1. Цель работы: Изучить конструкцию, принцип работы, правила поверки и способы регулировки однофазных счетчиков индукционной системы.
2. Вопросы для подготовки к работе.
2.1. Какие обозначения имеются на щитке счетчика?
2.2. Что такое компенсатор трения и для чего он предназначен?
2.3. Что такое постоянная счетчика и как ее определить?
2.4. Поясните методику поверки счетчика.
3. Литература
3.1.. Кравцов А.В. Метрология и электрические измерения.- М.: Колос, 1999.- С.53-57.
3.2. Электрические измерения / Под ред. В.Н. Малиновского. -М.:Энерго-издат,1982.- С.295...308.
3.3. Панев Б.И.Электрические измерения. Справочник (в вопросах и ответах). -М.: Агромпромиздат,1987- С.28...33,114...116.
3.4. Кравцов А.В. Электрические измерения.- М.:Агропромиздат,1988.- С.54...58.
4. Описание лабораторной установки
Для выполнения работы используется стенд для поверки счетчиков типа У1134, а также набор образцовых приборов (амперметр, вольтметр, ваттметр).
5. Порядок выполнения работы
5.1. Ознакомиться с оборудованием и измерительными приборами, необходимыми для выполнения работы. Записать в отчете паспортные данные приборов в таблицу 10.1.
Таблица 10.1 – Паспортные данные приборов
| Наименование прибора | Система прибора | Тип | Вид измеряемых величин | Предел измер. | Класс точн. | Цена деления | Завод -ской номер |
5.2. Подключить поверяемый счетчик по схеме рис.10.2.
5.3. Регулятором напряжения фазы А установить напряжение счетчика, равное 220 В, а регулятором тока фазы А установить номинальный ток счетчика. Фазорегулятором установить cosφ = 1. Записать показания счетного механизма счетчика. В течение I0 - I5 минут (время засечь по секундомеру) поддерживать мощность постоянной. По истечении этого времени записать новые показания счетного механизма. Пользуясь формулой (10.3), установить правильность работы счетного механизма счетчика.
5.4. Определение самохода счетчика
После предварительного прогрева проверяют счетчик на самоход. Для этого отключают цепь нагрузки (отключают тумблер "ток"), устанавливает напряжение, приложенное к параллельной обмотке, равное 110% номинального, и следят за диском. Если он неподвижен или останавливается, когда красная метка на диске видна в смотровом окошке, можно считать, что самоход отсутствует.
5.5. Определение чувствительности счетчика.
Для определения чувствительности в разрыв токовой цепи счетчика включить рео 
стат и миллиамперметр (на схеме рис. 10.2 показано пунктиром). Установить напряжение, равное номинальному напряжению счетчика. Плавно увеличивая нагрузку, засечь ток, при котором диск счетчика начинает непрерывно вращаться.
По результатам опыта определить порог чувствительности счетчика и сделать выводы.
5.6. Определение погрешностей счетчика.
5.6.1. ЛАТР-ом установить напряжение, равное номинальному напряжению счетчика, фазорегулятором - cos φ=1. Определить основную погрешность счетчика для нагрузок "10%, 30%, 50%, 100% и 150%" от номинальной (т.е. установить токи: 0,5;1,5; 2,5; 5,0 и 7,5 А). При каждой нагрузке за время t =60-120 сек, подсчитать обороты диска счетчика. Определение погрешностей производится по формулам 10.2, 10.7, 10.8. Результаты измерений и расчетов занести в таблицу 10.2
5.6.2. Фазорегулятором установить cosφ = 0,5 и определить основную погреш-ность для всех нагрузок, что и при cosφ = 1. Результаты расчетов и измерений занести в таблицу 10.2.
5.8. По данным таблицы наблюдений построить кривые основной погрешности счетчика: δ1= ƒ (I) при cosφ = 1
δ2= ƒ (I) при cosφ = 0,5
Таблица 10.2
| № | UH, В | I, % | I, А | Р, Вт | t, с | N, об | Сд, Вт·с/об | ±δ % |
| При cosφ = 1 Сн = … Вт·с/об при <^ f - I ^ • • • Вт с ек/об | ||||||||
| 0.5 | ||||||||
| 1.5 | ||||||||
| 2.5 | ||||||||
| 4. | 5.0 | |||||||
| 7.5 | ||||||||
| При cosφ = 0,5 Сн = … Вт·с/об при ^= 0.5 ^ =... Вт с ек/об | ||||||||
| 0.5 | ||||||||
| 1,5 | ||||||||
| 2,5 | ||||||||
| 5.0 | ||||||||
| 7.5 |
5.9. Сделать заключение о пригодности счетчика к дальнейшей эксплуатации.
6. Методические указания к выполнению работы
6.1. Перед включением установки под напряжение ручки всех автотрансформаторов должны быть выведены в крайнее левое положение. Тумблеры включения фазных напряжений К1, К2, К3, расположенные слева от ручек автотрансформаторов напряжения, должны быть выключены.
6.2. Регулировка коэффициента мощности осуществляется фазорегулятором, расположенным в левой нижней части установки.
7. Содержание отчета
В отчете должны быть отражены:
7.1. Цель работы
7.2. Паспортные данные используемых в работе приборов.
7.3. Схема поверки счетчика (рис. 10.1).
7.4. Таблица наблюдений с результатами экспериментов и расчетов.
7.5. Кривые относительных погрешностей: δ1 = ƒ (I) при cosφ = 1; δ2 = ƒ (I) при cosφ = 0,5.
7.6. Выводы по результатам проделанной работы и поверке счетчика.
8. Предварительные указания и элементы теории
Принцип работы счетчика основан на взаимодействии потока от катушки напряжения ФU и потока от токовой катушки ФI с вихревыми токами, которые они наводят в алюминиевом диске.
Поверка счетчика проводится с целью выяснить, удовлетворяет ли счетчик техническим условиям, предъявляемым к нему ГОСТом. Она заключается:
а) в выявлении механических повреждений и наличия ослабленных креплений счетного механизма, подпятника, тормозного магнита, магнитопроводов токовой катушки и катушки напряжения, т.д.;
б) в определении:
- холостого хода (самохода);
- чувствительности к нагрузке;
- основной погрешности счетчика.
Для производства поверки собирают схему, приведенную на рис. 10.1. До начала поверки счетчик необходимо прогреть в течение 10-15 мин. номинальным током при номинальном напряжении. Время прогрева счетчика можно использовать для вычислений его номинальной постоянной Сн, постоянной ваттметра Сw.
, (10.1)
, (10.2)
где: К - передаточное число счетчика (указывается на щитке); Uн, Iн и N - соответственно: номинальное напряжение, В; ток, А; и число делений шкалы ваттметра.
Изменение показаний счетчика за время его предварительного прогрева (10 - 15 мин), позволяет одновременно проверить правильность работы счетного механизма. В самом деле, произведение мощности Рw, поддерживаемой неизменной на время прогрева счетчика tпр., должно быть равно разности показаний счетного механизма до и после 10-минутного прогрева, т.е.
Рw · tпр. = W10 – W0 (10.3)
где: Pw - показание однофазного ваттметра, поддерживаемое за время прогрева неизменным, Вт; tпр. - время прогрева (по секундомеру), с; W10 - показание счетного механизма по истечении 10 мин. Прогрева, Вт·с; W0 - показание счетного механизма в момент включения счетчика для прогрева, Вт·с.
После предварительного прогрева проверяют счетчик на самоход. Для этого отключают цепь нагрузки (отключают тумблер "ток"), устанавливает напряжение, приложенное к параллельной обмотке, равное 110% номинального, и следят за диском. Если он не вращается или останавливается, когда красная метка на диске видна в смотровом окошке, можно считать, что самоход отсутствует.
Для определения чувствительности в токовую цепь включают большое регулируемое сопротивление, устанавливают номинальное напряжение и находят величину максимальной мощности, при которой диск счетчика начинает непрерывно вращаться (сделает больше одного оборота).
Отношение мощности трогания к номинальной мощности определяет порог чувствительности или - сокращенно- чувствительность счетчика в процентах, т.е.
(10.4)
Опыт проводят при соsφ = 1.Чувствительность счетчика в зависимости от класса точности и должна быть не больше 0,5 % для счетчика класса I, а для счетчика классов 2 и 2,5- не больше 1% при номинальной частоте, указанной на щитке счетчика.
Если результаты поверки счетчика неудовлетворительны, то необходимо отрегулировать положение компенсатора трения, фазу между потоками ФU и ФI при соsφ = 0,тормозной момент при 50%-ной нагрузке.
Предварительная регулировка компенсации трения производится при нормальном напряжении и разомкнутой (отключенной) цепи тока. Регулировка состоит в том, чтобы выбрать такое положение компенсатора трения, при котором диск стоит на месте или под воздействием компенсационного момента еле заметно вращается в нормальном направлении. Положение компенсатора трения окончательно регулируют при 10%-ной нагрузке.
Регулировку фазы между потоками ФU и ФI производят при соsφ = 0 (образцовый ваттметр должен показать нуль, а фазометр - соsφ = 0 и φ = 90°). Устанавливают в цепи номинальный ток и номинальное напряжение, фазорегулятором ФР - соsφ = 0. При этих условиях диск счетчика должен быть неподвижным или очень медленно вращается в нормальном направлении. Если диск вращается, необходимо отрегулировать контакт на проволочной петле, расположенной на магнитопроводе токовой обмотки.
Для регулировки тормозного момента при 50% - ной нагрузке устанавли-вают по амперметру половину значения номинального тока счетчика, а по вольтметру -номинальное напряжение. При помощи фазорегулятора устанавливают соsφ = 1 (образцовый ваттметр покажет половину номинальной мощности). Отрегулировав таким образом нагрузку, надевают на счетчик кожух и включают счетчик на 3-5 минут. За это время подсчитывают пределы времени tпр, соответствующие допустимым погрешностям поверяемого счетчика при различных нагрузках
, (10.5)
где: tн - номинальное время, с; tпр - предельное время; δмах -допустимая погрешность счетчика при данной нагрузке (см. таблицу допустимых погрешностей).
, (10.6)
где: Nt – число оборотов диска, выбранное для определения tн; Pw - показания образцового ваттметра.
Подсчитав пределы времени и проверив еще раз установленную нагрузку, приступают к отсчету оборотов Nt и одновременно включают секундомер. Если время, показанное секундомером за число оборотов, не укладывается в пределы tпр, то снимают кожух и регулируют положение постоянного магнита.
После завершения указанных регулировок определяют основную погрешность счетчика. Для определения погрешности устанавливают напряжение, равное номинальному напряжений счетчика, и при различных нагрузках (10÷150 % от номинальной) за время t = 60-70 с. подсчитывают число оборотов N, совершенное диском счетчика, отмечают ток I и мощность Р. Опыты проводят для двух значений коэффициента мощности: соsφ = 1 и соsφ = 0,5.
По определенным для различных нагрузок N, t и Р подсчитывают действительную постоянную счетчика
, Вт·с/об, (10.7)
где: Р - показания ваттметра; t - время, за которое подсчитываются обороты диска счетчика; N -число оборотов диска за время t.
Относительную погрешность счетчика определяют по формуле:
(10.8)
Если поверка даст результаты, не удовлетворяющие техническим требованиям (см.таблицу допустимых погрешностей),то производится повторная регулировка счетчика.
Таблица 10.2 - Допустимые относительные погрешности счетчиков.
| Нагрузка в % от номинального тока счетчика | Допустимые погрешности, % | |||
| класс 1 | класс 2 | класс 2,5 | ||
| сosφ = 1 | ±2 ±1 ±1 ±1 ±1 | ±2,5 ±2 ±2 ±2 ±2 | - ±3,5 ±2,5 ±2 ±2,5 | |
| сosφ=0,5 | ±2 ±1 ±1 ±1 ±1 | ±2,5 ±2 ±2 ±2 ±2 | - ±4 ±4 ±4 ±4 |
9. Контрольные вопросы
9.1. Какой угол сдвига по фазе между ФU и ФI должен быть у нормально отрегулированного счетчика? Обосновать.
9.2. Снижает или завышает показания счетчика, если его действительная постоянная Сд больше номинальной Сн? Докажите.
9.3. Каким образом регулируется Сд счетчика?
9.4. Каким образом регулируется тормозной момент счетчика?
9.5. Как устранить самоход?
9.6. Чем создается противодействующий момент в счетчике?
9.7. Пояснить конструкцию счетчика.
9.8. Выведите уравнение вращающего момента для счетчика.
9.9. Пояснить принцип вращения диска счетчика.
9.10. Начертить схемы включения счетчика в однофазную сеть непосредственно и через трансформатор тока.
