8. Электродинамические приборы.
Электродинамический прибор - измерительный прибор, принцип действия которого основан на механическом взаимодействии двух проводников при протекании по ним электрического тока. Электродинамический прибор состоит из измерительного преобразователя, преобразующего измеряемую величину в переменный или постоянный ток, и измерительного механизма электродинамической системы (рис.).
Электродинамический измерительный прибор: 1 и 2 - неподвижная и подвижная катушки; 3 - ось; 4 - пружина; 5 - стрелка; 6 - шкала.
Наиболее распространены электродинамические приборы 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.
Электродинамический прибор - 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 электродинамических приборах 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. Электродинамический прибор изготовляют главным образом переносными приборами высокой точности - классов 0,1; 0,2; 0,5. Разновидность электродинамического прибора - 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.
9. Ферродинамические приборы.
По принципу действия ферродинамические приборы почти электродинамические, но с сердечником из ферромагнитных материалов. Наличие сердечников приводит к значительному увеличению вращающего момента, что позволяет применять эти приборы при тряске, вибрации, ударах (сложных условиях).
Возможная конструкция.
Вращающий момент ферродинамического прибора возникает в результате взаимодействия магнитного поля, создаваемого неподвижной катушкой с подвижной катушкой. В зазоре создается радиальное магнитное поле.
Мгновенное
значение вращающего момента
Пусть
Пси – угол между индукцией и током.
Мгновенное значение вращающего момента имеет две составляющие: постоянную(среднее значение) и гармоническую составляющую второй гармоники.
Из-за инерционности подвижной части.
0 1 q=w/w0
w0=6.28 рад/с
f0=1Гц
Средний
момент
Допущение
То
есть
- угол потерь. Тогда
(только
пружины)
Ферродинамические амперметры, вольтметры и ваттметры имеют такие же схемы включения как и электродинамические.
Амперметры и вольтметры – квадратичная шкала, ваттметры – равномерная.
Ферродинамические приборы имеют температурную и частотную погрешности, а также специфические погрешности, вызываемые наличием сердечников:
Погрешность от нелинейности кривой намагничивания.
Погрешность от потерь в материале магнитопровода.
Погрешность от гистерезиса.
Обычно ограничиваются линейной частью изменения магнитной индукции от тока.
Погрешности 1 и 2 в амперметрах и вольтметрах учитываются при градуировке, в ваттметрах приходится учитывать их непосредственно.
Погрешность от гистерезиса проявляется только в том случае, если измерения или градуировка производятся на постоянном токе.
Класс точности 1.5 – 2.5 (можно 0.5)
Ферродинамические приборы предназначены для работы в цепях переменного тока на номинальной или специфических частотах.