32. Преобразоаватели электрических величин в неэлектрические. Принцип работы, устройство и характеристика электродинамических ип.
Принцип действия электродинамических ИП основан на взаимодействии магнитных полей токов, протекающих по неподвижной и подвижной катушкам (или системам катушек).
Неподвижные катушки 1, выполняют из двух секций, разнесенных в пространстве. Выполняются неподвижные катушки из медного провода. Подвижная катушка 2 выполняется из медного или алюминиевого провода и размещается внутри неподвижной. Токопроводящими проводниками подвижной катушки служат упругие элементы (спиральные пружины 3), создающие механический противодействующий момент, или безмоментные проводники в логометрах.
Функция преобразования электродинамического преобразователя для переменных токов запишется в виде
.
Можно сделать некоторые выводы о свойствах, достоинствах и недостатках электродинамических преобразователей:
- угол отклонения подвижной части электродинамических преобразователей пропорционален произведению среднеквадратических значений токов, протекающих по неподвижной и подвижной катушкам;
- функция преобразования электродинамических ИП нелинейна;
- электродинамические преобразователи в отличие от других групп имеют две цепи протекания тока, и угол отклонения подвижной части в них определяется произведением токов в катушках и фазовым сдвигом между этими токами, т.е. преобразователи обладают множительными и фазочувствителъными свойствами и могут служить основой для создания не только вольтметров и амперметров, но и ваттметров, фазометров и других приборов;
- возникновение вращающего момента в электродинамических ИП обусловливается взаимодействием магнитных потоков в воздухе. Поэтому у указанных преобразователей отсутствуют погрешности, характерные для преобразователей с ферромагнитными сердечниками, и приборы, выполненные на их основе, могут быть изготовлены с высоким классом точности;
- чувствительность электродинамических ИП невысока вследствие того, что МВР создается слабыми магнитными потоками, действующими в воздухе. Значит, собственное потребление мощности у электродинамических преобразователей достаточно велико;
- у электродинамических ИП могут возникать большие погрешности из-за влияния внешнего магнитного поля, так как собственное магнитное поле у них мало.
33. Преобразователи электрических величин в неэлектрические Принцип работы, устройство и характеристики электростатических ип.
Принцип действия электростатических преобразователей основан на взаимодействии электрических полей двух тел (систем пластин), заряженных разноименными зарядами. В результате такого взаимодействия одна из систем, являющаяся подвижной, перемещается относительно неподвижной системы пластин, вызывая при этом отклонение стрелки отсчетного устройства, связанной с подвижной частью преобразователя, в сторону возрастающих показаний. Перемещение подвижной части преобразователя относительно неподвижной вызывает изменение емкости между ними.
Все существующие электростатические преобразователи можно разделить на два вида:
Подвижная часть преобразователя с изменяющейся активной площадью пластин состоит из одной или нескольких тонких алюминиевых пластин 2, закрепленных на оси 3. Неподвижная часть образуется одной или несколькими камерами 1, состоящими из металлических пластин с воздушным зазором между ними. Увеличение числа камер и лучей у подвижных пластин приводит к повышению чувствительности преобразователя. При подаче на подвижные и неподвижные пластины измеряемого напряжения они окажутся заряженными разноименными зарядами и между ними возникнут силы электростатического притяжения. Вместе с подвижными пластинами будет поворачиваться и ось 3 с закрепленной на ней стрелкой отсчетного устройства. При этом будут закручиваться упругие элементы, создающие противодействующий момент. Подвижная часть остановится при равенстве вращающего и противодействующего моментов. Значение измеряемого напряжения будет определяться углом отклонения стрелки относительно начала шкалы. Вследствие того что вращающий момент у электростатических преобразователей мал, для увеличения их чувствительности применяют крепление подвижней части на растяжках и световой отсчет.
У электростатических преобразователей с изменяющимся расстоянием между пластинами неподвижная часть образована двумя пластинами 1, между которыми находится подвешенная на тонких неупругих металлических подвесах 2 подвижная пластина 3, гальванически соединенная с одной из неподвижных пластин и изолированная от другой. При подаче на подвижную и изолированную неподвижную пластины измеряемого напряжения подвижная пластина будет притягиваться к разноименно заряженной изолированной неподвижной пластине и одновременно отталкиваться от одноименно заряженной неподвижной пластины. Через тягу 7 и мостик 4 перемещение подвижной пластины вызывает поворот оси 6 с закрепленной на ней стрелкой 5. При этом возникает противодействующий момент, создаваемый массой подвижной пластины. Установившееся показание стрелки будет при равенстве вращающего и противодействующего моментов.
Выводы о свойствах, достоинствах и недостатках ЭП и приборов на их основе:
- могут непосредственно измерять только напряжение;
- могут применяться для измерений напряжений постоянного и переменного токов;
-вращающий момент сравнительно мал, и они обладают низкой чувств-ю по U.
- точность может быть достаточно высокой.
- собственное потребление мощности из измерительной цепи мало;
- функция преобразования по своему характеру является квадратичной, однако соответствующим выбором формы пластин;
- сильно подвержены влиянию внешних электрических полей
- могут работать в широком частотном диапазоне, который ограничивается влиянием собственной емкости преобразователя, паразитных реактивностей и активного сопротивления проводов и растяжек;
- с помощью электростатических вольтметров можно непосредственно измерять высокие напряжения (до 300 кВ);
- могут использоваться для измерения кроме напряжения и других электрических величин: мощности, сопротивления и индуктивности.