Вопрос 1.Перечислите основные системы электромеханических приборов.

Классификация электромеханических приборов производится на основании типа измерительного механизма. Наиболее распространенными й являются следующие системы: магнитоэлектрическая, электромагнитная, электродинамическая, электростатическая.

Магнитоэлектрическая система. В этой системе измерительный механизм состоит из проволочной рамки с протекающим в ней током, помещенной в поле постоянного магнита (магнитопровода). Поле в зазоре, где находится рамка, равномерно за счет особой конфигурации магнитопровода. Под воздействием тока I рамка вращается в магнитном поле, угол поворота α ограничивают специальной пружиной, поэтому передаточная функция (часто называемая уравнением шкалы) линейна:

α = I Ψ_о / W , (7.4)

где Ψ_о – удельное потокосцепление, определяемое параметрами рамки и магнитной индукцией; W – удельный противодействующий момент, создаваемый специальной пружиной.

Измерительные приборы магнитоэлектрической системы имеют достаточно высокую точность, сравнительно малое потребление энергии из измерительной цепи, высокую чувствительность, но работают лишь на постоянном токе.

Электромагнитная система. Принцип действия электромагнитной системы основан на взаимодействии катушки с ферромагнитным сердечником. Ферромагнитный сердечник втягивается в катушку при любой полярности протекающего по ней тока. Следовательно, прибор электромагнитной системы может работать на переменном токе. Достоинствами приборов электромагнитной системы являются простота конструкции, способность выдерживать значительные перегрузки, возможность градуировки приборов, предназначенных для измерения в цепях переменного тока, на постоянном токе. К недостаткам приборов этой системы можно отнести большое собственное потребление энергии, невысокую точность, малую чувствительность и сильное влияние магнитных полей.

Основными достоинствами электродинамических механизмов являются высокая точность и стабильность показаний во времени. К недостаткам относятся малая чувствительность, влияние внешних магнитных полей на показания прибора, большая мощность потребления, ограниченный частотный диапазон. Электродинамические механизмы используются в амперметрах. вольтметрах, ваттметрах высоких классов точности 0,1; 0,2; 0,5 для измерений на постоянном и переменном токах, а также в фазометрах. В ферродинамическом измерительном механизме неподвижная катушка 1 (таблица 1) имеет магнитопровод из магнитомягкого материала, что приводит к существенному возрастании. магнитного потока и, следовательно, вращающего момента катушки 2. В результате уменьшается собственное потребление мощности и влияние внешних магнитных полей. Точность ферродинамических приборов ниже, а частотный диапазон же по сравнению с диапазоном электродинамических приборов. Ферродинамические приборы используются в качестве щитовых и переносных приборов переменного тока, а также самопишущих приборов.

Работа электростатических измерительных механизмов основана на взаимодействии двух систем заряженных электродов 1 и 2 (таблица 1), одна из которых подвижная. Перемещение подвижной части 2 осуществляется под действием непосредственно приложенного напряжения, что приводит к изменению емкости системы. В этих измерительных механизмах изменение емкости происходит либо вследствие изменения активной площади пластин (таблица 1), или при изменении расстояния между пластинами. Первые используются в щитовых и переносных вольтметрах на напряжения от десятков до сотен вольт, вторые в щитовых киловольтметрах Угол поворота подвижной части измерительного механизма пропорционален квадрату значения напряжения и множителю , поэтому выбором формы подвижных и неподвижных пластин модно добиться практически равномерной шкалы на участке от 15 до 100% верхнего предела измерения. Электростатические приборы практически инвариантны к изменению температуры, частоты, формы кривой приложенного напряжения и внешнего магнитного поля. Собственное потребление мощности приборов при переменном токе мало, а на постоянном токе - практически рано нулю. Электростатические вольтметры используются для измерения напряжения в широком частотном диапазоне (от 20 Гц до 30 мГц) в маломощных цепях, а также в цепях высокого напряжения до сотен киловольт. Класс точности приборов соответствует 1,0; 1,5; 2,5; однако они могут быть выполнены и более точными - класса 0,1 и 0,05.