4.3.4. İnduksiya cihazları
Ümumi
məlumatlar.
İ
nduksiya
ölçmə
mexanizmlərinin iş prinsipi dəyişən maqnit selləri və
alüminium disk şəklində hazırlanmış hərəkətli hissədə
maqnit selləri ilə induksiyalanan burulğanlı cərəyanların
qarşılıqlı təsirinə əsaslanmışdır. Hazırda induksiya
cihazlarından dəyişən cərəyan dövrələrində elektrik enerjisi
sayğacları tətbiq edilir.
Elektrik enerjisi sarğacları. İnduksiya sayğacının
qoşulma sxemi və quruluşu şək. 4.8-də göstərilmişdir.
Şə
k. 4.8. İnduksiya sayğacının quruluşu və qoşulma sxemi:
1-gərginlik sarğaclı maqnit keçiricisi; 2-hesablama mexanizmi; 3-oxa
bərkidilən alüminium disk; 4-tormozlayıcı momenti yaratmaq üçün sabit
maqnit; 5 - П-şəkilli cərəyan sarğaclı maqnit keçiricisi
141
İ
nduksiya sayğacının təhlili göstərir ki, fırladıcı
momentin orta qiyməti güc ilə mütənasibdir, yəni:
ϕ
cos
kUI
M =
,
burada k- sabit əmsaldır.
Sayğacın hərəkətli hissəsinə (alüminium diskə) diskin
fırlanma tezliyinə mütənasib tormozlayıcı moment təsir edir.
Bu moment sabit maqnitin qütbləri arasında fırlanan diskdə
yaranan cərəyanın təsirindən meydana çıxır və aşağıdakı
kimi təyin edilir:
dt
d
k
M
T
α
1
=
,
burada
1
k
- sabit əmsal;
dt
d
α
- diskin fırlanma sürətidir.
Fırladıcı və tormozlayıcı momentləri bərabərləşdirərək
alırıq:
dt
d
k
kUI
α
ϕ
1
cos =
.
Enerjinin
t
∆
ölçülmə müddətində diskin N dövrlər
sayı diskin fırlanma sürətini
dt
d
α
zamana görə
inteqrallamaqla təyin edilir, yəni
∫
∫
∆
∆
=
=
=
t
t
C
W
dt
UI
k
k
k
dt
dt
d
k
N
0
1
2
0
2
cos
ϕ
α
,
burada
W
-
t
∆
zaman intervalında sayğacdan keçən enerji;
C
- sayğacın sabitidir,
2
1
kk
k
C =
.
Enerjinin hesabatı enerji vahidləri ilə dərəcələnmiş
dövrlər sayğacının göstərişləri üzrə aparılır. Hesabat
mexanizmi ilə qeydə alınan elektrik enerjisi vahidinə (bir
qayda olaraq,
saat
kVt ⋅
1
) sayğacın hərəkətli hissəsinin
müəyyən dövrlər sayı uyğun gəlir. Ötürmə ədədi A
adlandırılan bu nisbət sayğacın üzərində göstərilir.
142
Ötürmə ədədinin tərsi olan kəmiyyət, yəni qeydə
alınan enerjinin diskin dövrlər sayına nisbəti nominal sabit
nom
C
adlandırılır. A və
nom
C
-ın qiymətləri ancaq hesabat
mexanizminin konstruksiyasından asılıdır və verilən sayğac
üçün dəyişməz qalır.
Sayğacın həqiqi sabiti C dedikdə hərəkətli hissənin bir
dövr etməsində sayğacdan həqiqətən keçən enerjinin
miqdarıdır. Həqiqi sabit nominaldan fərqli olaraq yük
cərəyanından və həm də ətraf şəraitdən (temperatur, tezlik
və s.) asılıdır.
nom
C
və C-i bilməklə sayğacın nisbi xətasını
təyin etmək mümkündür:
C
C
C
W
W
W
nom
−
=
−
′
=
δ
,
burada
W ′
- sayğacla ölçülən enerji;
W
- sayğacdan keçən
enerjinin həqiqi qiyməti.
Aktiv enerji sayğacları 0,5; 1,0; 2; 2,5, reaktiv enerji
sayğacları 1,5; 2; 3 dəqiqlik sinifli buraxılır. Sayğacların
dəqiqlik sinfi nisbi əsas xarakteristikanı və digər metroloji
xarakteristikaları normalaşdırır.
Dövlət standartı ilə sayğacın həssaslıq həddi
müəyyənləşdirilir. Həssaslıq həddi belə təyin edilir:
nom
I
I
S
min
100
=
∆
,
burada
min
I
- sayğac diskinin dayanmadan fırlanmağa
başladığı cərəyanın minimal qiyməti;
nom
I
- cərəyan
dolağındakı cərəyanın sayğac üçün nominal olan qiymətidir.
Bu zaman dövrədəki cərəyanın tezliyi və gərginlik nominal,
1
cos
=
ϕ
olmalıdır. Həssaslıq həddi 0,5 dəqiqlik sinifli
sayğaclar üçün 0,4%-dən, 1,0; 1,5; 2 dəqiqlik sinifli
sayğaclar üçün 0,5%-dən çox olmamalıdır. 2,5 və 3 sinifli
reaktiv enerji sayğacları üçün
S
∆
-in qiyməti 1%-dən çox
olmamalıdır. Yükdə cərəyan olmadıqda və sayğacın paralel
dövrəsində gərginlik olduqda diskin fırlanması öz-özünə
143
gediş adlanır. Dövlət standartına görə gərginliyin nominal
qiymətin 80%-dən 110%-dək istənilən qiymətində öz-özünə
gediş olmamalıdır.
Xarici amillərin təsiri ilə sayğacda əlavə xətalar
yaranır, məsələn, cərəyan və gərginlik əyrisinin formasının
təhrif olunması, gərginlik və tezliyin artıb-azalmaları, yükün
tələb etdiyi gücün kəskin düşməsi nəticəsində və digər bəzi
amillərdən yaranan xətalar.
Üçfazlı aktiv və reaktiv enerji sayğacları da buraxılır.
Onlar bir fırlanma oxu ilə birləşdirilən üç (üçelementli) və
ya iki (ikielementli) sayğacdan ibarətdir. İkielementli
sayğaclar üçnaqilli üçfazlı dövrələrdə, üçelementli sayğaclar
isə dördnaqilli dövrələrdə enerjini ölçmək üçün istifadə
olunur.
4.4. Çeviricili elektromexaniki ölçü cihazları
Ümumi məlumatlar. Yüksək həssaslıq, dəqiqlik və az
enerji sərfi maqnitoelektrik cihazları digər elektromexaniki
cihazlardan əlverişli olaraq fərqləndirir. Bunu nəzərə alaraq
maqnitoelektrik cihazlardan dəyişən cərəyanda ölçmələr
aparmaq üçün istifadəyə cəhd edirlər. Bu məsələ dəyişən
cərəyanı sabit cərəyana çevirərək, sonra onu maqnitoelektrik
ölçmə mexanizminin köməyilə ölçmək yolu ilə həll edilir.
Dəyişən cərəyanı sabitə çevirmək üçün düzləndirici və
termoelektrik çeviricilər, həmçinin elektron elementlər
(elektron lampalar, tranzistorlar, inteqral mikrosxemlər)
üzərində qurulmuş çeviricilər istifadə olunur. Buna müvafiq
olaraq düzləndirici, termometrik və elektron cihazlar
fərqləndirilir. Bu paraqrafda düzləndirici və termoelektrik
cihazlara baxılır.
Düzlə ndirici cihazlar. Bu cihazlar düzləndirici
çevirici ilə hesabat qurğulu maqnitoelektrik ölçmə
mexanizminin
birləşməsindən
ibarətdir.
Düzləndirici
çeviricilərdə hazırda yarımkeçirici diodlar (germanium və
144
silisium) istifadə edilir. Yarımkeçirici diodların düzləndirici
çeviricilər kimi çatışmazlığı volt-amper xarakteristikasının
qeyri-xəttiliyi, onun zamana görə qeyri-stabilliyi və
temperaturdan, tezlikdən asılılığıdır.
Düzləndirici cihazlarda bir və iki yarımperiodlu
düzləndirici sxemlər istifadə edilir. Bir yarımperiodlu
düzləndirmə sxemi istifadə edilərkən (şək. 4.9,a) ölçmə
mexanizmindən ancaq dəyişən cərəyanın bir yarımdalğası
keçir, əksi isə VD2 diodundan və R rezistorundan buraxılır.
VD2
diodundan və
ö
R
R =
rezistorundan ibarət dövrə
ümumi dövrədə cərəyanın hər iki yarımdalğasını
düzləndirmək, həm də VD1 diodunu gərginliyin əks
yarımdalğasında deşilmədən qorumaq üçün istifadə edilir.
a b
Şə
k.4.9.Biryarımperiodlu (a) və ikiyarımperiodlu (b) düzləndirici
çeviricinin sxemi:
ö
R
-ölçmə mexanizminin müqaviməti;
4
,
...
,
1
VD
VD
-diodlar
İ
ki yarımperiodlu düzləndirmə sxemi istifadə
olunarkən düzləndirilən cərəyan ölçmə mexanizmindən
periodun hər iki yarısında keçir, ona görə də bu sxemlərin
həssaslığı bir yarımperiodluya nisbətən yüksəkdir. Şəkil
4.9,b-də daha geniş yayılmış iki yarımperiodlu düzləndirmə
sxemi – körpü düzləndirmə sxemi göstərilmişdir.
Diodların düzləndirmə xassələri düzləndirmə əmsalı
düz
eks
eks
düz
d
R
R
I
I
k
=
=
ilə xarakterizə olunur, burada -
düz
I
və
eks
I
dioddan düz və əks istiqamətdə axan cərəyanlardır;
eks
R
və
145
düz
R
- diodun uyğun olaraq əks və düz istiqamətdə
müqavimətidir.
d
k
-nin qiyməti dioda verilən gərginlikdən,
onda keçən cərəyanın tezliyindən və ətraf mühitin
temperaturundan asılıdır.
Ə
gər
t
I
i
m
ω
sin
=
dəyişən cərəyanı ölçülərsə, ölçmə
mexanizminin dolağından döyünən düzlənmiş cərəyan
keçdikdə onun fırladıcı momentinin ani qiyməti
Bswi
M
t
=
kimi olacaqdır.
Düzləndirici cihaz sənaye tezlikli və daha yüksək
tezlikli dəyişən cərəyan dövrələrində istifadə edlidikdə
ölçmə mexanizminin hərəkətli hissəsinin meyillənməsi bir
yarımperiodlu düzləndirmədə orta momentlə təyin edilir:
or
T
T
t
BswI
idt
T
Bsw
dt
M
T
M
2
1
1
1
2
0
0
=
=
=
∫
∫
,
Iki yarımperiodlu düzləndirmədə:
or
T
T
t
BswI
idt
T
Bsw
dt
M
T
M
=
=
=
∫
∫
2
0
0
2
1
,
burada T - period,
or
I
- orta ölçülən cərəyan.
Ölçmə mexanizminin hərəkətli hissəsinin dönmə
bucağı bir- və iki yarımperiodlu düzləndirmə zamanı uyğun
olaraq
W
BswI
or
2
=
α
;
W
BswI
or
=
α
kimi təyin edilir.
Alınmış ifadələrdən görünür ki, düzləndirici cihazlarda
hərəkətli hissənin meyillənməsi orta ölçülən cərəyanla
mütənasibdir.
Dəyişən cərəyan dövrəsində, bir qayda olaraq,
təsiredici cərəyanı (gərginliyi) bilmək lazım gəlir. Nəzərə
alsaq ki, təsiredici cərəyan orta cərəyanla
f
or
k
I
I =
(burada
146
f
k
- cərəyan əyrisinin forma əmsalıdır) bərabərliyi ilə
ə
laqəlidir, onda iki yarımperiodlu düzləndirmə zamanı:
W
k
BswI
f
=
α
.
Beləliklə, düzləndirici cihaz ancaq əyrinin verilmiş
forması üçün (sinusoid üçün
11
,
1
=
f
k
) cərəyanın
(gərginliyin) təsiredici qiymətləri ilə dərəcələnə bilər.
Ölçülən cərəyan (gərginlik) əyrisinin forması veriləndən
fərqlənərsə, cihazın göstərişlərində xəta yaranır.
Ə
gər forma əmsalı
f
k
məlumdursa, onda sinusoidal
cərəyana görə dərəcələnən cihazla ölçülən qeyri-sinusoidal
formalı təsiredici cərəyan aşağıdakı düsturla təyin edilə
bilər:
11
,
1
f
c
k
I
I =
,
burada
c
I
- cihazın göstərişidir.
Diodların düzləndirmə əmsalının temperaturdan, tətbiq
edilən gərginlikdən və axan cərəyandan asılılığı, ölçülən
cərəyan əyrisinin formasının təsiri düzləndirici ampermetr
və voltmetrlərdə xeyli xətaların yaranmasına səbəb olur.
Xətaların azaldılması, bir qayda olaraq, cihaz dövrəsinə
ə
lavə elementlər qoşmaqla həyata keçirilir.
Maqnitoelektrik ölçmə mexanizminin, düzləndirmə
sxeminin, şunt və ya əlavə rezistorun birləşməsi
düzləndirici ampermetri və ya voltmetri yaradır.
Şək. 4.10, a-da misal kimi nisbətən kiçik ölçmə
həddinə malik voltmetrin sxemi, şək. 4.10, b-də nisbətən
böyük ölçmə həddinə malik voltmetrin sxemi göstərilmişdir.
147
a b
Şə
k. 4.10. Nisbətən kiçik (a) və nisbətən böyük (b) ölçmə həddinə
malik voltmetrin sxemi:
4
,
...
,
1
VD
VD
-diodlar
Ə
lavə rezistorların müqavimətlərinin müxtəlif olması
bu voltmetrlərin xüsusiyyətidir. Bu da ətraf mühitin
temperaturunun
və
ölçülən
gərginliyin
tezliyinin
dəyişməsinin düzləndiricinin müxtəlif parametrlərinə daha
güclü təsir etməsinə gətirib çıxarır.
Böyük olmayan ölçmə həddinə malik voltmetr üçün
(əlavə rezitorun müqaviməti kiçik) daha nəzərə çarpacaq
dərəcədə voltmetrin göstərişlərinə təsir edən əsas parametr
göstərilən
amillərin
təsiri
ilə
düzləndiricilərin
müqavimətinin dəyişməsidir. Bu zaman ətraf mühitin
temperaturu
artdıqda
düzləndiricinin
müqavimətinin
azalması əlavə rezistorun müqavimətinin artırılması ilə
kompensasiya edilir. Baxılan halda o biri, məsələn,
2
R
,
misdən hazırlanmaqla iki
1
R
və
2
R
rezistorlarından
ibarətdir. Tezlik xətasının azaldılması kondensator
C
qoşmaqla əldə edilir.
Qeyd etmək lazımdır ki, konpensasiya natamam alınır,
çünki temperatur dəyişdikdə düzləndirmə əmsalı dəyişir.
Düzləndirmə əmsalının dəyişməsi nisbətən böyük ölçmə
həddinə malik düzləndirici voltmetrin göstərişinə təsir edən
ə
sas amildir (manqanindən hazırlanan əlavə rezistorun
E
R
müqaviməti böyükdür). Bu halda temperatur xətasını
azaltmaq üçün düzləndirici qurğu manqanin R1 və misdən
R2
hazırlanan ardıcıl qoşulmuş müqavimətlə şuntlanır.
Ölçülən gərginliyin tezliyinin dəyişməsindən yaranan
148
xətaları kompensasiya etmək üçün induktivlik L nəzərdə
tutulmuşdur.
Hazırda buraxılan düzləndirici cihazlar əyrinin
formasının böyük təsirinə görə praktiki olaraq ancaq
sinusoidal cərəyan və gərginliklərin ölçülməsi üçün tətbiq
oluna bilər.
Ə
ksər hallarda düzləndirici cihazlar çoxhədli və
kombinəedilmiş hazırlanır. Bu cihazlardakı elementlərin
dəyişdirici açarlarının köməyi ilə həm sabit, həm də dəyişən
cərəyan və gərginliyi, eləcə də ommetr sxemi üzrə
müqaviməti ölçmək olar. Ölkənin sənayesi tərəfindən
buraxılan düzləndirici cihazların yuxarı ölçmə həddi:
cərəyan üçün 3 mA-dən 10 A-dək; gərginlik üçün 75 mV-
dan 600 V-dək; müqavimət üçün 0,5 kOm-dan 5 MOm-dək
təşkil edir. Diodların volt-amper xarakteristikaları qeyri-
xətti olduğundan dəyişən cərəyanların (gərginliklərin) kiçik
qiymətlərində şkala başlanğıc hissədə (0-15%) qeyri-
müntəzəmdir.
Düzləndirici cihazların əsas üstünlükləri onların
yüksək həssaslığı, ölçmə dövrəsindən az güc tələb etməsi,
yüksək tezliklərdə işləməsinin mümkünlüyüdür. Tezlik
kompensasiyası olmayan düzləndirici cihazlardan 500 -
10 000 Hs tezliyədək cərəyan və gərginliklərin ölçülməsində
istifadə etmək olar. Tezlik kompensasiyalı cihazlarda
tezliyin işçi diapazonu 50 kHs-ə qədər genişlənir.
Düzləndirici cihazların dəqiqliyi nisbətən aşağıdır, dəqiqlik
sinfi, bir qayda olaraq, 1,5; 2,5 təşkil edir.
Termoelektrik cihazlar. Termolelektrik cihaz bir və
ya bir neçə termoçeviricidən və hesabat qurğusu olan
maqnitoelektrik ölçmə mexanizmindən ibarətdir. Şək. 4.11-
də termocütdən 1 və qızdırıcıdan 2 ibarət termoçeviricinin
quruluşu göstərilmişdir. Qızdırıcı kimi uzun müddət
qızdırılmaq imkanına malik naqil istifadə edilir.
Qızdırıcıdan 2 keçən cərəyan
x
I
onu termocütün 1 işçi
birləşmə yeri ilə birlikdə qızdırır. Termocütün işçi uclarında
149
ölçmə mexanizmindən cərəyanın keçməsinə səbəb olan
termoEHQ yaranır.
Şə
k. 4.11. Termoelektrik cihazın sxemi:
1-termocüt; 2-qızdırıcı
Termoçeviricinin yaratdığı termoEHQ qızdırıcıdan
ölçmə cərəyanının hesabına ayrılan istilik miqdarına
mütənasibdir. İstilik miqdarı öz növbəsində ölçülən
cərəyanın
x
I
təsiredici qiymətinin kvadratına mütənasibdir.
Ölçmə mexanizmi dövrəsində cərəyan
ö
R
E
I =
, burada
E
- termoEHQ,
ö
R
- ölçmə mexanizminin dolaq
dövrəsinin müqavimətidir.
Beləliklə, termoelektrik cihazın göstərişləri ölçülən
cərəyanın təsiredici qiymətinin kvadratına mütənasib
olmalıdır. Lakin şkala ancaq başlanğıc hissədə kvadratik
xarakter daşıyır, cərəyanın artması ilə qızdırıcının istilik
itkiləri artdıqca o itir. Qızdırıcıda cərəyanın ayırdığı istilik
tezlikdən asılı deyildir. Odur ki, termoelektrik cihazlardan
həm sabit, həm də dəyişən cərəyanda (radiotezliklər daxil
olmaqla) istifadə etmək olar. Ölçülən cərəyanın kiçik
qiymətlərində (150-300 mA) vakuum termoçeviriciləri
istifadə edilir. Onlarda qızdırıcı və termocüt içərisində
seyrəklik yaradılan şüşə balonda yerləşdirilir. Bununla da
ə
traf mühitə istilik verməyə itkilər azalır. Beləliklə,
termocütün işçi ucluğunun qızdırılmasına az güc tələb edilir.
1A cərəyana kimi termoelektrik ampermetrlərin ölçmə
hədlərinin genişləndirilməsi hər ölçmə həddi üçün ayrıca
termoçeviricisi olan ölçmə mexanizmi qoşmaqla həyata
150
keçirilir. 1A-dən yuxarı cərəyanları ölçərkən ölçmə
hədlərini genişləndirmək üçün yüksəktezlikli cərəyan ölçmə
transformatorlarından
istifadə
olunur.
Termoelektrik
voltmetrlərdə ölçmə hədlərinin genişləndirilməsi qızdırıcıya
ardıcıl qoşulan əlavə rezistorların köməyi ilə yerinə yetirilir.
Termoelektrik cihazların əsas üstünlüyü geniş tezlik
diapazonunda və ölçülən cərəyan, yaxud gərginliyin təhrif
olunmuş formasında ölçmələrin yüksək dəqiqliyidir. Müasir
termoçeviricilər həm sabit cərəyanda, həm də 100 MHs-dək
tezliklərdə istifadə edilir. Lakin təxminən 5-10 MHs
tezliklərdə termoelektrik cihazın tezlik xətası 5-10 %-ə çata
bilər. Bu, onunla izah edilir ki, tezliyin artması ilə səth
effekti nəticəsində qızdırıcının müqaviməti artır. Digər
tərəfdən, çox yüksək tezliklərdə ölçülən cərəyan
qızdırıcıdan yan keçməklə məxsusi elektrik tutumları ilə
ş
axələnir. Tam reaktivsiz hazırlamaq qeyri-mümkün
olduğuna görə əlavə rezistorun müqavimətinin dəyişməsi
təsir etdiyindən termoelektrik voltmetrlərdə tezlik xətası
ampermetrlərə nisbətən, bir qayda olaraq, yüksəkdir.
Termoelektrik cihazların çatışmazlıqlarına aid etmək
olar: kiçik əlavə yüklənmə qabiliyyəti və termoçeviricilərin
məhdud xidmət müddəti, cihazın göstərişlərinin ətraf
mühitin temperaturundan asılılığı və xeyli məxsusi güc tələb
etməsi.
Sənayedə 100 mkA-dan 100A-dək dəyişən və sabit
cərəyanları ölçmək üçün, 150 mV-dan 600V-dək dəyişən
və sabit gərginlikləri ölçmək üçün çoxhədli daşınan
termoelektrik cihazlar buraxılır. Cihazlar sabit cərəyandan
50 MHs tezliyədək diapazonda, dəqiqlik sinfi 1,0 və 1,5
olmaqla işləyir.
Dostları ilə paylaş: |