Относительная погрешность стрелочных приборов возрастает с уменьшением измеряемой величины, вследствие чего пределы измерения прибора рекомендуется выбирать так, чтобы отсчитывать показания во второй половине шкалы, ближе к ее наибольшему значению. Чем меньше измеряемая величина

Приведенную погрешность, определенную в нормальных условиях и вызванную недостатками самого прибора, называют классом точности.

Согласно ГОСТ 1845-59 электроизмерительные приборы делятся по степени точности на следующие восемь классов: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2,5; 4. Класс точности, обозначаемый на шкале прибора, указывает, что основная погрешность данного прибора на всех делениях шкалы не превышает значения, определяемого его классом. Погрешность может быть положительной или отрицательной. У прибора класса точности, например, 2,5 основная погрешность ±2,5%.

В распределительных устройствах передвижных станций в качестве стационарных применяются следующие электроизмерительные приборы классов точности 1: 1,5 и 2,5:
— амперметры — для определения силы тока в возбудителе, генераторе и в отходящих фидерах (линиях);
— вольтметры — для контроля напряжения на зажимах возбудителя и генератора;
— ваттметры — для определения активной нагрузки генератора и загрузки первичного двигателя. Ваттметр служит также для определения величины коэффициента мощности (cos<p);
— частотомеры — для контроля частоты обслуживаемого генератора, а также частоты сети при включении генератора в сеть для параллельной работы с другими генераторами;
— счетчики электрической энергии — для учета электроэнергии, отдаваемой генератором станции в сеть.

В передвижных электростанциях применяют электроизмерительные приборы следующих систем: электромагнитной, магнитоэлектрической, ферродинамической, вибрационной и индукционной.

Систему и класс точности электроизмерительного прибора можно определить по условным обозначениям на его шкале.

В передвижных станциях для измерения силы тока и напряжения применяют амперметры и вольтметры электромагнитной или магнитоэлектрической системы.

Электромагнитный прибор состоит из неподвижной катушки, внутрь которой может втягиваться стальная пластинка, закрепленная с помощью втулки на стальной оси. Концы оси покоятся в подшипниках. На оси закреплены пружина и стрелка. При прохождении тока по виткам катушки пластинка втягивается в нее и стрелка отклоняется на определенный угол. Возврат стрелки осуществляется пружиной. Для предотвращения колебаний стрелки в приборе имеется успокоитель. На рис. 1, а изображен один из типов успокоителей. Он состоит из прикрепленного к втулке поршня, помещенного в цилиндр.

Характерными особенностями электромагнитного прибора описанной конструкции являются отсутствие подвижных токо-ведущих частей и массивное выполнение неподвижной катушки, обеспечивающие высокую устойчивость прибора к временным перегрузкам.

Магнитоэлектрический прибор (рис. 1, б) состоит из подковообразного постоянного магнита внутри которого (между полюсными башмаками) помещена подвижная система. Подвижная система прибора представляет собой’ опирающуюся на подшипники ось, на которой закреплены стрелка, две спиральные пружины и прямоугольная катушка (рамка).

Электрический ток подводится к катушке через спиральные пружины, одновременно служащие и для возврата стрелки в исходное положение. Между стальным цилиндрическим сердечником и полюсными башмаками, укрепленными на постоянном магните, имеется воздушный зазор, в котором создается ра-диально направленное магнитное поле.

Проходящий по катушке ток, взаимодействуя с магнитным полем, создает вращающий момент. Под действием этого вращающего момента катушка вместе с сердечником, осью и стрелкой поворачивается на некоторый угол, уравновешиваемый противодействующим моментом, создаваемым пружинами прибора. Величина угла поворота подвижной системы зависит от силы” тока: чем больше сила тока в катушке прибора, тем больше силы, действующие на подвижную катушку, и тем больше угол ее поворота. Ввиду того что катушка поворачивается в ту или иную сторону в зависимости от направления тока, надо следить за правильным включением прибора в сеть.

Магнитоэлектрические приборы имеют магнитное успокоение, предназначенное для уменьшения времени колебаний подвижной части, возникающих после включения прибора. Действие успокоителя основано на торможении рамки индуктируемыми токами. В алюминиевом каркасе подвижной катушки, представляющей собой замкнутый виток, при повороте катушки в магнитном поле индуктируются токи, которые тормозят движение рамки и, таким образом, быстро успокаивают подвижную систему прибора.

Приборы магнитоэлектрической системы применяют для измерения силы постоянного тока и напряжения. Для измерения больших токов служат амперметры с шунтами *. Вольтметры снабжаются добавочными сопротивлениями и имеют шкалы, на которых значения измеряемой величины нанесены в вольтах. Магнитоэлектрические приборы в отличие от электромагнитных бодрее чувствительны к перегрузкам.

В ремонтной практике и при испытаниях электрооборудования иногда используют электродинамические приборы.

Электродинамический прибор состоит из неподвижной катушки и подвижной, которая помещена внутри неподвижной и укреплена на оси, вращающейся в подшипниках.

При прохождении электрического тока через обмотки катушек в них одновременно возникают два взаимодействующих магнитных поля. Взаимодействие магнитных полей заставляет подвижную катушку повернуться так, чтобы ее магнитное поле совпало с магнитным полем неподвижной катушки. По углу отклонения подвижной катушки судят о величине тока или напряжения.

В амперметрах катушки прибора соединены одна с другой параллельно, а в вольтметрах — последовательно и с добавочным сопротивлением.

Электродинамические приборы могут быть использованы в цепях переменного и постоянного тока. Они обладают высокой точностью, обусловленной отсутствием погрешностей, вносимых остаточной индукцией.

Однако электродинамические приборы имеют слабое магнитное поле и поэтому, чтобы снизить влияние внешних магнитных полей на показания приборов, их защищают экранами. Из-за указанного недостатка в последнее время вместо электродинамических приборов предпочитают пользоваться ферродинами-ческими.

Ферродинамическими приборами являются, например, ваттметры, устанавливаемые на панелях щитов управления передвижных электростанций для контроля мощности нагрузки. Работа ферродинамических приборов основана на взаимодействии токов в подвижных (рис. 1, г) и неподвижных обмотках, как и в приборах электродинамической системы. В результате этого взаимодействия подвижные обмотки вместе с осью и укрепленной на ней стрелкой поворачиваются на некоторый угол, зависящий от силы тока, протекающего по обмоткам, и силы противодействия пружины.

У ферродинамических приборов в отличие от электродинамических неподвижные обмотки помещены на стальном сердечнике, который увеличивает магнитное поле прибора и уменьшает влияние внешних магнитных полей на его показания. Прибор снабжен корректором и успокоителем, состоящим из магнита и алюминиевого сегмента.

При установке на щите новых и особенно вышедших из ремонта ваттметров необходимо предварительно убедиться в правильности соединений внутренних цепей прибора: если стрелка ваттметра отклоняется в надлежащую сторону, то начала цепей соединены правильно.

Вырабатываемый генератором передвижной станции ток должен быть стандартной частоты. Частоту тока контролируют при помощи вибрационных или стрелочных частотомеров.

Вибрационный частотомер (рис. 2) состоит из электромагнита, расположенного под нйм стального якоря, укрепленного на бруске, упругих пластин и стальных вибрационных пластинок. Пластинки имеют разную длину и толщину, а следовательно, и разную резонансную частоту. Свободные концы, пластинок отогнуты, закрашены белой краской и расположены в горизонтальной плоскости перед смотровым окном прибора. При протекании тока в обмотке электромагнита последний, притягивая якорь дважды за каждый период, приводит в колебание вибрационные пластинки.

Когда частота переменного/тока совпадает с частотой собственного колебания отдельной пластинки, она вследствие механического резонанса начинает колебаться с максимальной амплитудой. По размаху этих колебаний, наблюдаемых по шкале прибора, и судят о частоте тока.

Частотомер подключают к сети, как вольтметр, т.е. параллельно нагрузке.

Вибрационные частотомеры в большом количестве эксплуатируются на передвижных электростанциях со щитами старых конструкций.

Щиты управления современных передвижных электростанций комплектуют не вибрационными частотомерами, а конструктивно более совершенными стрелочными приборами — стрелочными частотомерами с непосредственным отсчетом частоты по шкале прибора.

Стрелочный частотомер ФД-4 (рис. 3) по принципу действия является логометром ферродинамической системы. Он состоит из магнитопроводов с катушками, указательной стрелки, укрепленной на оси прибора, и шкалы, градуированной на 45- 55 гц **. В подвижную часть прибора входят катушки. Катушка перемещается в равномерном зазоре магнитопровода, а катушка — в неравномерном зазоре магнитопровода. Магнитные потоки в магнитопроводах создаются обмотками.

Ток к обмоткам катушек подается по безмоментным спиралям.

В цепи катушек включены сопротивления и конденсаторы, характеристики которых подобраны так, чтобы в этих цепях при определенной частоте наступал резонанс напряжений, а ток в катушке оказывался зависящим от частоты.

Направления токов в подвижных рамках прибора подобраны так, чтобы вращающие моменты, создаваемые ими, были направлены в разные стороны. При протекании токов по обмоткам подвижные части прибора отклоняются на определенный угол и устанавливаются в положении, при котором наступает равенство вращающих моментов. Стрелка прибора на шкале будет показывать частоту тока в контролируемой цепи.

Частотомер включают на напряжение сети, как вольтметр. Его показания при изменениях напряжения практически не изменяются, так как токи в катушках почти пропорциональны напряжению сети, вследствие чего отношения их при изменениях напряжения не нарушаются.

Для учета электрической энергии, вырабатываемой передвижной электростанцией, служит специальный прибор индукционной системы — счетчик электрической энергии.

Счетчик электрической энергии состоит из магнитной системы, подвижной части и счетного механизма, заключенных в металлической или пластмассовый корпус.

Магнитная система представляет собой сердечники из пакетов электротехнической стали с надетыми на них двумя обмотками — последовательной и параллельной. Последовательная обмотка, включенная в цепь нагрузки, имеет небольшое число витков провода, диаметр которого соответствует номинальному току счетчика. Параллельная обмотка имеет большое число витков (8-12 тыс.) провода диаметром 0,08- 0,12 мм в зависимости от номинального напряжения счетчика. Для создания тормозящего момента служит постоянный магнит.

Подвижная часть счетчика представляет собой алюминиевый диск, укрепленный на стальной оси, опорами которой служат подшипник и подпятник. В отличие от стрелочных приборов индукционной системы подвижная часть счетчика вращается. Алюминиевый диск расположен в зазоре, образуемом полюсами магнитопроводов параллельной и последовательной цепей. На оси имеется червяк, с помощью которого при вращении диска с осью приводится в движение вся система зубчатых шестеренок; связанных со счетным механизмом. Зажимы служат для присоединения внутренних цепей прибора, и внешних цепей электрической сети.

Магнитопровод параллельной цепи имеет Ш-образную форму, между концами его стержней вложены вкладыши. Сбоку к магнитопроводу прикреплен противополюс. Магнитопровод последовательной цепи имеет П-образную форму; создаваемый его обмоткой магнитный поток дважды пронизывает алюминиевый диск и замыкается через детали магнитопровода параллельной цепи. Магнитный поток электромагнита последовательной цепи пропорционален току.

В результате взаимодействия двух магнитных потоков неподвижных электромагнитов в алюминиевом диске индуктируются вихревые токи. Взаимодействие магнитных потоков и вихревых токов создает вращающий момент, пропорциональный произведению тока на напряжение, т.е. пропорциональный мощности в цепи, в которую включен счетчик.

Для устранения самохода прибора, т.е. вращения диска при отсутствии нагрузки у потребителя, счетчик снабжен противо-самоходным устройством. Наиболее простое противосамоходное устройство состоит из небольшой стальной проволочки, укрепленной на оси подвижной части прибора, и стальной пластинки. При произвольном вращении диска конец проволочки проходит мимо стальной пластинки, намагничиваемой параллельной обмоткой счетчика, проволочка притягивается к пластинке и вращение диска прекращается до момента появления нагрузки у потребителя.

Счетчик служит для подсчета произведенной или потребленной электроэнергии за некоторый промежуток времени. Чтобы произвести такой подсчет, достаточно знать начальное и конечное показания счетчика за интересующий нас период. Разность этих показаний будет выражать количество выработанной или потребленной электроэнергии в течение данного периода.

Для учета электрической энергии, вырабатываемой передвижными электростанциями, применяют трехфазные счетчики. Трехфазный счетчик пред-‘ставляет собой прибор, в котором конструктивно объединены движущие элементы нескольких однофазных счетчиков. При работе трехфазного счетчика вращающие моменты его движущих элементов, приложенные к общей подвижной части, суммируются и подвижная часть вращается со скоростью, пропорциональной общей мощности нагрузки трехфазной сети.

Согласно ГОСТ 6570-60 счетчики, учитывающие активную энергию, имеют классы точности 1; 2 и 2,5.

При наличии на одном объекте нескольких передвижных станций их часто включают на параллельную работу. Для такого включения необходимо предварительно синхронизовать включаемый генератор с сетью, на которую уже работает один или несколько генераторов других станций. Синхронизацию осуществляют с помощью лампового или стрелочного синхроноскопа. Стрелочный синхроноскоп служит для улавливания персоналом момента достижения синхронизма между генератором и сетью, в которую включается генератор для параллельной работы.

Стрелочный синхроноскоп имеет неподвижные катушки с большим количеством витков провода малого сечения. Между катушками расположен стальной сердечник, являющийся подвижной частью прибора. Угол поворота подвижной части зависит от угла сдвига фаз между токами в катушках прибора. При несовпадении частот синхронизируемого и работающего генераторов угол сдвига фаз между токами в катушках будет непрерывно меняться, что приведет к вращению подвижной части прибора. При этом направление вращения будет зависеть от того, с большей или меньшей скоростью, чем синхронная скорость, вращается ротор синхронизируемого генератора.

На шкале стрелочного синхроноскопа нанесены надписи «Медленнее» и «Быстрее» и указаны стрелками направления вращения подвижной части. Наблюдая за движением стрелки прибора, машинист электростанции определяет, что надо делать с синхронизируемым генератором: ускорить или замедлить скорость вращения его ротора.

Когда частоты и фазы напряжений синхронизируемого и работающего генераторов совпадают, стрелка синхроноскопа, связанная с его подвижной частью, останавливается на черте, нанесенной между надписями на шкале.

В распределительных устройствах передвижных станций применяют вибростойкие измерительные приборы утопленного исполнения, имеющие хорошо обозреваемую шкалу.