Приборы электродинамической системы

Конструкция прибора состоит из двух обмоток:

- неподвижной (обмотка 1 рис. 1.32), 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,

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.

Приборы индукционной системы

Используются при измерении электрической мощности и электроэнергии.

Рис. 1.33. Прибор индукционной системы

Прибор данной системы состоит из Ш-образного магнита и П-образного магнита, между которыми свободно вращается алюминиевый диск (рис. 1.33).

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.

М_вр = С*U*I,

где

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.

Приборы сравнения. Принцип работы потенциометра

Принцип действия приборов сравнения основан на сравнении измеряемой величины с заранее известной величиной. Данный принцип можно рассмотреть на примере потенциометра, который является прибором сравнения, предназначенным для измерения разности потенциалов между двумя точками, то есть напряжения.

Нуль-прибор – это прибор, который в уравновешенном состоянии должен показывать нулевое значение. В качестве нуль-прибора может быть использован милливольтметр.

Принцип компенсации при измерении неизвестного измеряемого напряжения U_изм заключается в уравновешивании его известным напряжением U на калибровочном резисторе R_АВ, созданным вспомогательным источником тока. Ток от вспомогательного источника проходит через реохорд R_AB. Напряжение U_AB пропорционально R_АВ (в точке D находится движок реохорда). Последовательно с измеряемым напряжением включен НП с нулем в середине шкалы. Передвигая движок D, добиваются уравновешивания ΔU и U_изм. Нулевое показание НП означает, что удалось добиться уравновешивания напряжений ΔU и U_изм (т.е. ΔU = U_изм). О величине измеряемого напряжения Uизм судят по положению ползунка реохорда. Шкала, прикрепленная к реохорду, обычно заранее проградуирована в единицах напряжения.

Достоинства приборов сравнения:

– точность,

– независимость от посторонних электромагнитных полей.

Недостаток: при измерении необходимо производить уравновешивание напряжений.