1O倍宽负载电度表的设计计算

1O倍宽负载电度表的计算 技术广场 1O倍宽负载电度表的设计计算 哈尔滨电表仪器股份有限公司温惊谡张建铭宋丽桂 众所周知,宽负载电度表在高过载时 产生的负向误差主要是电流工作磁通i 产生的自制动力矩引起的,并且随着负载 增大负向误差将与的三次方迅速增 加,减少高过载范围的负向误差,有一最 简单和最有效的是降低圆盘转速,可 使电流工作磁通产生的自制动力矩减 少,但过多的降低圆盘转速是行不通的, 因为圆盘转速过低时,就会降低电度表调 整,检验和维修效率,以及要降低计度器 传动比,使计度器的摩擦力矩增加,同时 要增加制动磁钢的制动磁通,使制动磁钢 成本提高,因此要改善电度表的高过载性 能,使其成为1O倍宽负载电度表,还要采 取其他办法,即在电流磁路的铁芯上安装 磁分路来进行过载补偿,现将简单的计算 代替繁杂亢长的过程,以体现计算的合理 性是本计算的宗旨: 1.电度表安匝数的确定: 设计高过载电度表,必须降低电流自 制动力矩的影响,M=4价fDl(In,从上式 可知,降低电流自制动力矩在磁路尺寸保 持不变的情况下,有两个途径可行: a)降低电流工作磁通i,该工作可由 降低电流安匝数来完成. b)降低电度表圆盘转数n 电流安匝数经计算并结合模型表试 验,确定为45AN表型曲线特性很好,而 圆盘转速考虑十倍过载时的速度应不大 于成型表8倍过载的速度,这样既可保持 表的寿命,又可保持表的过载特性优良. 1O倍时的表速=8×11r/rain=88r/ min,则1O倍过载表的速度(10):&u0 :88r/min,=88/10=8.8r/min,取9 r/min 由于电蠢爰电压目路的t通分暑j由下式得出 =×L/(Rl+1) 式中,IV,Rt,Rot分别为电压回路 参数,即电压线圈匝数,激磁电流,电压铁 芯阻值,空气磁阻值. I=?l×II/(R2+R02) ?,I,Rz,Roz分别为电流回路参数: 电流线圈匝数,负载电流,电流铁芯磁阻, 空气隙磁阻,电度表的转动力矩 M=KI×f×D×8D×l××sinllJ 式中Kt为几何常数,K.=h/H,8.为 圆盘材料厚度,o为圆盘导电率,, 分别为电流及电压工作磁通,llJ为电流, 电压工作磁通间的夹角. H为电流铁芯和电压铁芯磁极间距 离,h为磁极和圆盘中心距离. 由前计算知,电压回路的磁势有潜力 可挖,以尽量补偿电流回路所减少的力 矩.采取以下几种方法: a)增大几何常数Kt,改变H值最为 方便,只需使用2.I?0.05样板即可. b)增大电压和电流工作磁通,t, 减小电压和电流铁芯磁阻,必须改变电 流,电压铁芯材料,即电流及电压铁芯分 别采用50W290,50W310材料. c)电压线圈参数也对电压工作磁通 u影响很大,现将7850N'pO.14电压线圈 组合中的'pO.14线径改为'p0.15以增加 电压回路的磁通量. d)匹配电流铁芯的Hos及磁分路的 Hcs值 Il1){{/? ?{ - — I_n 岫婀 H 图I 圈 在机械尺寸不变的条件下,磁分路和 电流铁芯的材料性能,决定电度表的整个 负载特性,在实际生产中不用导磁率来代 表材料的磁性能,磁分路材料性能用矫顽 率Hc来衡量,因Hc值小的材料其初导率 高,并且最大导磁率也大,电流铁芯材料 性能用磁化曲线初始部分"曲线形状因 数"Ho值来衡量,Ho值与材料的初导率 有直接关系,初导磁率大的材料,其Ho值 小.电流铁芯材料的磁化曲线初始部分的 "曲线形状因数"H0值的定义见图I. 电流铁芯材料的磁化曲线M,在曲线 M上取磁感0.03T和0.15T两点A,c,A 点的感应磁场强度为H0.03,C点的相应 磁场强度为H0.15,经过c,A两点作一直 线交H轴于D点,OD即为Ho值,上式的 计算公式为Ho=1.25H0.03一H0.15 (mA/cm) 每一种电度表或同一种结构其电流 磁路参数不同,如电流安匝数或电流工作 磁通间隙不同等,所选用磁分路Hc值和 电流铁芯材料的Ho值均不同. 同一种结构同一种型号的电度表,在 原有材料已确定,得到一合理的磁分路补 偿作用,如为提高电度表的轻载特性,适 用较低的Ho值电流铁芯材料时,在保持 磁分路补偿作用不变时,需选用Hc较低 的材料做磁分路. 通过上述改进措施后,表的力矩可达 3.4,3.5×10,Nm,负载曲线及潜起动 指标均较理想. 2.磁钢调整余度计算,选定Mm= 3.5×1ONm = = 4<35~10.)/(4x314~34~10xl~10x51xO1498) =3277X101 而磁钢考虑温度补偿及退磁因素后: 制动磁钢总磁通量m(max)=3684 Mx,则磁钢调整裕度=~m(max)一 m=(3684—3277)/3277=12.4% 经计算调整裕度完全符合要求,且退 磁量也满足6,12%的要求.