Курсовая работа: Вимірювальний механізм і схема електродинамічних фазометрів

Фазометри із двосторонньою шкалою при одній і тій же геометричній довжині шкали мають в 2 рази меншу чутливість у порівнянні з фазометрами, що мають однобічну шкалу, тому часто воліють мати однобічну шкалу, користуючись перемикачем при переході від одного режиму навантаження до іншого. У цьому випадку доцільно зробити один зазор постійним, що не залежить від кута повороту рухливоїчастини, а величину іншого зазору в крайній точці шкали прирівняти величині першого.

Для такого фазометра (тому що φ_н = 0, φ_до = φ_макс ), будемо мати:

(28)

При заданій межі виміруприладу й обраномузначенніР_н або Р_к рівняння (27) і (28) дають залежність, що зв'язує між собою кути ψ₁ й ψ_2. Однак для визначення кожного з кутів необхідно другаумова, у якості якого може бути використане рівняння (23):

з якого треба, що

ψ2 = ± 180±ψ1 (29)

Рис. 4.варіанти включенняпаралельноголанцюгаферродинамического фазометра.

Фазові співвідношення між векторами індукцій B₁ й B₂ і струмів I₁ й I₂ фазометрів з рівномірною однобічною шкалою, можуть бути зведені до чотирьох варіантів, представленим векторними діаграмами рис. 4. Той або інший варіант визначає знак відносини sin ψ₂ ⁄ cos ψ₁ у рівнянні (28). Очевидно, для мал. 4,а й б (- 90< ψ₁ <90 ; 90<ψ₂ <180) це відношення має позитивний знак (cos ψ₁ >0 ; sin ψ₂ >0), а для мал. 4,б и г (- 90< ψ₁ <90 ; 180<ψ₂ <270) — негативний (cos ψ₁ >0 ; sin ψ₂ <0). Таким чином,

(30)

Вираження (29) і векторні діаграми показують, що для варіантів мал. 4,а й в sin ψ₂ =sin ψ₁ , а для варіантів мал. 4, б і г sin ψ₂ = – sin ψ₁ т. е. у всіх випадках

(31)

Підставляючи (31) в (30), одержуємо:

(32)

У формулі (32) у чисельнику повинен бути обраний позитивний знак, у противному випадку Р_к = 1, тобто рівняння (21) не дотримується. Звідси ясно, що для побудови фазометра можуть бути обрані варіанти мал. 4,а або в.

(33)

Або

(34)

Маючи задану межу виміру φ_макс і вибираючи з конструктивних міркуваньвеличинуР_к , можна по формулі (34) визначити значення ψ₁ і по формулі (29) відповідне йому значення ψ_2. Надалі будемо вважати, що Р_к >1, тобто що зазор δ₁ незмінний уздовж всієї шкали, а зазор δ₂ , рівний δ₁ у точці φ= 0 (Р_н = Р₀ = 1 ), збільшується й стає максимальним у точі φ = φ_макс .Тоді з рівняння (34) треба, що при індуктивному режимі навантаження (φ_макс >0) кут ψ₁ повинен бути позитивним, а при ємнісному (φ_макс <0) — негативним.

При дотриманні цієї умови та сама магнітна система може бути використана для вимірівкутазрушення фаз як при індуктивному, так і при ємнісному режимах навантаження. Для цього в коло однієїрухливої котушки повинна бути включена котушка індуктивності, а в колі іншої — конденсатор. Зміна знака кута ψ₁ (і, відповідно, кута ψ₂₎ здійснюється взаємним перемиканнямфазосдвигающих елементів z₁ й z₂ з кола однієї котушки в коло іншої. Якщо при цьому перемінити напрямокструму в нерухомій котушці на протилежне, то положення -рівноваги рухливоїчастини як і раніше залишаєтьсястійким, а основні розрахункові формули не змінюються.

Тому, не порушуючи спільності міркувань, можна надалі вважати φ_макс >0, тобто

(35)

що відповідає варіанту мал. 4,а. Одержувані результати рівною мірою будуть справедливі й для фазометра, що вимірює негативні фазові зрушення φ_макс <0

Знайдемо вираження для питомого моменту. Скориставшись рівнянням (21) і диференціюючи за α суму моментів, що діють на рухливу частину фазометра, одержимо:

або зобліком (35)

але

Оскільки