Вы здесь

Измерения электрических величин

Для измерения электрических величин используют электрические измерительные приборы. В электрических измерительных приборах, как правило, имеется подвижная и неподвижная части. В основу взаимодействия между этими частями положены различные проявления электрического тока, например тепловое, магнитное, механическое. В результате этого взаимодействия возникает вращающий момент, поворачивающий подвижную часть вместе с указателем (стрелкой).

Под действием вращающего момента подвижная система поворачивается на угол тем больший, чем больше измеряемая величина. В противовес вращающему моменту должен быть создан равный и противоположный противодействующий момент, так как иначе при любых значениях измеряемой величины (кроме нуля) стрелка будет отклоняться до конца шкалы до упора. Обычно противодействующий момент создается при помощи спиральных пружин, изготовленных из фосфористой бронзы.

Трение, как известно, направлено всегда против движения. Поэтому при движении подвижной части прибора трение будет мешать и искажать показания прибора. Для уменьшения трения подвижная часть в некоторых конструкциях крепится на кернах в подпятниках из камня высокой твердости (рубина, сапфира, агата). На рис. 62 приведены конструкции оси и подпятника электроизмерительных приборов.



рис.62. Конструкция оси и подпятника электроизмерительного прибора.

Для предохранения кернов и подпятников от повреждений при переносе или транспортировке некоторые приборы имеют приспособление, называемое арретиром, которое поднимает подвижную часть и закрепляет ее неподвижно.

Под действием различных причин противодействующий момент прибора изменяется. Например, при различных температурах спиральные пружины имеют неодинаковую упругость. В этом случае стрелка приборов будет отходить от нулевого деления. Для установки стрелки в нулевое положение служит приспособление, называемое корректором. Винт корректора выводится на лицевую сторону прибора. На рис. 63 показана конструкция подвижной части электроизмерительного прибора с корректором.

рис.63. Конструкция подвижных частей электроизмерительного прибора.  

Измерительный механизм прибора помещается в корпус, защищающий его от механических воздействий и попадания пыли, воды, газов и т. п.

Одним из требований, предъявляемых к прибору, является быстрое успокоение его подвижной части, достигаемое путем устройства успокоителей, использующих механическое сопротивление среды (воздух, масло) или магнитоиндукционное торможение. На рис. 64 показаны конструкции воздушного и магнитоиндукционного успокоителей.

рис.64. Конструкция успокоителей.

Наибольшее обозначенное на шкале прибора значение величины, которое прибор может измерить непосредственно, называется номинальным значением шкалы прибора. При производстве электрических измерений обычно показание прибора отличается от действительного значения измеряемой величины.

Разность между показанием прибора и действительным значением измеряемой величины называется абсолютной погрешностью. Так, например, если амперметр показал значение тока, равное 6 А, а действительное значение тока, измеренное образцовым амперметром, равно 5,9 А, то абсолютная погрешность А равна 6—5,9=0,1 А. Зная абсолютную погрешность приборов, можно вносить поправку при измерениях и получать действительное значение измеряемой величины.

Отношение абсолютной погрешности к действительному значению измеряемой величины называется относительной погрешностью. В приведенном примере относительная погрешность равна 0,1/5,9 = 0,0169, или 1,7%.

Точность электроизмерительных приборов оценивается приведенной относительной погрешностью или классом точности, который указывается на шкале прибора и определяется процентным отношением абсолютной погрешности А к номинальному значению шкалы прибора Ан т.е.

Существует восемь классов точности электроизмерительных приборов: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0.

Чувствительность прибора характеризуется величиной угла отклонения подвижной части при измерении определенной электрической величины. Электроизмерительный прибор, включенный в сеть, не должен изменять режим работы цепи и поэтому его собственное потребление мощности должно быть минимальным.

Электроизмерительные приборы различаются по характеру измеряемой величины: амперметры, вольтметры, ваттметры; по роду тока: приборы постоянного тока, приборы переменного тока, универсальные; по принципу действия: приборы электромагнитной, магнитоэлектрической, электродинамической, индукционной и других систем; по условиям эксплуатации: приборы группы А, используемые в сухих отапливаемых помещениях; Б, применяемые в закрытых неотапливаемых помещениях, Bi — в полевых условиях, Т — в условиях тропического климата; по способу применения: переносные и стационарные (щитовые); по способу получения результата измерения: показывающие (стрелочные), самопишущие или регистрирующие, интегрирующие (счетчики); и по классам точности.

По способу получения результата электрические измерения разделяются на прямые и косвенные. Прямые измерения выполняются при помощи приборов, шкала которых проградуирована в искомых величинах. Например, силу тока измеряют амперметром, напряжение — вольтметром.

Косвенные измерения выполняются с помощью приборов, дающих значения вспомогательных величин, используя которые можно вычислить искомую величину. Например, сопротивление и мощность можно вычислить по известным формулам, предварительно измерив амперметром силу тока и вольтметром напряжение.

Используют два метода измерений: метод непосредственной оценки и метод сравнения. По первому методу значение величины сразу определяют по показаниям измерительного прибора.

По второму методу — числовое значение искомой величины определяют путем сравнения ее с эталонной мерой данной величины.

В условиях сельскохозяйственного производства в цепях переменного и постоянного тока благодаря низкой стоимости и большой перегрузочной способности широко применяют приборы электромагнитной системы (амперметры, вольтметры и ваттметры).

Приборы электромагнитной системы работают на принципе взаимодействия между током катушки и подвижного сердечника из ферромагнитного материала. По конструкции электромагнитные приборы делятся на два типа: приборы с плоской катушкой и приборы с круглой катушкой. На рис. 65 представлено устройство прибора электромагнитной системы с плоской катушкой.

рис.65. Конструкция электромагнитного прибора с плоской катушкой.

Обмотка прибора представляет собой плоскую катушку с щелью. Обмотка катушки у вольтметров выполнена из тонкой (диаметр 0,05—0,1 мм) медной изолированной проволоки с большим числом витков (2000—10 000). Обмотка амперметров на небольшие токи выполнена из небольшого числа витков толстой проволоки, а на большие токи — из медной ленты или в виде шинного витка.

Второй основной частью приборов является сердечник из ферромагнитного материала (например, пермаллоя) в форме листка, укрепленного эксцентрично на оси прибора. При прохождении тока по виткам катушки возникает магнитное поле, которое втягивает сердечник в щель катушки тем больше, чем больший ток протекает по виткам катушки. Укрепленная на оси стрелка будет отклоняться по шкале. Противодействующий момент создается спиральной пружиной, связанной одним концом с осью, а другим— с подвижной частью прибора.

Для успокоения электромагнитных приборов обычно применяют воздушные успокоители. Поршенек успокоителя, закрепленныи на оси при помощи проволоки, перемещаясь в изогнутом цилиндре, испытывает со стороны воздуха в цилиндре сопротивление своим колебаниям, что приводит к успокоению стрелки.

Изменение значения тока в катушке вызывает непропорциональное изменение угла поворота стрелки, поскольку вращающий момент, действующий на подвижную систему, зависит от квадрата тока. Ввиду этого шкала электромагнитного прибора неравномерна.

Устройство электромагнитного прибора с круглой катушкой показано на рис. 66.

рис.66. Конструкция электромагнитного прибора с круглой катушкой.

Ток, проходя по виткам катушки, создает магнитное поле и намагничивает два железных сердечника: сердечник, укрепленный неподвижно с внутренней стороны катушки, и другой, закрепленный на оси прибора. Близлежащие края сердечников намагничиваются одноименно, и поэтому сердечник отталкивается от сердечника и поворачивает ось прибора с указательной стрелкой. Противодействующий момент создается одной спиральной пружиной. Внешние магнитные поля оказывают влияние на работу прибора электромагнитной системы, но железный кожух прибора значительно ослабляет это влияние. Изменение направления тока в обмотке прибора приводит к перемагничиванию сердечника (или сердечников), и сила взаимодействия не меняет своего направления. Поэтому электромагнитные приборы могут работать в цепях постоянного и переменного токов. При переменном токе прибор будет показывать действующее значение тока или напряжения.

Потребление мощности в приборах электромагнитной системы: в амперметрах 1—2,5 Вт, в вольтметрах 2—5 Вт.

К недостаткам приборов электромагнитной системы относятся: малая точность, неравномерность шкалы, зависимость показаний приборов от внешних магнитных полей и от частоты. Электромагнитные приборы изготовляют главным образом в качестве технических щитовых приборов классов точности 1; 1,5; 2,5.

Придавая специальную форму сердечнику и изменяя его расположение относительно катушки, добиваются существенного уменьшения неравномерности шкалы у приборов этой системы.

Приборы магнитоэлектрической системы работают на принципе взаимодействия катушки с током и поля постоянного магнита. На рис. 67 показано устройство прибора этой системы.

рис.67. Конструкция прибора магнитоэлектрической системы.

Сильный подковообразный магнит, изготовленный из магнитно-твердого материала, создает магнитное поле. К концам магнита прикреплены полюсные наконечники из магнитно-мягкой стали, имеющие цилиндрические выточки. Между полюсными наконечниками неподвижно укреплен стальной цилиндр, служащий для уменьшения сопротивления магнитной цепи.

Магнитные силовые линии выходят из полюсных наконечников и вследствие того, что магнитная проницаемость стали значительно больше, чем у воздуха, радиально входят в цилиндр, образуя в воздушном зазоре практически однородное магнитное поле. Такое же поле создается при выходе магнитных линий из цилиндра.

Вокруг цилиндра расположена легкая алюминиевая рамка с намотанной на нее обмоткой, выполненной из изолированной тонкой медной проволоки. Рамка сидит на оси,  лежащей в подпятниках. На оси крепится также алюминиевая стрелка. Противодействующий момент создается двумя плоскими спиральными пружинами, служащими одновременно и для подвода тока к обмотке прибора. Пружины присоединяются проводами к зажимам прибора, которые находятся снаружи корпуса.

При протекании тока по виткам обмотки в результате взаимодействия тока в проводниках и магнитного поля подковообразного магнита возникает механическая сила, направление которой можно определить по «правилу левой руки». На другой стороне обмотки возникает такая же по величине сила, но противоположного направления. Образуется пара сил. Под действием этой пары сил катушка будет поворачиваться. Сила взаимодействия зависит от значения магнитной индукции В, тока в катушке, числа витков катушки W и активной длины катушки I: F = BILW.

Колебания алюминиевой рамки с обмоткой в магнитном поле вызывают появление в рамке индуктированного тока, который по закону Ленца будет противодействовать этим колебаниям и тем самым успокаивать подвижную часть прибора. Постоянство индукции во всех точках воздушного зазора обеспечивает пропорциональность между током в обмотке и углом поворота подвижной части, вследствие чего шкала прибора равномерна.

Магнитоэлектрические приборы являются наиболее чувствительными и точными из всех существующих приборов с непосредственным отсчетом. Они изготовляются как в виде лабораторных многопредельных (позволяющих производить измерения в нескольких диапазонах) приборов класса точности 0,1—0,5, так и в виде технических приборов класса 1—1,5.

Магнитоэлектрические приборы широко применяют в цепях постоянного тока в качестве амперметров, вольтметров, миллиамперметров, милливольтметров и т. д. Они имеют большую точность, высокую чувствительность, равномерную шкалу, малое потребление энергии 0,1—1,0 Вт для вольтметров и 0,2—0,5 Вт для амперметров, малое влияние на них внешних магнитных полей, хорошее успокоение.

Недостатком приборов магнитоэлектрической системы являются высокая стоимость, чувствительность к перегрузкам и пригодность только для измерений в цепях постоянного тока. При пропускании по обмотке переменного тока подвижная часть прибора должна была бы отклоняться то в одну, то в другую сторону. Но ввиду быстрых изменений тока по катушке подвижная часть, обладая инерцией, не будет успевать за ними, и стрелка прибора останется неподвижной.

Для измерений малых значений заряда, тока и напряжения применяют гальванометры, получившие преимущественное применение при нулевых методах измерений, когда нужно обнаружить отсутствие тока в той или иной части измерительной цепи. При измерениях на постоянном токе почти исключительно применяют магнитоэлектрические гальванометры.

Магнитоэлектрические гальванометры имеют тот же принцип действия, что и другие приборы этой системы. Однако у гальванометров приняты меры, обеспечивающие уменьшение массы подвижной части прибора и уменьшение трения. Многовитковая катушка (рамка) гальванометра выполнена из изолированного провода и для придания жесткости пропитана обмоточным лаком. К рамке присоединяются так называемые безмоментные металлические волоски для подвода к ней тока.

Грубые гальванометры (микроамперметры) имеют подвижную часть, установленную на осях и кернах. Гальванометры высокой чувствительности имеют рамку, подвешенную на длинных нитях из фосфористой бронзы или на растяжках. Рамка высокочувствительных гальванометров снабжается зеркальцем. Световой луч посылается от специального источника света на зеркальце и, отразившись от него, попадает на шкалу, установленную на определенном расстоянии от гальванометра. Современные гальванометры могут непосредственно измерять токи от 10-6 до 10-12 А.

Приборы электродинамической системы имеют две катушки: одну неподвижно закрепленную, а другую, установленную на оси и могущую поворачиваться при протекании через обе катушки электрического тока (рис.68).

рис.68. Конструкция прибора электродинамической системы.

К подвижной катушке подводится ток через спиральные пружины, которые одновременно служат и для создания противодействующего момента. При пропускании тока по виткам обеих катушек они создают магнитные поля, которые, взаимодействуя между собой, стремятся повернуть катушку так, чтобы ее магнитное поле и поле катушки совпадали по направлению. Кроме круглых катушек в приборах электродинамической системы применяются прямоугольные катушки.

Магнитное поле каждой катушки зависит от тока, поэтому сила взаимодействия обеих катушек пропорциональна квадрату тока. Следовательно, шкала прибора неравномерна. Успокоение приборов этой системы воздушное, так как применение электромагнитного тормоза вызвало бы искажение показаний приборов.

Одновременное изменение направления тока в обеих катушках не меняет направления силы взаимодействия. Поэтому электродинамические приборы применяются в цепях как постоянного, так и переменного тока. В цепях переменного тока приборы этой системы показывают действующее значение измеряемой величины. Точность электродинамических приборов достаточно велика (классы точности 0,2—0,5), и поэтому они находят применение как контрольные приборы для измерений на переменном токе.

К недостаткам приборов этой системы следует отнести большой расход мощности, составляющий у амперметров 5—10 Вт, а у вольтметров 7—15 Вт, чувствительность к перегрузкам и влияние на показания приборов внешних магнитных полей вследствие слабого собственного поля приборов. При перегрузках приборов спиральные пружинки теряют упругость и могут перегореть.

Разновидностью электродинамических приборов являются ферродинамические приборы (рис.69).

рис.69. Конструкция прибора ферродинамической системы.

Неподвижная катушка наматывается на ярмо из листовой электротехнической стали. Внутри подвижной катушки закреплен стальной цилиндр. Подвижная катушка вращается вокруг цилиндрического сердечника. Усиление магнитного поля прибора приводит к увеличению вращающего момента и уменьшению влияния внешних магнитных полей. Но присутствие железа имеет и отрицательное влияние, так как возникают дополнительные погрешности, например при переменном токе потери на гистерезис и вихревые токи. Точность ферродинамических приборов меньше, чем электродинамических приборов. Обычно ферродинамические приборы используют в качестве регистрирующих приборов благодаря большому вращающему моменту.



Приборы вибрационной системы характеризуются применением ряда стальных пластин, имеющих различные частоты собственных колебаний и позволяющих измерять частоту благодаря резонансу частоты колеблющейся пластины с измеряемой частотой. Вибрационные приборы изготовляют только в качестве частотомеров. На рис. 70 показано устройство вибрационного частотомера.

рис.70. Устройство вибрационного частотометра.

Электромагнит, обмотка которого питается от сети переменного тока, расположен над стальной пластиной (якорем), укрепленной на металлической планке. На планке расположен ряд стальных язычков, каждый из которых имеет собственную частоту колебаний. Планка привернута к плоским пружинам. Концы язычков загнуты и окрашены белой краской. При прохождении по обмотке электромагнита переменного тока создается переменный магнитный поток, который, действуя на якорь, заставляет его колебаться. Это колебательное движение передается планке и язычкам.

Все язычки начинают колебаться, но наибольший размах (амплитуда) будет у того язычка, у которого собственная частота колебаний совпала с частотой изменения магнитного потока, т. е. с частотой переменного тока. В прямоугольном вырезе шкалы частотомера видны окрашенные концы язычков. Против каждого язычка на шкале прибора стоит цифра, соответствующая частоте тока в герцах. При работе прибора окрашенный конец резонирующего язычка образует размытую светлую полосу.

Обмотка катушки вибрационного частотомера состоит из большого числа витков тонкой проволоки и включается в сеть параллельно, как и обмотка вольтметра,
В процессе обслуживания технологического и электрического оборудования инкубатория приходится осуществлять контроль за значением силы тока в различных цепях.

Если измеряемая сила тока не превышает допустимое для данного амперметра значение, то амперметр А2 включают в цепь последовательно с нагрузкой (рис.71).

рис.71 Схемы включения амперметров в цепь.

Если сила тока в цепи превышает допустимое для данного амперметра значение, то при измерениях применяют шунты — при постоянном токе или трансформаторы тока — при переменном токе.

Трансформатор тока (рис.72)

рис.72. Устройство трансформатора.

состоит из замкнутого магнитопровода, набранного из тонких толщиной 0,35—0,5 мм изолированных друг от друга листов электротехнической стали и двух обмоток: первичной и вторичной. Первичная обмотка включается в цепь последовательно с нагрузкой. Вторичная обмотка подключается к измерительным приборам: амперметрам, ваттметрам, счетчикам.

Первичная обмотка трансформатора тока выполняется обычно из провода большого сечения, соответствующего току нагрузки, вторичная — из провода с сечением, рассчитанным на ток в 5 А.

Трансформатор тока работает следующим образом. Переменный ток  I1 проходя по первичной обмотке, создает переменный магнитный ток, который замыкается по магнитопроводу и пронизывает вторичную обмотку, наводя в ней электродвижущую силу (э.д.с.). Под действием этой э.д.с. во вторичной цепи появляется электрический ток I2.

Основным параметром трансформатора тока является коэффициент трансформации, который представляет собой отношение номинальных первичного и вторичного токов I, т.е.   где ω1 -число витков первичной обмотки; ω2 - число витков вторичной обмотки.

Величина этого коэффициента указывается на щитке трансформатора тока. По показаниям амперметра, включенного через трансформатор тока с известным коэффициентом трансформации, определяют силу тока в первичной цепи I1 =KTI2

Кроме расширения пределов измерения трансформаторы тока предохраняют обслуживающий персонал от высокого напряжения при измерении силы тока в электроустановках с напряжением выше 1000 В.

Если выводы вторичной обмотки включенного в сеть трансформатора тока оставить разомкнутыми, то магнитный поток в сердечнике может возрасти в десятки или сотни раз и э.д.с. во вторичной обмотке увеличится до значений, опасных для обслуживающего персонала и приборов. Поэтому категорически запрещается разрывать цепь вторичной обмотки включенного в сеть трансформатора тока.

Часто требуется измерять силу тока в электроустановках с напряжением до 1000 В без разрыва цепи. В этом случае применяют трансформаторы тока, выполненные в виде токоизмерительных клещей (рис. 73) .

рис.73. Токоизмерительные клещи.

Измеряют напряжение вольтметрами. Вольтметр подключают параллельно цепи (RП), на зажимах которой нужно измерить напряжение Тр (рис. 74).

рис.74. Схемы включения в электрическую цепь вольтметров.

Для расширения пределов измерения вольтметров применяют добавочные сопротивления RД , включаемые последовательно с вольтметром, или трансформаторы напряжения Тр.

Электрические сопротивления условно делят на три группы:

  • 1.    Малые сопротивления — до 1 Ом.
  • 2.    Средние сопротивления — от 1 до 100 000 Ом.
  • 3.    Большие сопротивления — от 100 000 Ом и выше.

В зависимости от величины измеряемого сопротивления выбирают соответствующие способы измерения. Возможны следующие способы измерения сопротивлений: косвенный — методом амперметра и вольтметра; прямой — методом сравнения (на мостах и потенциометрах).

При измерениях малых сопротивлений методом амперметра и вольтметра используют схему (рис.75,а)

рис.75. Схемы измерения сопротивлений.

Величину искомого сопротивления определяют по формуле ,где UB -напряжение вольтметра; IB - ток вольтметра; Ia - ток амперметра; RB -внутреннее сопротивление вольтметра.

Для измерений средних сопротивлений используют схему (рис.75,б). Величину искомого сопротивления определяют по формуле

где Ux -падение напряжения на искомом сопротивлении; Ra - внутреннее сопротивление амперметра.

Если внутреннее сопротивление используемых приборов неизвестно, величину искомого сопротивления определяют приближенно по закону Ома:

Для измерения больших сопротивлений, например сопротивления изоляции электрического оборудования и аппаратов, используют мегомметры. Мегомметр выполнен в пластмассовом брызго-непроницаемом корпусе, состоит из генератора постоянного тока Г (обычно на 500 или 1000 В) с ручным приводом и измерительного механизма ИМ (рис.76).

ри.76. Схема устройства мегомметра.

Последний выполнен в виде двухрамоч-ного логометра магнитоэлектрической системы, т. е. прибора, показания которого почти не изменяются при изменении напряжения на зажимах генератора при вращении его от руки.

Неподвижная часть прибора — постоянный магнит. Подвижная часть — две жестко скрепленные между собой под углом 90° рамки со стрелкой. Рабочая (токовая) рамка прибора имеет небольшое число витков изолированного провода большого сечения. Она включается в цепь генератора последовательно с измеряемым сопротивлением Rx.

Противодействующая рамка имеет большое число витков тонкого изолированного провода. Она включена под напряжение, создаваемое генератором. Электрический ток подводится к рамкам с помощью безмоментных пружин, поэтому стрелка при неработающем мегомметре. может находиться в произвольном положении RД3, RД2, Rд3.

Рабочая и противодействующая рамки подключаются через добавочные резисторы .

Взаимодействие токов, протекащих по обмоткам рамок лого-метра, с полем постоянного магнита создает два вращающих момента, пропорциональных протекающим токам. Суммарный вращающий момент отклоняет подвижную часть и связанную с ней указательную стрелку на угол, пропорциональный величине сопротивления изоляции.

Шкала прибора имеет две части, проградуированные в мега-омах (MΩ) и килоомах (kΩ). Показания мегомметра считывают во время вращения ручки генератора.
Для переключения с одного предела измерения на другой служит специальный переключатель П. В тех случаях, когда надо исключить возможные погрешности от токов утечки и шунтирующего влияния сопротивления изоляции, используют мегомметр с зажимами Л (линия), 3 (земля) и Э (экран).

Измерение мощности в цепях постоянного тока при неизменных напряжении и нагрузке может быть произведено магнитоэлектрическими вольтметром и амперметром, перемножая показания которых получим мощность, потребляемую в цепи в соответствии с формулой. Однако результат такого измерения всегда будет больше действительного значения измеряемой мощности на величину мощности, потребляемой амперметром и вольтметром. Погрешности будут тем меньше, чем больше внутреннее сопротивление вольтметра и чем меньше внутреннее сопротивление амперметра.

Обычно измеряют мощность постоянного тока при помощи электродинамических ваттметров. В цепях переменного тока мощность измеряют также ваттметрами электродинамической системы в лабораторных условиях и ферродинамической системы, щитовыми — в производственных условиях.

При включении ваттметра в цепь необходимо соблюдать генераторные и приемные зажимы. Непосредственное включение ваттметров в сеть применяют только при нагрузках до 10 А и напряжениях до 600 В. При больших нагрузках и более высоких напряжениях ваттметры включают через измерительные трансформаторы.

Измерение активной мощности трехфазного тока может быть произведено одним или несколькими однофазными ваттметрами, включенными по разным схемам. Количество ваттметров и схемы их включения в цепи трехфазного тока определяются системой питания (трех- или четырехпроводная), нагрузкой (равномерная или неравномерная) и схемой ее соединения (звездой или треугольником).

Для измерения количества электрической энергии применяют счетчики.

Счетчики бывают постоянного тока, однофазного переменного тока — марки СО, активной энергии трехфазные—(трех- и четы-рехпроводные) — САЗ и СА4, реактивной энергии трехфазные (трех- и четырехпроводные) — СРЗ и СР4, и специального назначения.

Учет электрической энергии в цепях переменного тока производят индукционными счетчиками. Устройство и схема подключения однофазного индукционного счетчика показаны на рис. 77.

рис.77. Устройство и схема включения однофазного счетчика электрической энергии.

В зазоре между магнитопроводом обмотки напряжения и магнитопроводом токовой обмотки размещен подвижный алюминиевый диск, насаженный на ось, установленную в пружинящем подпятнике и верхней опоре. Через червячный редуктор вращение диска передается счетному механизму.

Токовая обмотка, включаемая последовательно в исследуемую цепь, состоит из малого числа витков, намотанных толстым проводом соответственно номинальному току счетчика. Обмотка напряжения 2, включаемая в цепь параллельно, состоит из большого числа (8000—12 000) витков, намотанных тонким проводом диаметром 0,08—0,12 мм. Когда в обмотке напряжения приложено напряжение сети, а по токовой обмотке протекает ток нагрузки, в магнитопроводах появляются переменные магнитные потоки Ф1 и Ф2, замыкающиеся через алюминиевый диск, причем поток Ф2 пронизывает диск дважды (+Ф2 и —Ф2). Переменные магнитные потоки Ф1, +Ф2 и —Ф2 создают бегущее магнитное поле, которое индуктирует в диске вихревые токи и заставляет его вращаться.

Край диска расположен между полюсами постоянного магнита 7. При вращении алюминиевый диск 5 пересекает силовые линии постоянного магнита 7 и в диске индуктируются вихревые потоки, которые, взаимодействуя с потоком постоянного магнита, создают тормозной момент. Этот момент останавливает диск счетчика при отсутствии нагрузки.



Первый ролик (справа) счетного механизма связан с редуктором и при вращении его также вращается. Полный оборот первого ролика обеспечивает через специальное зубчатое колесико поворот второго ролика на1/10 часть его оборота. Полный оборот второго ролика соответственно вызывает поворот третьего ролика на 1/10 часть его полного оборота и т. д. На торцах роликов нанесены цифры от 0 до 9. Сочетание цифр отсчитывается через, отверстие в щитке. Чтобы определить количество электроэнергии, израсходованное за какой-то отрезок времени, необходимо из показаний счетчика, соответствующих моменту начала измерений, вычесть показания, соответствующие началу измерений.

Для учета электрической энергии в цепях трехфазного тока применяют специальные трехфазные счетчики. Различают двух- и трехэлементные счетчики электрической энергии. Вращающие моменты, развиваемые каждым из элементов, создают общий вращающий момент, пропорциональный потребляемой энергии трехфазного тока. Под действием этого момента вращается общая подвижная часть счетчика, состоящая из двух или трех дисков. Вращение подвижной части через червячный редуктор передается роликовому счетному механизму.

Каждый счетчик характеризуется числом, показывающим количество оборотов диска при протекании через счетчик одного киловатт-часа электроэнергии. Это число указывается на лицевой стороне счетчика. Например, 1 кВт-ч равен 2500 оборотов диска. Здесь же указываются номинальное напряжение, ток, частота и класс точности. Счетчики выпускаются в прямоугольных и круглых пластмассовых корпусах.

Для отсчета показаний и наблюдений за вращением диска на лицевой стороне корпуса имеется застекленное окошко. Коробка с зажимами для подключения проводов закрывается крышкой и пломбируется.

Для расширения пределов измерения счетчиков, так же как и для амперметров, применяют трансформаторы тока. При включении счетчика СО в сеть через трансформатор тока (рис.78)

рис.78.Схема включения однофазного счетчика электрической энергии в сеть через трансформатор тока.

количество израсходованной электроэнергии подсчитывают по формуле W=KТ(W2—W1), где W1 и W2 — показания счетчика, соответствующие началу и концу измерений; KТ — коэффициент трансформации трансформатора тока.