Приборы электродинамики

Электродинамические приборы (стр. 1 из 2)

Приборы электродинамики

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО

ПРОВЕЦИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «СЕВЕРО-ВОСТОЧНЫЙ

ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени М.К.АММОСОВА»

ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (Ф) в. г. МИРНОМ

ГОРНЫЙ ФАКУЛЬТЕТ

Кафедра «Электроснабжения и электромеханики»

Реферат

На тему: Электродинамические приборы

Выполнил: ст. грЭС -07 Васильев С.С.

Проверил: преподаватель Иванова Е.В

2010г.

Введение

Электродинамический измерительный прибор

Электродинамический прибор

М3-52 измеритель мощности

Ваттметр

Логометр

Заключение

Список литературы

Введение

Электродинамические приборы — наиболее точные электроизмерительные приборы, применяемые для определения действующих значений тока и напряжения в цепях переменного и постоянного тока.

При последовательном соединении обмоток катушек угол поворота стрелки пропорционален квадрату измеряемой величины. Такое включение обмоток применяется в Э. п.

для измерения напряжения и силы тока (Вольтметры и Амперметры).

Электродинамические измерительные механизмы используют также для измерения мощности (Ваттметры). При этом через неподвижную катушку пропускают ток, пропорциональный току, а через подвижную — ток, пропорциональный напряжению в измеряемой цепи.

Показания прибора пропорциональны активному или реактивному значению электрической мощности. В случае исполнения электродинамических механизмов в виде Логометров их применяют как частотомеры, фазометры и фарадометры. Э. п.

изготовляют главным образом переносными приборами высокой точности — классов 0,1; 0,2; 0,5. Разновидность Э. п. — ферродинамический прибор, котором для усиления магнитного поля неподвижной катушки применяют магнитопровод из ферромагнитного материала.

Такие приборы предназначаются для работы в условиях вибрации, тряски и ударов. Класс точности ферродинамических приборов 1,5 и 2,5.

Электродинамический измерительный прибор

Измерительный прибор, принцип действия которого основан на механическом взаимодействии двух проводников при протекании по ним электрического тока. Э. п. состоит из измерительного преобразователя (См. Измерительный преобразователь), преобразующего измеряемую величину в переменный или постоянный ток, и измерительного механизма электродинамической системы (рис.).

Наиболее распространены Э. п. с подвижной катушкой, внутри которой на оси со стрелкой расположена подвижная катушка. Вращающий момент на оси возникает в результате взаимодействия токов в обмотках катушек 1 и 2 и пропорционален произведению действующих значений этих токов. Уравновешивающий момент создаёт пружина, с которой связана ось.

При равенстве моментов стрелка останавливается.

Э. п. — наиболее точные электроизмерительные приборы, применяемые для определения действующих значений тока и напряжения в цепях переменного и постоянного тока. При последовательном соединении обмоток катушек угол поворота стрелки пропорционален квадрату измеряемой величины.

Такое включение обмоток применяется в Э. п.

для измерения напряжения и силы тока (Вольтметры и Амперметры). Электродинамические измерительные механизмы используют также для измерения мощности (Ваттметры). При этом через неподвижную катушку пропускают ток, пропорциональный току, а через подвижную — ток, пропорциональный напряжению в измеряемой цепи. Показания прибора пропорциональны активному или реактивному значению электрической мощности.

В случае исполнения электродинамических механизмов в виде Логометров их применяют как частотомеры, фазометры и фарадометры. Э. п.

изготовляют главным образом переносными приборами высокой точности — классов 0,1; 0,2; 0,5. Разновидность Э. п. — ферродинамический прибор, котором для усиления магнитного поля неподвижной катушки применяют магнитопровод из ферромагнитного материала.

Такие приборы предназначаются для работы в условиях вибрации, тряски и ударов. Класс точности ферродинамических приборов 1,5 и 2,5.

Электродинамический измерительный прибор: 1 и 2 — неподвижная и подвижная катушки; 3 — ось; 4 — пружина; 5 — стрелка; 6 — шкала.

Электродинамический прибор

Основными частями электродинамического прибора (рис. 81) являются: неподвижная катушка 2 и подвижная катушка 1, расположенная на оси 6, к которой прикреплена стрелка 5.

Ось связана с алюминиевым крылом воздушного успокоителя 4, помещающегося в камере 3. Ток к подвижной катушке подводится через спиральные пружины 7, создающие противодействующий момент. С нижней пружиной соединен корректор 8.

Работа приборов электродинамической системы основана на взаимодействии токов в двух обмотках. Сила этого взаимодействия поворачивает подвижную обмотку вместе с осью и стрелкой. Угол поворота зависит от силы тока, протекающего по обмоткам, и силы противодействия спиральных пружин.

Электродинамические приборы можно применять в цепях постоянного и переменного тока. Это объясняется тем, что изменение направления переменного тока происходит одновременно в обеих катушках, вследствие чего направление силы взаимодействия между ними остается неизменным.

Электродинамические приборы употребляют для измерения силы тока, напряжения и мощности.

К преимуществам приборов этой системы наряду с возможностью использования их в цепях постоянного и переменного тока относится высокая точность.

Недостатками их являются: влияние внешних магнитных полей на результаты измерения, большое собственное потребление мощности, относительно малая устойчивость к перегрузкам, малая чувствительность и высокая стоимость.

Разновидностью приборов электродинамической системы являются широко распространенные, главным образом в качестве щитовых ваттметров, ферродинамические приборы (рис. 82), действие которых основано на том же принципе.

Однако в отличие от приборов электродинамической системы у ферродинамических приборов неподвижные обмотки помещаются на стальном сердечнике, который усиливает магнитное поле и вращающий момент прибора, а также уменьшает влияние внешних магнитных полей на его показания.

Катушки электродинамических приборов соединяются между собой в зависимости от их назначения.

В амперметрах катушки в большинстве случаев соединяют параллельно, в вольтметрах — последовательно, а в ваттметрах одна катушка включается в цепь последовательно, как амперметр, а другая — параллельно нагрузке, как вольтметр.

М3-52 измеритель мощности

При помощи приборов М3-52 можно с высокой точностью измерять мощность синусоидальных сигналов и среднее значение мощности импульсно-модулированных СВЧ сигналов в коаксиальных и волноводных трактах.

Каждый ваттметр состоит из измерительного блока Я2М-66 и выносного приемного преобразователя СВЧ мощности. Измерительный блок с цифровой индикацией обладает высокой точностью измерений и малым дрейфом нуля. Имеет выход на самописец и ЦПМ.

Принцип действия ваттметров основан на преобразовании СВЧ мощности в тепловой вид энергии и измерении образуемой на выходе приемного преобразователя термоЭДС.

Особенностью ваттметров является то, что при работе в течение длительного времени нет необходимости в перекалибровке. Управление работой ваттметров может осуществляться вручную, полуавтоматически и дистанционно.

Ваттметр

Ваттметр (от ватт и …метр), прибор для измерения мощности электрического тока в ваттах. Наиболее распространены электродинамические В. (см. Электродинамический прибор), механизм которых (рис.

) состоит из неподвижной катушки 1, включенной последовательно с нагрузкой Н (цепь тока), и подвижной катушки 2, включенной через большое добавочное сопротивление R параллельно нагрузке (цепь напряжения). Работа В.

такого типа основана на взаимодействии магнитных полей подвижной и неподвижной катушек при прохождении по ним электрического тока.

При этом вращающий момент, вызывающий отклонение подвижной части прибора и соединённой с ней стрелки (указателя), при постоянном токе пропорционален произведению силы тока на напряжение, а при переменном токе — также косинусу угла сдвига фаз между током и напряжением. Применяются также ферродинамические В., реже индукционные, термоэлектрические и электростатические.

Логометр

Логометр (от греч. lógos — слово, здесь — отношение и …метр

Механизм приборов для измерения отношения сил двух электрических токов. Принцип действия Л. основан на том, что направленные встречно вращающие моменты, возникающие вследствие воздействия на подвижную часть Л.

величин, входящих в измеряемое отношение, уравновешиваются при отклонении подвижной части на некоторый угол. Например, подвижную часть магнитоэлектрического Л. образуют две скрепленные под углом рамки, токи к которым подводятся через безмоментные спирали (рис.,а).

Находясь в поле постоянного магнита, рамки стремятся повернуться в направлении действия большего момента, и подвижная часть отклоняется до тех пор, пока моменты не уравновесятся. Л. широко применяются в различных схемах для измерения электрических величин: ёмкости, индуктивности, сопротивления.

Например, при использовании Л. в Омметре(рис., б) угол α, на который отклоняется подвижная часть Л., зависит только от отношения сил токов I1 и I2,

Источник: https://mirznanii.com/a/324120/elektrodinamicheskie-pribory

Электродинамические приборы

Приборы электродинамики

Принцип действия электродинамического измерительного механизма основан на взаимодействии магнитных полей двух систем проводников с током.

На рис. 4.9 схематически показано устройство электродинамического измерительного механизма, который состоит из подвижной 1 и неподвижной 2 катушек (рамок), стрелки 3, жестко прикрепленной к подвижной катушке, и шкалы 4, вдоль которой перемещается указатель стрелки.

Риc. 4.10. Устройство электродинамического измерительного механизма

Применяют круглые или прямоугольные катушки. Обычно неподвижная катушка состоит из двух одинаковых частей, разделенных воздушным зазором. Вращающий момент создается при взаимодействии магнитного поля, создаваемого током I1, проходящим по катушке 1, и магнитным полем, создаваемым током, проходящим через катушки возбуждения 2. Электромагнитная энергия We двух контуров с токами

We = L1 I12 /2 + L2 I22 /2 + I1 I2M1,2, (4.11)

где L1, L2 — индуктивность подвижной и неподвижной катушек; M1,2 — взаимная индуктивность катушек 1 и 2.

Так как индуктивность катушек не зависит от угла поворота, поэтому вращающий момент, действующий на подвижную катушку 1

MВР = I1I2 (dM1,2/da). (4.12)

При механическом создании противодействующего момента угол отклонения подвижной может быть определен по формуле:

a = I1I2 (dM1,2/da)/W. (4.13)

При включении электродинамического механизма в цепь переменного тока угол отклонения:

a = I1I2 cosy (dM1,2/da)/W, (4.14)

где I1 и I2 — действующие значения токов; y — угол сдвига фаз между векторами токов I1 и I2 .

В электродинамических логометрических измерительных механизмах противодействующий момент создается электрическим способом. Подвижная часть такого механизма состоит из двух жестко закрепленных между собой под определенным углом g катушек. Угол отклонения a зависит от отношения токов I1/I2.

Области применения, достоинства и недостатки

Приборы электродинамической системы могут применяться как в цепях постоянного, так и в цепях переменного тока. Шкала приборов неравномерная. Характер шкалы зависит от формы катушек и их взаимного расположения.

Изменяя множитель dM1,2/da, можно улучшить шкалу так, что в начале шкалы будет иметь место неравномерность, а далее шкала будет практически равномерной.

Электродинамические ваттметры имеют практически равномерную шкалу, амперметры и вольтметры — равномерную шкалу, начиная с 15-20 % ее номинального значения.

Электродинамические приборы применяют в качестве: ваттметров постоянного тока и однофазных, трехфазных, малокосинусных ваттметров переменного тока, амперметров и вольтметров переменного и постоянного токов. Электродинамические логометрические измерительные механизмы применяются в фазометрах, частотомерах, фарадомерах. Выпускаются комбинированные приборы — ампервольтваттметры.

Электродинамические амперметры выполняются по двум схемам, показанным на рис. 4.11 а и 4.11 б.

Рис. 4.11. Схемы включения катушек электродинамического механизма

Последовательное соединение катушек (рис. 4.11 а) используется в амперметрах, предназначенных для измерения малых токов (до 0,5 А). Так как y = 0 и I1 = I2 = I, уравнение преобразования амперметра сводится к виду

a = I2(dM1,2/da)/W. (4.15)

В параллельной схеме (рис. 4.11 б), которая используется при больших токах (до 10 А), подбором индуктивностей L1, L2 и резистора R в цепях катушек задаются токи I1 = k1I; I2 = k2I и разность фаз y =0. Уравнение преобразования амперметра будет иметь вид:

a = k1 k2.I2(dM1,2/da)/W. (4.16)

Для выполнения электродинамического вольтметра последовательно с катушками, соединенными по схеме (рис. 4.11 а), включается добавочный резистор RД, как показано на рис. 4.11 в. Уравнение преобразования вольтметра имеет вид:

a= [U2/(R2W)](dM1,2/da), (4.17)

где R = RД + RV — общее сопротивление цепи.

Наиболее важной группой электродинамических приборов являются ваттметры. На рис. 4.11 г представлена простейшая схема однопредельного электродинамического ваттметра.

Учитывая, что I1 = IН и I2 = U/(R2 + RД), уравнение преобразования электродинамического ваттметра постоянного тока может быть записано в виде

a = [1 /W(R2 + RД)] IH U dM1,2/da) = [1 /W(R2 + RД)] P dM1,2/da. (4.18)

На переменном токе уравнение преобразования:

a = [1 /(W(R2 + RД))] IH Ucosj dM1,2/da = [1 /(W(R2 + RД))]. РаdM1,2/da, (4.19)

где j — угол сдвига фаз между приложенным напряжением U и током IH в нагрузке RН; R2 – сопротивление параллельной катушки; Ра — активная мощность нагрузки.

Из выражений (4.18), (4.19) видно, что шкала ваттметров равномерная.

Основными достоинствами электродинамических приборов являются:

— возможность использования в цепях как постоянного, так и переменного токов;

— возможность градуировки на постоянном токе;

— высокая стабильность показаний во времени;

— высокий класс точности (например, выпускаются электродинамические амперметры и миллиамперметры, вольтметры, однофазные ваттметры класса точности 0,05, частотомеры — класса 0,5).

Высокая точность приборов обусловлена отсутствием в них, в отличие от других электромеханических приборов, ферромагнитных элементов.

В качестве недостатков таких приборов можно отметить следующие:

— влияние внешних магнитных полей и механических воздействий;

— большую мощность потребления.

По чувствительности электродинамические приборы уступают магнитоэлектрическим. Однако применение растяжек и светового указателя позволяют уменьшить собственное потребление мощности (имеются миллиамперметры с током полного отклонения 1 мА).

Погрешности электродинамических приборов

Погрешностями электродинамических приборов являются: температурная и частотная погрешности; погрешность из-за влияния внешних магнитных полей и др.

Температурная погрешность gt возникает вследствие изменения сопротивления обмоток рамок (катушек) и изменения упругих свойств растяжек или пружинок при изменении температуры.

Для компенсации температурной погрешности применяют специальные схемы, например, последовательно-параллельная схема, подобная схеме, приведенной на рис 4.

4, позволяет снизить температурную погрешность многопредельного электродинамического ваттметра до gt £ 0,1 %

Частотная погрешность обусловлена зависимостью полного сопротивления катушек от частоты, изменением фазовых соотношений электродинамического прибора, взаимной индуктивностью катушек. Для уменьшения частотной погрешности в параллельную цепь последовательно с обмоткой рамки может быть включен конденсатор С @ L0 /R1 (L0 и R1 — индуктивность и сопротивление подвижной катушки).

Погрешность от влияния внешних магнитных полей уменьшается с помощью магнитных экранов.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник: https://studopedia.ru/1_126609_elektrodinamicheskie-pribori.html

Приборы электродинамики

Приборы электродинамики

Для изучения процессов электродинамики и различных измерений, связанных с этим физическим явлением, существует ряд основных приборов. Отмечается, что подобные приборы имеют ряд специфических особенностей:

  • высокая точность измерений:
  • зависимость показаний от внешних воздействий магнитных полей;
  • отсутствие в приборах ферромагнитных сердечников.

Приборы электродинамической системы используются для измерений в цепях переменного и постоянного токов. При осуществлении измерительных мероприятий в переменном токе показания являются наиболее точными.

Это обусловлено тем, что при их создании активно использовались магнитные потоки. Их применяют при изготовлении вращающего момента подвижной части прибора. Магнитные потоки действуют в воздушном пространстве.

Это категорически исключает возможность по возникновению погрешности при дальнейших измерениях. Не влияют на показания приборов:

  • вихревые потоки;
  • гистерезис;
  • другие факторы.

Недостатки приборов электродинамики

Показания приборов иногда зависят от дополнительных факторов. С недостатками приходиться сталкиваться из-за их частичной зависимости от воздействия внешних магнитных полей. Показания получаются менее точными.

Такой эффект возникает из-за того, что собственное магнитное поле приборов не такое значительное, а также существует слабая перегрузочная способность. Подобные приборы также могут потреблять довольно много электроэнергии. Серьезная мощность необходима для создания вращающего момента.

В приборах очень слабое магнитное поле, что зрительно увеличивает число витков подвижной и неподвижной катушки измерительного устройства.

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Чтобы уменьшить негативное влияние на итоговые показания таких приборов, необходимо:

  • устранить влияние посторонних магнитных полей на точное оборудование;
  • увеличить вращающий момент электродинамических приборов;
  • снабдить ферромагнитными сердечниками.

Эти сердечники усиливают собственные магнитные поля прибора. Сердечники изготавливаются из разъединенных магнитных пластин. Они изолированы друг относительно друга. Основным материалом при изготовлении сердечников стала особая марка стали.

Магнитомягкие материалы практически полностью устраняют влияние вихревых потоков на устройство приборов и показатели приобретают наиболее точный вид.

В этом случае посторонние магнитные поля нейтрализуются и не препятствуют проведению точных исследований и результатов.

Ферродинамические приборы

Определение 1

Электродинамические приборы, изготовленные по такой технологии и получившие всестороннюю защиту от внешнего влияния, принято называть ферродинамическими, поскольку в их основе находятся ферромагнитные элементы.

Они обладают производными электродинамическими свойствами. Ферродинамические приборы обладают меньшей точностью по сравнению с электродинамическими устройствами. Определен их предельный класс по точности. Он составляет 1,5.

Подобные приборы в основном используют для измерительных процессов в цепях переменного тока. Они предстают в качестве оригинальных пишущих приборов, так как у них присутствует большой вращающий момент. Ферродинамические приборы используют при измерениях в диапазоне 10-1500 Гц.

В основе принципа действия таких приборов лежит взаимодействие магнитных полей систем проводников с током.

Устройство электродинамического измерительного прибора

Измерительный механизм электродинамического прибора состоит из нескольких основных элементов. В них обычно применяют прямоугольные и круглые катушки.

Такой выбор обусловлен тем, что неподвижная часть катушки состоит из двух независимых элементов. Они одинаковы по своей сути и виду, но разделены воздушным промежутком и не соприкасаются друг с другом.

Проходящий ток по катушке создается вращающим моментом. Создается электромагнитная энергия двух контуров с токами.

При совершении логометрических электродинамических измерений в приборах противодействующий момент создается электрическим способом. В механизме подобных приборов подвижная часть состоит из двух закрепленных катушек. Они расположены под определенным углом и их отклонение находится в зависимости отношения токов.

Преимущества и виды электродинамических приборов

Среди основных специфических преимуществ электродинамических приборов значится возможность их активного использования в цепях переменного и постоянного токов. Также есть возможность делать градуировку при работе на постоянном токе. Эти приборы обладают точными показаниями во времени.

Замечание 1

Высокий класс точности можно отметить у однофазных ваттметров, амперметров, простых вольтметров и иных точных приборов. При этом шкала на приборах может быть неравномерной. Она зависит от ряда дополнительных показателей. Характер шкалы варьируется от формы катушек, а также их расположения друг относительно друга.

Шкалу можно значительно улучшить, если применить изменение множителя. Сначала она будет иметь неравномерные деления, но затем по мере продвижения она приобретает равномерной окрас.

Равномерную шкалу имеют некоторые распространенные электродинамические измерительные приборы. Среди них оказались амперметры, вольтметры, а также ваттметры. Равная шкала возникает после 20 процентов ее номинального значения.

Это справедливо для всех указанных устройств.

Также существует ряд способов и областей применения электродинамических приборов. Обычно их используют в качестве однофазных, многофазных ваттметров, работающих на переменном токе.

Распространены ваттметры постоянного тока, а также амперметры и вольтметры постоянного и переменного токов. Остальные приборы имеют более узкое назначение.

Логометрические электродинамические измерительные механизмы могут находиться в частотомерах, фарадомерах и фазомерах. Среди комбинированных приборов зарекомендовал себя ампервольтваттметр.

Источник: https://spravochnick.ru/fizika/elektrodinamika/pribory_elektrodinamiki/

Принцип действия приборов электродинамической системы

Приборы электродинамики

Измерительный прибор, принцип действия которого основан на механическом взаимодействии двух проводников при протекании по ним электрического тока. Э. п. состоит из измерительного преобразователя (См. Измерительный преобразователь), преобразующего измеряемую величину в переменный или постоянный ток, и измерительного механизма электродинамической системы (рис.6).

Наиболее распространены Э. п. с подвижной катушкой, внутри которой на оси со стрелкой расположена подвижная катушка. Вращающий момент на оси возникает в результате взаимодействия токов в обмотках катушек 1 и 2 и пропорционален произведению действующих значений этих токов. Уравновешивающий момент создаёт пружина, с которой связана ось.

При равенстве моментов стрелка останавливается.

Э. п. — наиболее точные электроизмерительные приборы, применяемые для определения действующих значений тока и напряжения в цепях переменного и постоянного тока. При последовательном соединении обмоток катушек угол поворота стрелки пропорционален квадрату измеряемой величины.

Такое включение обмоток применяется в Э. п. для измерения напряжения и силы тока (Вольтметры и Амперметры). Электродинамические измерительные механизмы используют также для измерения мощности (Ваттметры).

При этом через неподвижную катушку пропускают ток, пропорциональный току, а через подвижную — ток, пропорциональный напряжению в измеряемой цепи. Показания прибора пропорциональны активному или реактивному значению электрической мощности.

В случае исполнения электродинамических механизмов в виде Логометров их применяют как частотомеры, фазометры и фарадометры. Э. п. изготовляют главным образом переносными приборами высокой точности — классов 0,1; 0,2; 0,5. Разновидность Э. п.

— ферродинамический прибор, котором для усиления магнитного поля неподвижной катушки применяют магнитопровод из ферромагнитного материала. Такие приборы предназначаются для работы в условиях
вибрации, тряски и ударов. Класс точности ферродинамических приборов 1,5 и 2,5.

Рис.6. Электродинамический измерительный прибор: 1 и 2 — неподвижная и подвижная катушки; 3 — ось; 4 — пружина; 5 — стрелка; 6 — шкала.

Электродинамический прибор.Основными частями электродинамического прибора (рис. 7) являются: неподвижная катушка 2 и подвижная катушка 1, расположенная на оси 6, к которой прикреплена стрелка 5.

Рис.7

Ось связана с алюминиевым крылом воздушного успокоителя 4, помещающегося в камере 3. Ток к подвижной катушке подводится через спиральные пружины 7, создающие противодействующий момент. С нижней пружиной соединен корректор 8.

Работа приборов электродинамической системы основана на взаимодействии токов в двух обмотках. Сила этого взаимодействия поворачивает подвижную обмотку вместе с осью и стрелкой. Угол поворота зависит от силы тока, протекающего по обмоткам, и силы противодействия спиральных пружин.

Электродинамические приборы можно применять в цепях постоянного и переменного тока. Это объясняется тем, что изменение направления переменного тока происходит одновременно в обеих катушках, вследствие чего направление силы взаимодействия между ними остается неизменным.

Электродинамические приборы употребляют для измерения силы тока, напряжения и мощности. К преимуществам приборов этой системы наряду с возможностью использования их в цепях постоянного и переменного тока относится высокая точность.

Недостатками их являются: влияние внешних магнитных полей на результаты измерения, большое собственное потребление мощности, относительно малая устойчивость к перегрузкам, малая чувствительность и высокая стоимость.

Разновидностью приборов электродинамической системы являются широко распространенные, главным образом в качестве щитовых ваттметров, ферродинамические приборы (рис. 8), действие которых основано на том же принципе.

Рис.8. Устройство ферродинамического прибора: 1 — неподвижные обмотки; 2—подвижные обмотки; 3— стальной сердечник; 4 — ось;5 — стрелка; 6 — шкала; 7 — корректор; 8 — противодействующие пружины; 9 — магнит успокоителя;

10 — алюминиевый сегмент успокоителя .

Однако в отличие от приборов электродинамической системы у ферродинамических приборов неподвижные обмотки помещаются на стальном сердечнике, который усиливает магнитное поле и вращающий момент прибора, а также уменьшает влияние внешних магнитных полей на его показания.

Катушки электродинамических приборов соединяются между собой в зависимости от их назначения.

В амперметрах катушки в большинстве случаев соединяют параллельно, в вольтметрах — последовательно, а в ваттметрах одна катушка включается в цепь последовательно, как амперметр, а другая — параллельно нагрузке, как вольтметр.

10.Логометры магнитоэлектрической системы

Логометр (от греч. lógos — слово, здесь — отношение и …метр) механизм приборов для измерения отношения сил двух электрических токов. Принцип действия Л. основан на том, что направленные встречно вращающие моменты, возникающие вследствие воздействия на подвижную часть Л.

величин, входящих в измеряемое отношение, уравновешиваются при отклонении подвижной части на некоторый угол. Например, подвижную часть магнитоэлектрического Л. образуют две скрепленные под углом рамки, токи к которым подводятся через безмоментные спирали (рис.9,а).

Находясь в поле постоянного магнита, рамки стремятся повернуться в направлении действия большего момента, и подвижная часть отклоняется до тех пор, пока моменты не уравновесятся. Л. широко применяются в различных схемах для измерения электрических величин: ёмкости, индуктивности, сопротивления. Например, при использовании Л.

в омметре (рис.9, б) угол a, на который отклоняется подвижная часть Л., зависит только от отношения сил токов I1 и I2,

; т. e. при постоянных r и r1 отклонение подвижной части пропорционально измеряемому сопротивлению; шкала Л. градуируется непосредственно в омах (ом). Широко распространены также Л. электродинамических и ферродинамических систем.

Рис. 9. Устройство магнитоэлектрического логометра (а) и схема омметра с магнитоэлектрическим логометром (б): M1, M2 — вращающие моменты; l1, I2 — токи в цепях омметра; U — источник питания; r — сопротивление рамок логометра; r1 — омическое сопротивление; rx — измеряемое сопротивление; 1, 2 — рамки логометра; 3 — сердечник; 4 — постоянный магнит.

Логометр обычно применяется в приборах для измерения сопротивления, индуктивности, ёмкости, температуры.

11.Измерительные трансформаторы тока. Принцип действия

12.Измерительные трансформаторы напряжения. Принцип действия.

13.Измерение тока и напряжения. Схемы включения амперметров и вольтметров в цепь.

14.Измеренние сопротивления однорамочным омметром. Принцип действия.

15.Измерение сопротивления двухрамочным омметром. Мегометр. Принцип действия.

16.Измерение сопротивления равновесным мостом. Условие равновесия моста.

17.Компенсационный метод измерения. Потенциометр. Принцип действия.

18.Электронно-лучевой осциллограф. Структурная схема.

19.Принцип действия моста переменного тока. Условие равновесия моста переменного тока.

20.Электронный частотомер. Принцип действия. Назначение

21.Электронный фазометр. Принцип действия. Временные диаграммы.

22.Электродинамический фазометр. Принцип действия.

23.Измерение энергии в цепях переменного тока. Однофазный счётчик.

24.Измерение магнитного потока в постоянном магнитном поле.

25.Измерение ёмкости и индуктивности в цепях переменного тока.

Источник: https://studopedia.su/15_87366_printsip-deystviya-priborov-elektrodinamicheskoy-sistemi.html

9.5. Приборы электродинамической системы

Приборы электродинамики

Принцип действияприборов электродинамической системыоснован на взаимодействии проводниковс токами. Известно, что два проводникас токами взаимно притягиваются, еслитоки в них имеют одинаковое направление,и взаимно отталкиваются при различномнаправлении токов.

Прибор этой системы(рис. 9.7) состоит из двух катушек:неподвижной 2, состоящей из двух секций,которые соединены между собойпоследовательно, и подвижной 3, закрепленнойна оси и вращающейся на ней внутринеподвижной катушки.

Ток к подвижнойкатушке подводят через закрепленныена оси спиральные пружинки 1, которыеодновременно создают противодействующиймомент Мпр,пропорциональный углу закручивания α.При этом пружинки электрически изолированыот оси, На оси подвижной катушки закрепленытакже указательная стрелка 4 и крыловоздушного успокоителя 5.

Для повышениякласса точности прибора и егочувствительности обмотку подвижнойкатушки выполняют из тонкой изолированнойпроволоки на ток не более 0,5 А.

При прохождениитоков по катушкам электродинамическогоприбора ток подвижной катушки I2взаимодействует с магнитным потокомФ1,созданным током I1неподвижной катушки, т. е. создаетсявращающий момент Mвр.

Вращающий момент определяют черезизменение энергии магнитного поля приповороте его подвижной части, т. е.согласно выражению Мвр= ∂WM/∂α..

При перемещении подвижной катушкиизме-няются энергия магнитного поля и,следовательно, взаимная индуктив-ностьМ катушек. Энергия магнитного полявзаимной индуктивности

(9.13)

Подставляя ввыражение вращающего момента значениеWMиз (9.13) и считая токи подвижной I2и неподвижной I1катушек неизменными, получают общеевыражение вращающего момента дляэлектродинамических приборов:

(9.14)

Противодействующиймомент, уравновешивающий вращающиймо-мент, пропорционален углу перемещенияподвижной части прибора: Мпр= = Кα. При установившемся состоянииподвижной части прибора, когда вращающиймомент равен противодействующему, имеемМвр= Mприли I1I2∂M/∂α= Кα. Из этого выражения находят зависимостьдля угла перемещения подвижной частиприбора:

(9.15)

Из (9.15) следует,что угол поворота подвижной частиэлектродина-мического приборапропорционален произведению токов вего катушках и изменению их взаимнойиндуктивности при повороте подвижнойчасти прибора ∂М/∂α. На характеризменения взаимной индуктивности можновоздействовать путем подбора формыкатушек и их начального взаимногорасположения.

ППри использованииэлектродинамического прибора в качествеамперметра на ток свыше 0,5 А подвижнуюи неподвижную катушкисоединяютпараллельно (рис. 9.8). При этом I1= K1I;I2= К2Iи

(9.16)

где Сi= К1К2/К.Следовательно, в амперметреэлектродинамической системы шкаланеравномерная (квадратичная), причем вее начале деле-ния сильно сжаты. Дляполучения более равномерной шкалыкатушкам придают специальную форму.

В вольтметрахэлектродинамической системы катушкив боль-шинстве случаев соединяют междусобой последовательно и снабжаютдобавочным сопротивлением (рис. 9.9).

Вэтом случае в вольтметрахток, проходящийчерез подвижную и неподвижную катушки,одинаковый и равный IU= I1= I2= U/rU,где U — измеряемое напряжение; rU= rк+ rд- сопротивление измерительной цепивольтметра, которое равно суммесопротивлений катушек rки добавочного сопротивления rд.

Подставив значениятоков в (9.14), получают

откуда, согласно(9.15), угол поворота стрелки вольтметра

(9.17)

где СU= 1/(Кr2U).Таким образом, в вольтметрахэлектродинамическойсистемы шкалаприбора, как и в амперметрах этой системы,квадратичная.

В отличие отамперметров и вольтметров ваттметрыэлектродинами-ческой системы имеютпрактически равномерную шкалу. В самомделе, через неподвижную катушку ваттметра,включенную последовательно,проходитток нагрузки I= IН,а на подвижную катушку, включеннуюпараллельно, воздействует напряжениесети (рис. 9.10). Следовательно,

токподвижной катушки I2=U/rU,гдеrU= rк+ rд- сопротивление параллельнойцепи, или цепи напряжения ваттметра,которое состоит изсопротивления подвижной катушки rkи добавочного сопротивления rд.Подставляя значения токов катушекваттметра в (9.14), получаем

где —мощность.

Приустановившемся состоянии подвижнойчасти прибора MврW=

=Мвр, или Тогда,согласно (9.15), угол поворота стрелкиваттметра

(9.18)

гдеСW= 1/(KrU).Следовательно, угол поворота подвижнойсистемы (или

стрелки)ваттметра связан с измеряемой мощностьюлинейной зави­симостью. Однако, чтобышкала ваттметра была равномерной,необ­ходимособлюдать условие ∂М/∂α= const.

Это условие выполняется приМ=КMα,когдаКм=const.Последнее условие практически легкоосуществить за счет конструкцииваттметра.

Поэтому обычно ваттметрыэлектродинамическойсистемы имеют равномерную шкалу.

Таккак при одновременном изменении токав обеих катушках электро­динамическихприборов направление вращающего моментане изме­няется, то эти приборы пригодныдля измерений в цепях как постоян­ного,так и переменного тока.

Припеременном токе мгновенное значениевращающего момента пропорциональнопроизведению мгновенных значений токов:

гдеi1= Ilmsin ωt; i2= I2msin (ωt + ψ).

Уголповорота подвижной части приборавследствие инерции про­порционаленсредним за период значениям вращающегомомента:

гдеI1и I2— действующие значения синусоидальныхтоков; ψ — угол сдвигафаз между I1и I2.

Согласно(9.15), угол перемещения подвижной частиприбора электро­динамическойсистемы при переменном токе будет равен

(9.19)

Таккак при конструировании прибора легкоосуществить условие ∂М/∂а=const,то

(9.20)

гдеС — постоянная величина, зависящая отчиславитков, геометрических размерови расположения катушек. В цепях переменноготока приборы электродинамическойсистемы применяют в основном дляизмерения мощности.

Приборыэлектродинамической системы имеютвысокую точность, чтообусловлено отсутствием ферромагнитныхсердечников, и. могут использоватьсядля измерений в цепях постоянного ипеременного тока.При измерениях в цепях переменного токаэлектродинами­ческиеприборы являются самыми точными.

Ихвыполняют в основном ввиде переносных приборов, имеющих классыточности 0,1; 0,2; 0,5.

Высокая точностьприборов обусловлена тем, что длясоздания вращаю­щегомомента подвижной части приборовиспользуют магнитные по­токи,действующие в воздухе, что исключаетвозможность возникновения погрешностейиз-за вихревых токов, гистерезиса и т.д.

Недостаткамиприборов электродинамической системыявляются зависимостьих показаний от воздействия внешнихмагнитных полей, таккак их собственное магнитное поленезначительно, и слабая пере­грузочная.

способность, так как подвод тока кподвижной катушке осу­ществляетсячерез тонкие спиральные пружинки.

Крометого, эти приборыпотребляют довольно значительнуюмощность, так как для созданиядостаточного вращающего моментаприходится из-за слабости собственногомагнитного поля заметно увеличиватьчисло витков неподвижнойи подвижной катушек.

Дляустранения влияния посторонних магнитныхполей на показа­нияприборов и увеличения их вращающегомомента электродинами­ческиеприборы снабжают ферромагнитнымисердечниками, усили­вающимисобственные магнитные поля катушек.

Наличие ферромагнит­ных сердечниковусиливает магнитные поля катушек и,следовательно, вращающий момент подвижнойчасти прибора. Сердечники выполняют­сяиз изолированных друг от друга пластинмагнитомягких сталей и пермаллоя, чтоуменьшает погрешности от вихревых токови надежно защищаетприборы от влияния посторонних магнитныхполей.

Электро­динамическиеприборы, катушки которых имеютферромагнитные сердеч­ники,получили название ферродинамических.Этиприборы в отличие от электродинамическихобладают меньшей точностью из-за влияниягистерезиса и вихревых токов, их высшийкласс точности 1,5.

Ферро-динамическиеприборы применяют главным образом дляизмерений вцепях переменного тока в качествещитовых и самопишущих приборов (благодаряих большому вращающему моменту) вдиапазоне частот от 10до 1500 Гц.

Источник: https://studfile.net/preview/3348712/page:2/

Booksm
Добавить комментарий