Индукционные приборы. Сопротивление цепи

Размещено на http://www.allbest.ru/

УО «Пинский государственный аграрно технический колледж

им. А.Е. Клещева

Контрольная работа № ___1____

Вариант №____49___

Учащегося

КОЛОДКО Александр Николаевич

Задание 1

Вопрос 14. Измерительные механизмы приборов индукционной системы

Ответ

Измерительные механизмы приборов индукционной системы характеризуются применением нескольких неподвижных катушек, питаемых переменным током и создающих вращающееся или бегущее магнитное поле, которое индуктирует токи в подвижной части прибора и вызывает ее движение.

Индукционные приборы применяются только при переменном токе в качестве ваттметров и счетчиков электрической энергии (реже амперметров и вольтметров).

Индукционные приборы делятся на две группы: приборы с бегущим и приборы с вращающимся магнитным полем.

Рассмотрим устройство и работу индукционного прибора с бегущим полем (рис.1). На магнитопроводе располагается катушка 2, состоящая из большого числа витков тонкой проволоки. Магнитный поток, создаваемый этой катушкой, большей своей частью проходит через магнитный шунт 3, а остальная часть пронизывает алюминиевый диск 4. Под диском помещается U-образный магнитопровод 5, на котором располагают обмотку 6, разделенную на две части и намотанную из нескольких витков толстой проволоки. Магнитный поток этой обмотки дважды пронизывает диск. Два магнитных потока, сдвинутых по фазе друг относительно друга, индуктируют в алюминиевом диске вихревые токи, которые, взаимодействуя с потоками, создают вращающий момент, под влиянием которого диск приходит в движение.

Успокоение диска производится подковообразным магнитом 7.

Рис.1. Принципиальная схема измерительного механизма индукционного прибора с бегущим полем

На рис. 2 показано устройство измерительного механизма индукционного прибора с вращающимся магнитным полем. На магнитопровод, собранный из отдельных листов электротехнической стали, наматываются две обмотки, причем одна обмотка 2 располагается на двух противоположных полюсных выступах магнитопровода, а другая 3 - на двух других также противоположных выступах. Между полюсами на оси находится алюминиевый цилиндр 4. На оси крепятся также стрелка 5 и спиральная пружина 6. Внутри алюминиевого цилиндра помещен цилиндрический стальной сердечник 7, назначением которого является уменьшение магнитного сопротивления. При пропускании переменного тока обмотки 2 и 3 создают два магнитных потока.

Для получения наибольшего момента вращения необходимо создать между магнитными потоками сдвиг, по фазе равный 90°. Это достигается тем, что одну пару катушек наматывают из небольшого числа витков толстой проволоки. Такая обмотка представляет активное сопротивление, и ток в ней совпадает по фазе с напряжением. Другая пара катушек наматывается из большого числа витков тонкой проволоки, что вызывает между током и напряжением сдвиг, близкий к 90°, вследствие большого индуктивного сопротивления этой пары катушек. Сдвиг по фазе между потоками можно получить также путем подбора и включения дополнительных активных и индуктивных сопротивлений. Перемещающееся по окружности воздушного зазора магнитное поле будет тем самым вращаться с определенной скоростью относительно оси подвижной системы прибора. Это поле, пересекая алюминиевый цилиндр 4, будет индуктировать в нем вихревые токи, которые, взаимодействуя с магнитным полем, будут поворачивать цилиндр в сторону вращения поля.

Рис.2. Измерительный механизм индукционного прибора с вращающимся магнитным полем

Успокоение прибора осуществляется за счет вихревых токов, индуктируемых в верхних частях алюминиевого цилиндра при движении его в поле двух постоянных магнитов (один из них на рисунке не показан). Внешние магнитные поля не оказывают влияния на работу индукционных приборов в виду наличия в них сильного собственного магнитного поля. Достоинствами индукционных приборов являются также прочность конструкции, стойкость к перегрузкам, надежность в работе. Недостатками индукционных приборов являются: пригодность их только для переменного тока, неравномерность шкалы, зависимость показаний от температуры и частоты, малая точность (1,0--1,5%). Расход мощности в индукционных приборах составляет 2-4 Вт.

Задание 2

Цепь постоянного тока со смешанным соединением состоит из четырех резисторов. В зависимости от варианта заданы: схема цепи (рис. 20), сопротивления резисторов , напряжение , ток I или мощность Р всей цепи (табл. 2).

Определить:

1) Эквивалентное сопротивление всей цепи ;

2) Токи, проходящие через каждый резистор.

Таблица 2

Решение

1. Резисторы и соединены параллельно, их общее сопротивление

Ом.

Теперь схема цепи принимает вид, показанный на рис.3,б.

2. Определяем эквивалентное сопротивление цепи. При этом учитываем, что сопротивления , и соединены последовательно. Тогда получим

Ом.

Теперь схема цепи принимает вид, показанный на рис.3,в.

а)

б)

в)

Рис.3

3. Находим силу тока в цепи

А.

Следовательно,

А.

4. Напряжение, приложенное к параллельному участку

В.

5. Находим токи в резисторах и

А;

А

Ответ: Ом; А; А; А; А.

Задание 3

Для неразветвленной цепи переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлением определить величины, которые не даны в условиях заданий:

Z - полное сопротивление цепи, Ом;

I - ток в цепи, А;

U - напряжение, приложенное к цепи, В;

- угол сдвига фаз между током и напряжением;

S - полную, В•А; Р - активную, Вт; Q - реактивную, вар, мощности цепи.

Построить векторную диаграмму в масштабе и кратко описать порядок ее построения.

Числовые значения электрических величин, нужные для решения задачи, даны в таблице 3. а схема на рис. 21

Таблица 3

Решение

1. Определяем полное сопротивление цепи

Ом.

2. Определяем угол сдвига фаз между током и напряжением:

;

.

Тогда

.

3. Находим мощности цепи

активная мощность

Вт;

реактивная мощность

вар,

где В•А - полная мощность цепи.

4. Поскольку активная мощность цепи может быть определена по формуле

,

то находим силу тока в цепи

А.

5. Определяем напряжение, приложенное ко всей цепи

В.

индукционный ток напряжение цепь

6. Находим падения напряжения на отдельных сопротивлениях цепи:

В;

В;

В.

7. Построение векторной диаграммы начинаем с выбора масштаба для тока и напряжения. Задаемся масштабом по току: в 1 см - 0,2 А и масштабом по напряжению: в 1 см -5 В. Построение векторной диаграммы начинаем с вектора тока, который откладываем по горизонтали; его длина равна (рис.4).

Из начала вектора тока откладываем в сторону отставания на 90 вектор падения напряжения на емкостном сопротивлении длиной

.

Из конца вектора вдоль вектора тока откладываем вектор падения напряжения на активном сопротивлении длиной

.

Далее откладываем с отставанием на 90 вектор падения напряжения длиной

.

Геометрическая сумма векторов , и равна вектору полного напряжения , приложенного к цепи.

Рис.4. Векторная диаграмма

Ответ: Ом; А; В; ;

Вт; вар.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Дубовницкий С.К. Методические указания по изучению дисциплины «Электротехника с основами электроники». Пинск, 2000.

2. Китунович Ф.Г. Электротехника. Мн.: Вышэйшая школа, 1991.

3. Березкина Т.Ф. и др. Задачник по общей электротехнике с основами электроники. М.: Высшая школа, 1991.

Размещено на Allbest.ru