае несимметричного приемника токи не будут представлять собой симметричные системы и соотношение (4.11) не выполняется.
На рисунке 4.5 приведен пример векторной диаграммы токов и напряжений для схемы электрической цепи (рис.4.4) для случаев симметрич- ного и несимметричного приемников резистивного характера (сдвиг по фазе между фазными напряжениями и фазными токами приемника равен нулю
0).Рисунок 4.5 - Векторная диаграмма токов и напряжений электрической цепи при соединении приемника резистивного характера треугольником для случая симметричной (а) и несимметричной (б) нагрузок
4.4 Мощность трехфазной цепи
Как и в однофазной линейной цепи синусоидального тока, в трехфазной линейной цепи могут иметь место три вида мощности:
- активная Р; - реактивная Q; - полная S .
Активной мощностью трехфазной электрической цепи называется сумма активных мощностей всех фаз источников электрической энергии или всех фаз приемника.
4.4.1 Трехфазная электрическая цепь с симметричным приемником. В электрической цепи с симметричным приемником, при любой схеме их соединений, для каждой из фаз приемника имеем:
Рф Uф Iф cos ,где
- угол сдвига фаз между фазными напряжением U&ф и током I&ф.Очевидно, в этом случае активная мощность всей электрической цепи:
Р 3Рф 3Uф Iф cos , (4.12)или
Р 3 Uл Iл cos , (4.13)
Реактивная мощность для каждой из фаз приемника:
Qф Uф Iф sin , (4.14)
Реактивная мощность всей цепи:
Q 3Uф Iф sin , (4.15
)
или
Q
, (4.16
)
Для полной мощности в случае симметричного приемника имеем:
I л. (4.17
)
6 Электрические измерения и приборы
Электрические измерительные приборы – необходимые элементы электрических цепей при контроле режимов работы электрооборудования, учете электроэнергии, при экспериментальном исследовании электрических цепей, при получении достоверной информации для систем автоматического управления.
Электрические измерительные приборы измеряют как электрические величины (ток, напряжение, мощность, cos
, частоту, электрическую энергию и т.д.), так и неэлектрические величины (температуру, давление и др.).Электрические измерительные приборы отличаются высокой чувствительностью, простой конструкцией и надежностью. Показания электрических измерительных приборов относительно просто передавать на дальние расстояния (телеизмерения) при автоматизации и управлении технологическими процессами.
Недостатком электрических измерительных приборов является невозможность их применения во взрывоопасных и пожароопасных помещениях.
6.1 Системы электрических измерительных приборов
Электрический измерительный прибор состоит из подвижной и неподвижной частей. По перемещению подвижной части измеряют значения измеряемых величин.
В зависимости от принципа действия различают системы:
магнитоэлектрическую, электромагнитную, электродинамическую, тепловую, индукционную и др.
Таблица 6.1 – Системы электрических измерительных приборов и их условные обозначения
В таблице 6.1 приведены условные обозначения наиболее широко применяемых систем приборов. Эти обозначения и другие важнейшие характеристики приборов указываются на лицевой панели электрических измерительных приборов (рис.6.1).
Работа приборов магнитоэлектрической системы основана на взаимодействии поля постоянного магнита и подвижной катушки.
На рисунке 6.2 схематически показана основная часть магнитоэлектрического измерительного механизма: подвижная катушка, расположенная в сильном равномерном радиальном магнитном поле.
Категория защиты
от внешних Род измеряемой Система
номер выпуска измеряемого соответствуют электрические
тока характеристики прибора постоянный переменный трехфазный
Рисунок 6.1 – Шкала измерительного прибора
Подвижная катушка из тонкого медного или алюминиевого провода намотана на каркас (или без него). На оси подвижной части прибора укреплена стрелка, конец которой перемещается по шкале электрического измерительного прибора.
При протекании по катушке электрического тока согласно закону Ампера возникают силы F , стремящиеся повернуть катушку. При равенстве вращающего Мвр и противодействующего Мпр моментов
катушка останавливается.
Рисунок 6.2 – Подвижная катушка в радиальном магнитном поле
Для создания противодействующего момента Мпр и одновременно для подвода тока в катушку служат две спирали.
Общее выражение для вращающего момента имеет вид:
Мвр dW / d 
(6.1)где W - энергия электромагнитного поля, сосредоточенная в измерительном механизме;
- угол поворота подвижной части.Энергия электромагнитного поля W равна работе A по перемещению активной части провода катушки в постоянном магнитном поле с индукцией B.
Согласно закону Ампера сила F , действующая на активную часть провода катушки при протекании по ней тока I равны
F I B lsin (6.2)где
- угол между направлением тока в активной части провода и индукцией магнитного поля;l - длина активной части катушки.
В нашем случае
/ 2,sin 1. Следовательно, работа по перемещению двух активных частей провода катушки, перпендикулярных плоскости чертежа (рис. 6.2), равна 
A W 2 F x 2I B l r , ( 6.
3
)
где х r - длина траектории активной части провода; r - радиус траектории; 
- угол поворота катушки.Подставляя (6.3) в (6.1) получаем
Мвр
Так как противодействующий момент Mпр создается упругими элементами, то для установившегося режима
Мпр 
Мвр или W 2I B l r,где W - удельный противодействующий момент, зависящий от свойств упругого элемента.
Следовательно, угол поворота катушки пропорционален току I
2B l r ( W I S I , 6.
4
)
где S – чувствительность измерительного механизма.
Как видно из (6.4) при перемене направления тока в катушке меняется на обратное и направление отклонения подвижной части и указателя (стрелки).
Для получения отклонения указателя в нужную сторону необходимо при включении прибора соблюдать указанную на приборе полярность.
Достоинства приборов магнитоэлектрической системы: высокая чувствительность к измеряемой величине, высокая точность (класс точности до 0,05, малое потребление мощности, малая чувствительность к внешним магнитным полям). Недостаток – возможность применения только в цепях постоянного тока.
В приборах электромагнитной системы в неподвижной катушке, по которой протекает измеряемый ток, создается магнитное поле, в которое втягивается, поворачиваясь на оси, ферромагнитный сердечник, намагничиваемый этим же полем. Причем втягивание происходит как при постоянном, так и при переменном магнитном поле, а угол поворота
пропорционален квадрату силы измеряемого тока. Поэтому: