Вимірювальний механізм і схема електродинамічних фазометрів (стр. 5 из 7)
Спільне дослідження виражень (34) і (40) для φмакс>45° показує, що значення Рк доцільно вибирати можливо більшими.
Із числа додаткових погрішностей ферродинамічного фазометра найбільш істотними виявляються частотна й температурна.
Умови рівноваги рухливоїчастини фазометра при частоті ω згідно (21) і (35) можна записати у такий спосіб:
 |
де r, L, С — активний опір, індуктивність й ємність ланцюгів рухливих котушок;
U — напруга в паралельному ланцюзі. Допустимо всі вхідні з рівняння (41) величини, крім частоти незмінні, одержуємо:
 |
(42)
Відомо, що
 |
 |
Крім того,
 |
Користуючись наведеними співвідношеннями, після не складних перетворень одержимовираження для частотної погрішності при довільній частоті:
(43)Як правило, фазометр працює при номінальній частоті ω0 , на яку він розрахований, і погрішність виникає при відхиленніробочої частоти від номінальної.
Тоді згідно (35)
 |
і вираження для частотної погрішності здобуваєвигляд:
(44)При дотриманні умови (34) і різних режимів навантаження погрішність βωзалишаєтьсяпозитивної
і стає максимальної при φ = 0 :
 |
(45)
З достатнім ступенем точності можна вважати, що температурна погрішність фазометра виникає за рахунок зміни активних опорів у колі рухливих котушок. Оскільки ω0L = 1⁄ω0C , а активні опори при нормальній температурі однакові, зміни модулів струмів у рухливих котушках будуть однаковими й не вплинуть на рівновагу рухливої частини.
Отже, умова рівноваги рухливоїчастиниприладу при нормальній температурі може бути записане так:
 |
де r0 — активний опір кола рухливої котушки;
 |
x — реактивний опір того жкола.
Для визначення температурної погрішності скористаємося вираженням
(46)Оскільки
з рівняння (46) знаходимо:
або зобліком (22) і (35)
(47)
Активний опір кола рамки при будь-якій температурі
 |
де α — температурний коефіцієнт опору; t° — збільшення температури.
Тоді dr⁄dto=r0α і з (47) одержуємо:
 |
Якщо врахувати, що
 |
(46)
ВІТЧИЗНЯНІФЕРРОДИНАМІЧНІ ФАЗОМЕТРИ
Вітчизняна промисловість виготовляє кілька аналогічних типів щитовихферродинамічних фазометрів. Більшість із них призначено для вимірів cos φ у трифазних ланцюгах частотою 50 гц. Порівняльні данітрифазнихферродинамічних фазометрів наведені в табл. 2.
ЕЛЕКТРОМАГНІТНІ Й ІНДУКЦІЙНІ ФАЗОМЕТРИ
Конструкція трьохмоментного логометра, що застосовується як електромагнітний фазометр, представлена на рис. 5. За двома нерухомими зовнішніми котушками A1 й A2 протікають струми I1 й I2 зрушені пофазі на кут, рівному просторовому куту між котушками, у результаті чого створюється колове обертове поле. На нього накладає пульсуюче поле внутрішньої котушки A3, по якій протікає струм I3 . Рухлива частина приладу утворена секторами F, приклепаними до ферромагнитнои втулки с. Вся система вимірювального механізму оточена кільцевиммагнитопроводом S.
В положенні рівноваги рухлива частина розташовується так, що сектори F установлюються уздовж великої осі еліптичного обертового поля, щоє сумою полів всіх трьох котушок.
Рівняння рівноваги рухливоїчастиниприладу може бути представлене у вигляді:
(47)де L1,L2,L3 — індуктивності котушок A1 , A2 , A3 ;
M1,2 , M2,3 , M1,3 — взаємні індуктивності відповідних пар котушок.
Теоретичне й експериментальне дослідження фазометра з описаним вимірювальним механізмом проведене В. В: Смеляковим.
В основу дослідження був покладений метод визначення обертаючого моменту приладу по похідній від енергії системи по кутівідхиленнярухливого елемента. Розглядаючи рівняння (47), можна бачити, що для одержання, наприклад, однофазного фазометра із коловю рівномірною шкалою по градусах необхідно виконати ряд умов:
1. Геометричний кут між площинами котушок A1 й A2 повинен бути дорівнює кутузрушення фаз між рівними по величиніструмами в них (бажано мати цей кутрівним 90°);
2. Індуктивність L3 котушки A3 не повинна залежати від кута повороту рухливого елемента α , тобто d'L3⁄d'α = 0
3. Параметри приладу повинні бути обрані так, щоб першими двома членами рівняння (47) можна було знехтувати, тобто повинна дотримуватися рівність
 |
що можливо у двох випадках:
 |
 |
(48)
 |
(49)
4. Взаємоіндуктивність між внутрішньої A3 і зовнішніми A1 й A2 котушками повинні бути синусоїдальними функціями α.
Велике значення в одержанні оптимальних параметрів приладу має правильний вибір кута розчину 2γ зовнішньої котушки (A1 або A2) і кути розчину сектора δ . В. В. Смеляковим було знайдено, що при γ=57o , δ = 120o і виконується умова (48), а при γ=57o , δ = 180o і куті між котушками A1 й A2 90° — умова (49). Другий випадок для фазометра найбільш сприятливий, тому що при γ=57o , δ = 180o залежність M1,3(α) ближче до синусоїдального.
Трифазний фазометр може бути побудований як із двома, так і із трьома зовнішніми котушками. В останньому випадку доцільно мати γ = 36O тому що при цьому виключається п'ята гармоніка в кривій M1,3(α), а третя гармоніка в трифазній системі, як відомо, відсутня.
Логометр, зображений на мал. 5, застосовується як вимірювальний механізм у промислових щитових трифазних фазометрах Э160 й Э170 (Л. 35, 65]. У пазах статора, аналогічногостатору малогабаритного асинхронного електродвигуна, покладена трифазна обмотка, щоживить симетричною системою лінійних напруг. В середині статора коаксиальнорозташована котушка порушення, щоживить лінійним струмом навантаження. Рухлива частина приладу у вигляді Z-подібного сердечника обладнане стрілкою, що переміщається по шкалі з максимальним кутом 180°, градуйованої в значеннях cos φ . Межі виміру фазометрів 0—1—0; клас точності 2,5; робоча частота 50 гц.
Деяку іншу конструкцію й схему включення в мережу мають переносні трифазні фазометри типу Э120 (робочі частоти 50 або 400—500 гц, межі виміру в значеннях cos φ 0-1-0, клас точності 1,5) і щитові трифазні фазометри типу Э144 з аналогічними технічними характеристиками, але мають клас точності 2,5. У цих приладах зовнішні котушки, покладені в пази статора, утворять двофазну обмотку, що включає в мережу послідовно, а внутрішня котушка живиться струмом, пропорційним напрузі мережі.