Организация по разработке измерительных приборов
Магнитные измерения Магнитные измеренияБаллистический метод испытания магнитных материалов: Общие понятия. Рассматриваемые здесь методы магнитных...
Регулировка счетчиков Регулировка счетчиковМетоды регулировки.. Из-за сложного характера нагрузочной кривой электрических счетчиков их регулировка...
Образцовые приборы Образцовые приборыОбразцовые приборы. Поверка прибора производится сравнением его показаний с показаниями образцового прибора....
Телеизмерительные системы Телеизмерительные системыТелеизмерительные системы: Импульсные методы телеизмерения. Как было указано выше, импульсные методы телеизмерения...
Чувствительные приборы Чувствительные приборыДля чувствительных приборов большую роль играет также электрическое сопротивление пружинки. Если пружинка...
Разборка приборов Разборка приборовПредосторожности при разборке приборов. При разборке электроизмерительных приборов для обнаружения...
Ферромагнитный материал Ферромагнитный материалПотери на гистерезис и токи Фуко. При работе ферромагнитного материала в переменном магнитном поле часть энергии...
Задевание в подвижной части Задевание в подвижной частиУстранение задевания в подвижной части. Задевание в подвижной части можно разделить на: а) задевание...

Ферромагнитный материал. Потери на гистерезис и токи Фуко
При работе ферромагнитного материала в переменном магнитном поле часть энергии магнитного поля будет расходоваться в материале. Эти потери энергии, с одной стороны, обусловят уменьшение коэффициента полезного действия того механизма, в котором используется ферромагнитный материал, а с другой стороны, могут внести искажения, нарушающие правильность его работы.

При намагничивании материала переменным током, его магнитное состояние непрерывно изменяется. Напряженность намагничивающего поля нарастает от нуля до некоторого максимума, затем падает до нуля, изменяет свой знак, снова увеличивается до некоторого отрицательного максимума и опять уменьшается до нуля.

В соответствии с этим, магнитная индукция изменяется по гистерезисной кривой, совершая весь замкнутый цикл за один период изменения напряженности намагничивающего поля. Это изменение магнитной индукции, сопровождающееся поворотом элементарных магнитов внутри материала, требует расхода некоторой энергии на перемагничивание - энергии гистерезиса. При намагничивании материала переменным магнитным полем, асса металла будет пронизываться непрерывно переменным магнитным потоком.

По закону электромагнитной индукции в этой массе, которую мы можем рассматривать как ряд замкнутых проводящих контуров, будут непрерывно индуктироваться электродвижущие силы. Эти э. д. с. вызовут замкнутые внутри объема металла токи, называемые токами Фуко, на поддержание которых, так же как и на гистерезис, будет расходоваться часть энергии магнитного поля.

Потери на токи Фуко могут быть выражены формулой; Обычно потери на гистерезис и токи Фуко имеют место одновременно, и тогда их общая величина носит название суммарных потерь на гистерезис и токи Фуко. Для измерения суммарных и отдельных потерь на гистерезис и токи Фуко применяется обычно ваттметровый метод, осуществляемый при помощи прибора Эпштейна. Ваттметровый метод измерения потерь. Конструкция прибора Эпштейна имеет две разновидности, из которых в настоящем курсе рассматривается более совершенная конструкция с двумя обмотками.

На четыре гильзы из непроводящего материала навиты равномерно первичная намагничивающая и вторичная измерительная обмотки. Все эти четыре катушки расположены по сторонам квадрата и образуют, при заполнении их испытуемыми образцами, замкнутую магнитную цепь. Обычно испытанию в приборе Эпштейна подвергаются образцы листовой электротехнической стали.

Пакеты собираются совершенно одинаковыми таким образом, что вес каждого из них равен 2500 G. Между собой отдельные листы, составляющие пакет, изолируются папиросной бумагой или лакируются, чтобы избежать появления слишком больших по величине токов Фуко, которые не соответствуют реальным условиям работы материала в динамо-машинах или трансформаторах. Половина пластин берется нарезанной вдоль и половина пластин поперек проката, с тем, чтобы получить цифры наиболее характеризующие средние свойства стали.

После аккуратного изготовления пакета, отдельные листы плотно связываются между собой бечевой или лентой. При нарезке полос необходимо по возможности избегать появления наклепа в краях полос, для чего нарезку необходимо вести мощным и острым инструментом. Ваттметр включается в данной схеме несколько необычно и поэтому для получения действительного значения мощности необходимо его показания множить на отношение чисел витков первичной и вторичной обмоток прибора Эйнштейна.

Тогда мощность, измеренная ваттметром, будет состоять из мощности, расходуемой в испытуемом материале на гистерезис и токи Фуко, и из мощности, расходуемой в приборах и вторичной обмотке прибора Эпштейна. При измерениях по ваттметровому методу, для получения надежных результатов, необходимо соблюдение ряда предосторожностей.

Для получения переменного тока желательно иметь отдельный агрегат из двигателя постоянного тока и генератора переменного тока. Для питания двигателя лучше всего применять аккумуляторную батарею, так как только при этом условии будет обеспечено достаточное постоянство частоты переменного тока. Питание установки должно производиться от мощного генератора с таким расчетом, чтобы прибор Эпштейна потреблял около 25 - 50% максимальной мощности генератора.

Генератор должен иметь конструкцию, обеспечивающую синусоидальный характер э. д. с. холостого хода. Регулирование напряжения необходимо вести путем изменения возбуждения генератора, не прибегая к включению реостатов во внешней цепи. Так как сдвиг фаз между током в первичной цепи прибора Эпштейна и напряжением на зажимах вторичной обмотки очень велик,, то рекомендуется применение ваттметров, рассчитанных на малые значения coscp, так как в противном случае точность отсчетов будет очень невелика.

Общие соображения и поверочные схемы. Поверкой называется сравнение показаний одного измерительного прибора - поверяемого с показаниями другого- образцового. При поверке амперметров оба амперметра, и поверяемый и образцовый, соединяются между собой последовательно, так что через них протекает один и тот же ток.

При поверке вольтметров они соединяются параллельно, что обеспечивает одинаковость напряжений на зажимах обоих приборов. Однако, для поверки кроме двух надлежащим образом соединенных приборов, необходимо наличие источника электрической энергии и сопротивлений, ограничивающих силу тока в приборах или напряжение на их зажимах.

Характер поверочной схемы зависит не только от рода поверяемого прибора (амперметр, вольтметр, ваттметр и т. п.), но и от характера источника электрической энергии, питающего схему. При наличии источника энергии, позволяющего легко регулировать даваемое им напряжение или силу тока, схема значительно упрощается. Наоборот, при пользовании источником энергии нерегулируемой, схема осложняется введением регулируемых сопротивлений.

Это осложнение бывает особенно заметно, когда для градуировки чувствительных приборов (т. е. приборов на небольшие номинальные силы тока и напряжения) пользуются мощными источниками электрической энергии. В этом случае либо приходится мириться с большой потерей энергии, либо применять преобразователи тока: подвижные - в виде умформеров, неподвижные - в виде трансформаторов.

При наличии большого тока, потребляемого приборами, потери энергии в таких добавочных сопротивлениях могут быть очень велики, что делает эти схемы невыгодными в смысле расхода энергии, особенно в тех случаях, когда источник этой энергии при большом напряжении на зажимах не обладает достаточно большой мощностью. Для устранения этого недостатка пользуются схемами с преобразованием тока, которое легко достигается с помощью небольших трансформаторов на переменном токе и значительно более сложно на постоянном токе.

Регулирующие реостаты должны быть расположены до трансформаторов; в качестве последних могут быть применены измерительные трансформаторы тока и напряжения, обмотки которых включаются обратно тому, когда ими пользуются как измерительными трансформаторами. В этом случае необходимо чтобы мощность, потребляемая приборами, была не больше номинальной мощности трансформатора, в противном случае трансформатор может быть вследствие перегрева поврежден.

С этой точки зрения следует остерегаться включать реостаты последовательно с приборами. Получение больших сил токов в случае поверок приборов постоянного тока значительно сложнее. Большие силы тока (порядка нескольких тысяч ампер) могут дать специальные аккумуляторные батареи и низковольтные динамо-машины. Однако, задача облегчается, когда поверке подлежит магнитоэлектрический прибор с отдельным шунтом на большую силу тока.

Определив сопротивление шунта, легко подсчитать падение напряжения на нем при любом значении силы тока. У современных стандартизованных приборов падение напряжения на шунте при номинальной силе тока равняется либо 45, либо 75 mV. А зная величину падения напряжения на шунте - можно вести поверку присоединяемого к нему амперметра, как милливольтметра. При такой поверке прибора следует иметь в виду, что сопротивление проводников, соединяющих прибор с шунтом, играет большую роль.

Поэтому поверку амперметра без шунта (милливольтметра) следует производить с имеющимися при нем шнурами. Кроме основных элементов схем, в практически осуществляемых схемах обычно имеется ряд второстепенных, но весьма полезных деталей, как выключатели, плавкие предохранители и переключатели, меняющие направление тока в схеме. Последние бывают необходимы во многих случаях, так как измерительные приборы почти всех систем несколько изменяют свои показания при перемене направления тока на их зажимах.

Источники тока. К источникам электрической энергии, питающим поверочные схемы, для амперметров и вольтметров предъявляются следующие основные требования: 1) они должны обладать способностью развивать необходимые напряжения (или силу тока) и 2) напряжение на их зажимах должно быть возможно более постоянным, устойчивым.

При поверке большого числа разнообразных приборов и необходимости обходиться для поверок одним источником электрической энергии, необходимо иметь источник большой мощности, чтобы была возможность получать от него и большие напряжения и большие силы тока. При поверке приборов на малые напряжения и малые силы тока приходится в этом случае почти всю энергию источника поглощать реостатами схемы.

Применения в качестве источников тока общих городских и особенно заводских электрических сетей, вообще говоря, следует избегать и пользоваться ими лишь в крайних случаях, так как колебания напряжения в таких сетях достигают подчас очень больших величин и делают совершенно невозможной точную поверочную работу. Лучшим источником энергии для поверочных и градуировочных работ на переменном токе является специальный генератор, вращаемый электродвигателем, питаемым, в свою очередь, от аккумуляторных батарей.

Такое устройство хотя и несколько сложно и дорого - обладает способностью давать исключительно устойчивое напряжение. Мощность, отдаваемая таким источником, может регулироваться в широких пределах. При работе на переменном токе такое устройство дает возможность получать переменный ток устойчивой частоты, величина которой зависит от типа примененного генератора. Изменением скорости двигателя эту частоту можно менять в пределах от 10 до 100%.

При работе на постоянном токе такое устройство может дать напряжение значительно более высокое, чем дают аккумуляторы. Напряжение это притом можно легко и экономично регулировать в широких пределах, сохраняя полностью все преимущества устойчивости и постоянства аккумуляторной батареи. Очень часто питание можно получать и непосредственно от аккумуляторных батарей.

В этом случае всегда выгодно иметь две батареи. Одну - дающую высокое напряжение при небольшом разрядном токе (например 600 V и 1А) и другую - дающую большие силы тока при малом напряжении (например 1000 А и 4 V). Такая комбинация позволяет производить поверочные работы в очень большой области токов и напряжений, при установленной мощности, значительно меньшей, чем при наличии одной батареи (в нашем случае 4,6 kW вместо 600 kW). Реостаты, вне зависимости от величины их сопротивлений и от места в схеме, желательно иметь реостаты с плавной регулировкой.

Исключение в этом отношении Составляют лишь добавочные реостаты, применяемые в случае, когда градуировка чувствительных приборов производится от источников с относительно высоким напряжением. Кроме того, наибольшая сила тока, протекающего через реостат, во всяком случае не должна превышать допустимой для него величины.

Электрические неисправности Электрические неисправностиУстранение электрических неисправностей: Устранение обрывов. Обрыв в цепи электроизмерительного прибора может быть в катушке с активной обмоткой (т. е. обмоткой, создающей магнитное поле), в добавочном...
Устранение коротких замыканий Устранение коротких замыканийУстранение коротких замыканий. Причинами коротких замыканий являются механические неисправности или электрическая перегрузка прибора, которая влечет за собой порчу изоляции. Короткое замыкание в различных...