Индукционные измерительные приборы. Индукционные системы и петли

Для слабослышащих людей производители оборудования для инвалидов разработали целую линейку аппаратуры. Доступная среда для людей с нарушениями слуха формируется достаточно легко, однако необходимо учитывать, что существует множество зашумленных мест. В их числе - здания ж/д и аэровокзалов, большие торговые центры, детские садики и школы (вспомните поведение учеников на переменах).

В этих местах инвалид по слуху может не услышать, или услышать в исковерканном виде важную информацию. Номер и время отправления рейса авиалайнера, стоимость проезда. Слуховой аппарат не может создать в таких местах полноценную сферу обитания инвалида, известную как безбарьерная среда.

Решить задачу усиления мощности индивидуального слухового аппарата способен ассортимент такого оборудования для инвалидов, как индукционная петля. В нашем онлайн-каталоге представлен ряд оборудования, который составляет проверенные, качественные индукционные системы. Доступная среда, сформированная для инвалидов по слуху с их помощью, имеет масштаб от расчетной кассы до зала ж/д вокзала.

Структура индукционной системы

На практике подобная общественная система усиления слышимости для инвалидов имеет следующую структуру. Основа системы - контроллер индукционной петли. В его задачу входит прием, обработка и передача звукового сигнала на слуховой аппарат инвалида. Звук в здании, помещении, общественном транспорте на первой стадии принимают и передают контроллеру сеть таких устройств, как выносные панели.

Далее индукционная петля для слабослышащих (общее название системы) передает адаптированный для индивидуального устройства повышения слышимости инвалида сигнал потребителю. Чтобы воспринимать такой сигнал в зашумленном месте, инвалид на своем слуховом аппарате включает режим «Т».

Профессиональные индукционные системы отличаются возможностью подключения к одному контроллеру большого количества разных типов выносных панелей. Благодаря этому можно создать уникальную систему слышимости, когда инвалид по слуху будет отчетливо слышать каждый звук в самых отдаленных уголках помещения.

Индукционная петля, варианты исполнения которой представлены на нашей виртуальной полке, может быть стационарная, либо мобильная. Этот признак определяется весом прибора и его массой. Питание переносной системы обычно осуществляется напряжением 12 V, блок питания не оказывает существенного влияния на общий вес аппаратуры.

Мобильная индукционная петля легко устанавливается в общественном транспорте. Её также легко использовать при проведении деловых переговоров «на выезде». При её эксплуатации важно обратить внимание на безопасную транспортировку оборудования.

Стационарная индукционная петля для слабослышащих работает от обычной электрической сети в 220 V. Её подключение не составляет труда в любом месте помещения, она может быть размещена так, что не будет нарушать интерьер.

Где купить индукционную систему?

Купить индукционную петлю можно в нашем интернет-магазине. Основной параметр при её выборе - площадь покрытия. Индукционные системы, образцы которых представлены в каталоге, могут охватывать площадь от 1,2 до 500 кв. м и более. Расширить эти зоны поможет такое устройство, как выносная панель. Оно также широко представлено в магазине. Облегчить ориентирование на территории инвалиду поможет предлагаемый звуковой маячок. Проектировщикам и монтажникам систем для слабослышащих пригодится в работе такое устройство, как тестер индукционной системы.

Приборы индукционной системы получили широкое распространение для измерения электрической энергии. Принципиальная схема прибора приведена на рисунке.

Индукционная система

Принцип действия индукционной системы основан на взаимодействии магнитных потоков, создаваемых катушками тока и напряжения с вихревыми токами, наводимыми магнитным полем в алюминиевом диске.

Прибор индукционной системы

Электрический счетчик содержит магнитопровод — 1 сложной конфигурации, на котором размещены две катушки; напряжения — 2 и тока — 3. Между полюсами электромагнита помещен алюминиевый диск — 4 с осью вращения — 5.

Вращающий момент, действующий на диск, определяется выражением:

M вр = k i Φ U Φ I sinψ

где Ф U — часть магнитного потока, созданного обмоткой напряжения и проходящего через диск счетчика; Ф I — магнитный поток, созданный обмоткой тока; ψ — угол сдвига между Ф U и Ф I . Магнитный поток Ф U пропорционален напряжению Ф U = k 2 U . Магнитный поток Ф I пропорционален току Ф I = k 3 I .

Для того чтобы счетчик реагировал на активную энергию, необходимо выполнить условие:

sinψ = cosφ

В этом случае вращающий момент пропорционален активной мощности нагрузки:

M вр = k 1 k 2 k 3 U I cosφ = k 4 P

Противодействующий момент создается тормозным магнитом — 6 и пропорционален скорости вращения диска:

В установившемся режиме M вр = M пр диск вращается с постоянной скоростью. Приравниваем два последних уравнения и решаем полученное уравнение относительно угла поворота диска:

Таким образом, угол поворота диска счетчика пропорционален активной энергии. Следовательно, число оборотов диска n тоже пропорционально активной энергии.

Людям с ослабленным слухом в жизни приходится постоянно сталкиваться с различными звуками в общественных местах. Шум в просторных помещениях не даёт разобрать входящие звуки. Эту проблему решает индукционная петля. Она позволяет качественно, без искажений внешних акустических условий слышать голос собеседника.

Индукционная петля для слабослышащих — что это такое?

Существуют дополнительные устройства для людей с дефектом слуха, которые завоевали доверие во многих странах.

Индукционная петля - это устройство, которое передаёт (например, музыку, телепередачу, радиооповещение) без шумовых помех на слуховой аппарат слабослышащих людей.

Встроенная индукционная катушка в слуховом устройстве принимает сигнал от системы с индукционной петлёй. Для этого необходимо переключиться в режим «катушка» (Т).

Основные составляющие индукционной системы

• Индукционная петля для слабослышащих. Что это такое - рассмотрено выше.
• Усилитель индукционных петель - это вспомогательное устройство, разработанное для создания одноименного поля.
• Индикатор поля, предназначенный для инсталляторов индукционных полей.
• Микрофон.
• Кронштейны для установки устройства.

Индукционные системы устанавливают в концертных залах, аэропортах, кинотеатрах, школах, театрах, церквях, лекториях, вокзалах и других объектах. Тем, кто носит заушный слуховой аппарат, дается возможность общаться с людьми в общественных местах и получать необходимую информацию.

Виды систем с индукционной петлей

Индукционные системы бывают двух видов: стационарные профессиональные и для домашнего пользования, узконаправленные, системы для образования, специального использования и портативные.

Профессиональные индукционные системы

Они созданы для просторных помещений (церквей, переговорных залов, кинотеатров, аэропортов) и отличаются повышенной мощностью и характеристиками частоты.

Основные требования:

• высокая четкость звуков для людей, носящих слуховые устройства;
• оптимальное качества звука в середине поля индукционной петли;
• минимальные помехи от металлоконструкций в зданиях;
• установка индикаторов границ зоны постоянного приема сигнала.

Система обладает функцией автоматического регулирования мощности усиления, в результате создаётся стабильный постоянный уровень напряжённости поля с высоким восприятием речи при внешних помехах.

Они разработаны в соответствии с международным стандартом IEK 60118-4. Главное отличие от других систем - передача звукового сигнала как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях.

Существует знак, указывающий людям со слуховыми устройствами, что надо переключить аппарат в режим «Т» (Катушка).

Профессиональные индукционные системы безопасны, стабильно работают и обладают большим запасом прочности.

Системы для узконаправленного использования с индукционной петлёй

Радиус действия индукционных систем - около 1,2 м. В таких системах используется стелька с индукционной петлей и микрофон. Они беспроводные, и установить их в небольшом помещении не составит труда. Системы разработаны для использования в банках, билетных кассах, гостиницах, кассах супермаркетов. Они помогают слабослышащим людям наладить диалог с персоналом.

Для проведения собраний, конференций и переговоров используется портативная система с индукционной петлей. Для этого по всему периметру протягивается кабель. Инновационное устройство содержит индукционную петлю, кабель, усилитель и беспроводной ресивер.

Преимущества портативных индукционных систем

Удобства от использования приборов несомненны. К ним относятся:

• наличие встроенного микрофона;
• беспроводная система;
• компактность;
• встроенный модуль сопряжения оборудования для подключения аудиоустройств непосредственно к разъему усилителя;
• питание от аккумулятора;
• интересный дизайн;
• мобильность (возможность переносить в другие помещения).

Ассортимент индукционных петель, в зависимости от целей, огромен: от профессионального применения в просторных помещениях до компактных портативных устройств. Использование систем с индукционной петлёй дает возможность людям со слабым слухом ориентироваться в звуковом окружении с постоянным повышенным уровнем шума.

Конструкция и принцип действия. Принцип действия индукци­онных приборов основан на взаимодействии двух или нескольких переменных магнитных потоков с токами, индуцированными в подвижном проводнике (например, диске). Типичным представите­лем этой системы является классический индукционный счетчик – измеритель активной энергии.

Рассмотрим устройство и принцип действия индукционного од­нофазного счетчика активной энергии. На рис. 25 показана упро­щенная конструкция такого прибора. Основными элементами при­бора являются два магнитопровода со своими обмотками (напря­жения и токовой), вращающийся диск и счетный механизм. Как и ваттметр, счетчик содержит обмотки тока и напряжения. Включает­ся счетчик в цепь так же, как и ваттметр.

Схема (рис. 26) и векторная диаграмма (рис.27) поясняют принцип действия этого прибора.

Рассмотрим работу счетчика на примере входных сигналов на­пряжения и тока синусоидальной формы с действующими значе­ниями, равными, соответственно, U и I. Входное напряжение U, приложенное к обмотке напряжения 2, создает в ней ток I U ,име­ющий по отношению к напряжению U сдвиг по фазе, близкий к 90° (из-за большого индуктивного сопротивления этой обмотки). Ток I U рождает магнитный поток Ф U всреднем сердечнике магни­топровода обмотки напряжения 1.

Рис. .25. Упрощенная конструкция индукционного однофазного счетчика

Этот поток Ф U делится на два потока: нерабочий поток Ф U 1 ,который замыкается внутри магни­топровода 7 ; и основной поток Ф U 2 , пересекающий диск 6, закреп­ленный на оси 7 и вращающийся вместе с нею. Этот основной поток замыкается через противополюс 5 . Входной ток I , текущий в обмот­ке тока 4, создает в магнитопроводе 3 магнитный поток Ф I , который дваж­ды пересекает диск 6. Поток Ф I от­стает от тока I на небольшой угол потерь α I , (поскольку сопротивление токовой обмотки мало).

Таким образом, диск пересека­ют два магнитных потока Ф U 2 и Ф I , не совпадающих в пространстве и имеющих фазовый сдвиг ψ. При этом в диске возникает вращающий момент М:

M = cf Ф U 2 Ф I sin ψ,

где с – некая константа; f – частота напряжения.

При работе на линейном участке кривой намагничивания мате­риалов магнитопроводов можно считать, что

Ф I = k 1 I ; Ф U 2 = k 2 I U =k 2 U / Z U ,

где k 1 и k 2 – коэффициенты пропорциональности; Z U – полное комплексное сопротивление обмотки напряжения.

Учитывая, что реактивная (индуктивная) составляющая сопро­тивления обмотки напряжения Z U гораздо больше активной, мож­но записать

Z U ≈ 2π f L U ,

где L U – индуктивность обмотки напряжения.

Ф U 2 = k 2 U /(2πfL U ) = k 3 U / f ,

где k 3 = k 2 /(2πL U).

Рис. 26. Схема, поясняющая принцип действия счетчика:

1 – магнитопровод обмотки напряжения; 2 – обмотка напряжения; 3 – магнитопровод обмотки тока; 4 – обмотка тока; 5 – противополюс; 6 – диск; 7 – ось; 8 – червячная передача; 9 – счетный механизм

Рис. 27. Векторная диаграмма

Следовательно, вращающий момент М в данной электромаг­нитной механической системе можно определить следующим об­разом:

М = kUI sinψ,

где k – общий коэффициент пропорциональности.

Для того чтобы вращающий момент был пропорционален теку­щей активной мощности, необходимо выполнение условия

А это в свою очередь будет выполняться, если ψ + φ = 90°. Это равенство может быть обеспечено изменением (регулировкой) угла потерь α I . Изменение этого угла реализуется двухступенчато: гру­бо – изменением числа короткозамкнутых витков, надетых на магнитопровод 3, а плавно – изменением сопротивления вспомога­тельной цепи (эти элементы конструкции на рис. 25 и 26 не показаны).

Таким образом обеспечивается пропорциональность вращаю­щего момента М текущему значению активной мощности. Для по­лучения результата определения потребленной активной энергии достаточно проинтегрировать значения текущей мощности. Это ин­тегрирование реализовано счетным механизмом 9, связанным с осью 7 червячной передачей 8.

Постоянный магнит служит для создания тормозного момента и обеспечения угловой скорости вращения, пропорциональной те­кущему значению активной мощности. Кроме того, в реальной конструкции есть элементы, обеспечивающие дополнительный момент, компенсирующий момент трения, а также элементы уст­ранения «самохода» (на рис. 25 и 26 не приведены).

Включение счетчика. На рис. 28 приведена схема включения однофазного счетчика активной энергии.

Рис. 28. Схема включения однофазного счетчика активной энергии

При необходимости работы в цепях с напряжениями и/или токами, большими, чем номинальные для конкретного счетчика, используются измерительные трансформаторы напряжения и/или тока. Схема подключения такая же, как и в подобном случае с ваттметроми.

Для измерения реактивной энергии также используются ин­дукционные счетчики. Их принцип действия аналогичен рассмот­ренному. Некоторые различия в конструкции, организации подключения и, как следствие в векторных диаграммах, позволяют получить скорость вращения диска, пропорциональную значению текущей реактивной мощности.

Обозначение индукционной системы на шкалах приборов:

Трехфазные счетчики. Для учета суммарной активной и реактивной энергии в трехфазных цепях исполь­зуются двухэлементные и трехэлемен­тные счетчики. В таких счетчиках при­меняются те же конструктивные эле­менты (два или три механизма), что и в однофазных приборах. Диски (два или три) закреплены на общей оси. Вращающие моменты дисков склады­ваются, и скорость вращения оси за­висит от суммарной текущей потреб­ляемой мощности. На рис. 29 упро­щенно показано устройство двухэле­ментного трехфазного счетчика.

Рис. 29. Двухэлементный трех­фазный счетчик

Скорость вращения в данном случае определяется суммой моментов М 1 и М 2 . Включаются трехфазные счетчики так же, как и трехфаз­ные ваттметры.

Сегодня в задачах измерения активной энергии все шире при­меняются цифровые (микропроцессорные) счетчики энергии. В за­дачах технических экспресс-измерений для оценки потребленной энергии в кратковременных экспериментах используют автоном­ные малогабаритные цифровые измерительные регистраторы (анализаторы), которые имеют режим вычисления активной и реак­тивной энергии или позволяют найти эти величины с помощью компьютера и специализированного программного обеспечения.

Индукционные измерительные приборы . Счетчики электрической энергии.

На основе индукционного измерительного механизма выполняются, как правило, счетчики электрической энергии. Устройство и векторная диаграмма прибора индукционной системы показаны на рисунке:

Механизм состоит из двух индукторов выполненных в виде стержневого и П-образного индукторов, между которыми находится подвижный неферромагнитный (алюминиевый) диск. На индукторах намотаны обмотки, по которым протекают соответственно токи I 1 и I 2 , возбуждающие магнитные потоки Ф 1 и Ф 2 . С осью диска связан счетный механизм, который считает число оборотов диска. Для предотвращения холостого вращения диска (для предотвращения самохода) в непосредственной близости от него укреплен постоянный магнит (тормозной магнит). Принцип действия прибора следующий:

При подключении прибора в сеть переменного тока токи I 1 и I 2 возбуждают магнитные потоки Ф 1 и Ф 2 , которые совпадают по фазе с соответствующими токами (см. векторную диаграмму). Магнитные потоки, пересекая плоскость диска, индуцируют в нем переменные Э.Д.С. Е 1 и Е 2 которые отстают от своих потоков на угол 90 ° . Под действием этих Э.Д.С. в диске возникают два вихревых тока I д1 и I д2 совпадающих по фазе с соответствующими Э.Д.С. (сопротивление диска считаем чисто активным).

В результате втягивания контура тока I д1 потоком Ф 2 и выталкивания контура тока I д2 потоком Ф 1 , возникают два противоположно-направленных момента, действующих на диск. Их мгновенные значения:

к 1 и к 2 - коэффициенты пропорциональности.

Уравнения для магнитных потоков можно записать как:

Вихревые токи, наводимые в диске соответствующими потоками, будут определяться как:

Среднее значение моментов можно рассчитать по формулам:

Так как, а уравнение для суммарного вращающего момента, действующего на диск, будет равно:

Токи, наводимые в диске, могут быть определены как:

И.

f- частота питающий цепи, к3 и к4- коэффициенты пропорциональности.

С учетом этого:

Или:

где К=k 1 k 4 +k 2 k 3 .

Максимальный вращающий момент достигается при.

Для создания тормозного момента и обеспечения равномерного вращения диска в конструкции предусмотрен постоянный тормозной магнит.

В результате взаимодействия поля магнита и вращения диска, возникает вихревой ток:

ω - угловая скорость вращения диска, к5- коэффициент пропорциональности.

Взаимодействие iв с Фп вызывает тормозной момент, равный:

Или.

Кт=К 5 К 6 .

Достоинства приборов индукционной системы.

Приборы имеют большой вращающий момент, мало подвержены влиянию внешних магнитных полей и имеют большую перегрузочную способность.

Недостатки приборов индукционной системы.

К недостаткам следует отнести невысокую точность, большое самопотребление, зависимость показаний от частоты и температуры.

Однофазный счетчик электрической энергии.

Если катушку 1 включить параллельно источнику энергии, а катушку 2 последовательно потребителю, тогда:

или:

где k вр =k U k I.

Из векторной диаграммы видно, что при.

Тогда можно записать:

При неизменной мощности нагрузки Р, вращающий и тормозной моменты равны друг другу.

М вр =М т. Поэтому можно записать:

Или. Если это равенство представить в виде: , то после интегрирования за промежуток времени от t 1 до t 2 получим:

Постоянная прибора; N- число оборотов за время t=t 2 -t 1

Величина, называемая постоянной счетчика, определяется следующим выражением:

Величина, называемая номинальной постоянной счетчика, определяется как:

k- передаточное число счетчика – число оборотов на единицу энергии.

Погрешность счетчика, обусловленная трением оси в опорах и другими неучтенными факторами, рассчитывается по формуле:

Однофазные счетчики выпускают на частоты 50 и 60 Гц, на рабочий ток до 40 А и на напряжения 110, 120, 127, 220, 230, 240 и 250 В. Классы точности счетчиков ниже 1.

Совокупность двух или трех однофазных измерительных механизмов образуют трехфазный счетчик.

Промышленностью выпускаются счетчики типов:

Счетчики активной энергии – СА 3- для трех проводных цепей и СА 4 для четырех проводных цепей.

Счетчики реактивной энергии – СР 3 для трех проводных цепей и СР 4 для четырех проводных цепей.

Счетчики реактивной энергии для однофазных цепей не выпускаются.