Электродинамические и ферродинамические приборы

Работа приборов основана на взаимодействии магнитных потоков неподвижной и подвижной катушек при протекании в них тока.

Рисунок 33. -???

Неподвижная катушка 1 обычно состоит из двух секций, разделённых воздушным зазором, и изготавливается из медного провода, намотанного на пластмассовый каркас. Подвижная катушка 2 выполняется бескаркасной из медного или алюминиевого провода. Для подключения подвижной катушки в цепь измеряемого тока используют пружинки 3 или растяжки. На оси 5 крепятся стрелочный указатель 4 и крыло воздушного успокоителя.

В магнитном поле двух катушек (индексы 1 и 2), через обмотки которых протекает ток (соответственно и ) накапливается электромагнитная энергия:

,

где и - индуктивности катушек, - взаимоиндуктивность катушек.

Взаимодействие магнитных потоков и , вызванных потоками и , приводит к возникновению вращающего момента

,

т.к. индуктивности и не зависят от угла поворота .

Для режима установившегося отклонения подвижной части с учетом выражения и , можно записать

и

. (14)

Из уравнения (14) следует, что при одновременном изменении направлений тока знак угла отклонения не меняется, поэтому электродинамические приборы могут применяться как в цепях постоянного, так и переменного токов; шкалы приборов неравномерные, однако, изменяя формы катушек и их взаимное расположение, можно варьировать величину , т.е. организовать практически равномерную шкалу.

При протекании по катушкам переменных токов (мгновенные значения и ) мгновенный вращающий момент

.

Из-за своей инерции подвижная часть реагирует на среднее значение момента

где - сдвиг фаз между токами и ; - действующее значение силы тока в катушках; - амплитудные значения силы токов.

Следовательно, для приборов, используемых в цепях переменного тока

.

Достоинствами электродинамических приборов являются: высокая точность (класс точности до 0,05), возможность использования в цепях постоянного и переменного тока.

К недостаткам относятся: меньшая по сравнению с магнитоэлектрическими приборами чувствительность, ощутимое влияние внешних магнитных полей (требуется металлический экран), сравнительно большое потребление энергии.

Ферродинамический измерительный механизм отличается от электродинамического тем, что его неподвижные катушки имеют магнитопровод из мягкого листового материала, позволяющий существенно увеличивать магнитный поток, а следовательно и вращающий момент.

Недостатки ферромагнитного механизма: погрешность, вызванная влиянием сердечника на нелинейность кривой намагничивания; от гистерезиса при работе на постоянном токе.

Достоинства: мало подвержены влиянию внешних магнитных полей, т.к. имеют достаточно сильные собственные поля.

На базе электродинамических приборов выпускаются амперметры, вольтметры, ваттметры, частотомеры и фазометры.

Амперметры.

У амперметров данного типа при измерении силы тока до 0,5 А подвижная и неподвижная катушки соединены последовательно, а при измерении больших сил тока для исключения перегрева катушек – параллельно.

Рисунок 34. -????

Вольтметры.

В многопредельных вольтметрах последовательно с измерительным механизмом включается секционированный добавочный делитель.

Рисунок 35. -????

Ваттметр.

Неподвижная катушка ваттметра образует его токовую обмотку и подключается последовательно с его нагрузкой , подвижная образует обмотку напряжения и подключается параллельно . Т.к. направление отклонения подвижной части зависит от взаимных направлений токов в катушках, то для обеспечения правильности подключения прибора в цепь один из зажимов каждой обмотки имеет обозначение * (генераторный зажим).

Рисунок 36. -????

Частотомер.

В этом случае применяется логометрический механизм.

Параметры подвижной катушки подбирают так, чтобы фазовый сдвиг между током и напряжением был равен 90°.

Рисунок 37. -????

Подбором параметров цепи неподвижной катушки , подвижной катушки и элементов добиваются резонанса напряжения в этой цепи при частоте

,

равной среднему значению диапазона измерений частотомера.

Тогда

,

т.е.

.

Фазометр.

Также используется логометрический механизм. Если , а фазовый сдвиг между токами и равен углу между подвижными катушками логометрического механизма, то угол отклонения подвижной части прибора равен фазовому сдвигу между током и напряжением в нагрузке . Следовательно, шкала фазометра может быть градуирована в значениях угла или .

Рисунок 38. -????

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: