Электромагнитные измерительные приборы
Принцип действия м.-э. приборов основан на взаимодействии магнитного поля катушки по которой протекает ток с магнитным полем ферромагнитного сердечника, размещенного на подвижной части.
При наличии тока в катушки сердечник стремится расположится в месте с максимальной концентрацией магнитного поля.
Недостатком таких приборов является сильное влияние на низ внешних магнитных полей, для уменьшения этого используют экранирование либо астазирование. При последнем на ИМ размещается два сердечника каждый из которых находится в поле отдельной катушки. Катушки включаются встречно-последовательно друг с другом, что позволяет компенсировать влияние внешнего поля. Этот способ усложняет конструкцию прибора. При экранировании ИМ помещается в оболочку из ферромагнитного материала.
Энергия катушки по которой течет ток равна
,
отсюда
,
.
Из выражения видно, то
1. Показания прибора не зависят от направления течения тока, т.е. прибор может измерять как постоянный, так и действующее значение переменного тока.
2. Шкала электромагнитного прибора нелинейная, однако практически удается создать механизмы с линейной шкалой начиная с 20-25 % предела измерений.
.
Электромагнитный логометр включает две катушки, индуктивности которых включены встречно, соответственно и моменты им создаваемые противодействуют друг другу. Если принебречь взаимной индуктивностью катушек, то
,
,
.
К преимуществам таких приборов относятся простота конструкции, низкая стоимость, высокая надежность, высокая перегрузочная способность, возможность измерений при частотах до 10 кГц.
Недостатками являются низкая чувствительность, малая точность, нелинейность шкалы, необходимость компенсации влиянии внешних магнитных полей.
Электродинамические измерительные приборы
Принцип действия э.-д. приборов основан на взаимодействии магнитного поля подвижной и неподвижной катушек.
Электромагнитная энергия двух взаимосвязанных контуров равна
,
т.к. L1,L2 не зависят от взаимоположения катушек, то
,
.
Из выражений видно, что:
1. При одновременном изменении токов катушек угол поворота не изменяется, т.е. прибор может быть использован как для измерения постоянного, так и среднего значение переменного тока.
2. Электродинамические приборы в общем случае имеют нелинейную шкалу.
Т.к. электродинамические приборы могут вообще не содержать ферромагнитных элементов, то исключаются погрешности, связанные с нелинейными свойствами ферромагнитных веществ, наличием вихревых токов и т.д. Последнее определяет их наибольшую точность среди аналоговых приборов для измерения переменных токов (до 20 кГц).
Недоставки: высокое электропотребление, необходимость защиты от внешних полей, что приводит к усложнению и удорожанию, уязвимость к механическим воздействиям.
Для электродинамического логометра
,
.
Если
,
,
то
и
.
Ферродинамические измерительные приборы
Принцип действия ф.д. приборов аналогичен э.д. приборам, но в них неподвижные катушки смонтированы а ферромагнитных сердечниках. Это позволяет увеличить момент, уменьшить влияние внешних полей, увеличить механическую прочность. Однако из-за нелинейности ферромагнитного сердечника, точность приборов снижается. Для уменьшения погрешности от вихревых токов пластины изолируют друг от друга и подвижные катушки выполняют бескаркасными.
Мгновенное значение момента равно
,
из-за инерционности прибор реагирует на среднее значение
.
для линейного участка характеристики
и
,
отсюда
.
Используются такие приборы для измерения переменного тока, в качестве стационарных. Класс точности обычно не превышает 1,5; частота – до 1