2.9.1.4 Приборы электродинамической системы

Конструкция прибора состоит из двух обмоток:

- неподвижной (обмотка 1 на рисунке 2.47), по которой протекает ток I₁; она может быть конструктивно выполнена в виде двух обмоток, как изображено на рисунке;

- подвижной (обмотка 2), вращающейся внутри неподвижной; по ней протекает ток I₂.

При протекании токов I₁ и I₂ по обмоткам в них возникают электромагнитные поля, взаимодействие которых приводит к появлению вращающего момента, действующего на подвижную обмотку

М_вр = С₁*I₁*I₂,

где С₁ – коэффициент, зависящий от конструктивных параметров обмоток (числа витков, длины, ширины и т.д.).

Вращающему моменты противодействует спиральная пружина. Угол поворота подвижной обмотки показывается стрелкой.

Данные приборы используются для измерения напряжений, токов, мощностей.

Достоинства:

- высокая точность,

- применимость в цепях переменного тока,

- возможность перемножать измеряемые величины, т.е. измерять мощность.

Недостатки:

- значительное потребление мощности из измеряемой цепи,

- сложность конструкции,

- нелинейность шкалы,

- влияние температуры и посторонних электромагнитных полей на точность.

Разновидностью электродинамических приборов являются ферродинамические приборы. В них неподвижные катушки заключены в сердечники из ферромагнитного материала. Такая конструкция обеспечивает значительное увеличение вращающего момента и хорошую защиту от внешних магнитных полей. Однако это приводит к увеличению погрешности прибора.

2.9.1.5 Приборы индукционной системы

Используются при измерении электрической мощности и электроэнергии. Описанный ниже принцип измерения лежит в основе конструкции счетчиков электроэнергии.

Рисунок 2.48

Прибор данной системы состоит из Ш-образного магнита и П-образного магнита, между которыми свободно вращается алюминиевый диск (см. рисунок 2.48).

На средний стержень Ш-образного магнита намотана обмотка с большим числом витков, включенная параллельно с нагрузкой. Фактически на нее подается то же напряжение, что и на нагрузке. В результате магнит создает магнитное поле с потоком Ф₂, пропорциональным напряжению на нагрузке.

На П-образный магнит намотана обмотка из толстой проволоки с небольшим числом витков, включенная последовательно с нагрузкой. Так как П-образный магнит имеет два торца, он при протекании по нему тока создает магнитное поле с двумя магнитными потоками Ф₁ и Ф₃ (строго говоря, Ф₁ = Ф₃). Поскольку через обмотку данного магнита протекает тот же ток, что и через нагрузку, то потоки Ф₁ и Ф₃ пропорциональны величине этого тока.

Все магнитные потоки пронизывают алюминиевый диск и наводят в нем циркулирующие токи, которые в свою очередь сами создают свои магнитные поля. Направления токов показаны на рисунке 2.49, где изображен диск (вид сверху). Взаимодействие магнитных полей магнитов и токов в диске приводит к возникновению вращающего момента, действующего на диск. При этом величина момента будет пропорциональна величинам этих потоков, а, следовательно, пропорциональна напряжению и току, протекающему через нагрузку:

М_вр = С*U*I,

где С – коэффициент пропорциональности.

Так как произведение напряжения на нагрузке и тока, текущего через нагрузку, есть мощность, потребляемая нагрузкой

P = U*I,

вращающий момент будет пропорционален потребляемой нагрузкой мощности. Чем больше потребляемая мощность, тем больше сила тока, тем больше вращающий момент и скорость вращения диска. Таким образом, скорость вращения диска определяет величину потребляемой мощности, а количество оборотов – величину потребленной электроэнергии. Для подсчета количества оборотов используется специальный счетчик.

26. Принцип работы потенциометра. Автоматические электрические потенциометры.