Прилади електродинамічної системи

Принцип дії приладів електродинамічної системи (надалі ЕД-приладів) і приклад позначень на шкалі показані на мал. 6.

Обертаючий момент створюється в результаті взаємодії струмів, що протікають у рухомій і нерухомій котушках. Цей момент пропорційний добутку миттєвих значень струмів:

.

Момент інерції рухомої частини приладу (котушка й стрілка) досить велика, і тому вона не встигає реагувати на швидкі зміни струмів, тобто є простим механічним низькочастотним фільтром. Оскільки ці прилади, як правило, призначені для вимірювання характеристик періодичних

Малюнок 2 – Прилади електродинамічної системи. Принцип дії, позначення, варіанти застосування.

сигналів, то постійна складова обертаючого моменту записується у вигляді середнього значення

,

де T - період сигналів струму , - постійний коефіцієнт.

На основі механізму електродинамічної системи створюються амперметри, вольтметри й ватметри (див. схеми а), б), в) мал. 6).

а) ЕД амперметр. Зі схеми мал. 6 видно, що через обидві котушки тече той самий струм, тому середнє значення обертаючого моменту пропорційно діючому значенню вимірюваного струму поза залежністю від форми кривої струму:

.

Із цієї формули треба, що ЕД амперметр дозволяє вимірювати постійний струм і діюче значення змінного струму, про що говорить спеціальний знак на шкалі. Внаслідок значної індуктивності котушок частотний діапазон ЕД амперметрів обмежений зверху значенням 5000 Гц. У зв'язку із цим при наявності в кривій струму високочастотних складових, які перевищують частотний діапазон приладу, все-таки з'являється незначна залежність результатів вимірювань від форми кривої.

Граничні властивості ЕД амперметрів.

- межа допущеної основної приведеної погрішності - від 0,2% до 1,0%,

- діапазон вимірювань - від 0,005 А й вище, із трансформатором струму - до 6 000 А,

- діапазон частот - 0; 45 - 5000 Гц,

- власний опір не більше декількох Ом.

Шкала ЕД амперметра нерівномірна. Конструктивними заходами шляхом підбора форми котушок її прагнуть зробити рівномірною. На шкалах вітчизняних ЕД амперметрів звичайно нанесені жирні точки, за межами яких оголошений клас точності не забезпечується.

б) ЕД вольтметр. У силу відзначених обставин ЕД вольтметр використовується для вимірювання постійного й діючого значення змінної напруги практично поза залежністю від форми кривої, якщо частоти вищих гармонік кривої напруги не виходять за межі його частотного діапазону. Через великий споживаний струм (3 мА) опір ЕД вольтметра не може бути великим. Так, на межі 30 В його опір не може бути більше 10000 Ом. Тому ЕД вольтметри застосовуються для вимірювань у потужних ланцюгах, у яких шунтуюча дія їхнього невисокого опору не буде помітно виявлятися на результатах вимірювань.

Граничні властивості ЕД вольтметрів.

- межа допущеної основної приведеної погрішності - від 0,2% до 1,0%,

- діапазон вимірювань - від 5 В до 600 В, із трансформатором - до В.

- діапазон частот - до 5000 Гц,

- власний опір - (100 - 2000) Ом.

Властивості шкал ЕД вольтметрів такі ж, як у шкал ЕД амперметрів.

в) ЕД ватметр. Призначений для вимірювання потужності, виділюваної постійним і змінним струмом у навантаженні. Струм навантаження, що може досягати десятків амперів, проходить через нерухому котушку, називану послідовним ланцюгом ватметра. Через рухому котушку (паралельний ланцюг ватметра) пропускається струм, пропорційний напрузі, що подається від джерела. Для періодичних сигналів з урахуванням зсуву фаз  між струмом і напругою вираження для середнього обертаючого моменту має вигляд:

,

де - діючі значення струму й напруги, - постійний коефіцієнт.

З останнього вираження видно, що обертаючий момент, і отже, кут відхилення стрілки електродинамічного ватметра прямо пропорційний активної потужності. Тому шкала електродинамічного ватметра лінійна.

Затискачі ватметра, позначені зірочкою, як це показано на мал. 6 в), приєднаються до проводів, що йдуть від джерела, і тому ці затискачі називаються генераторними.

Граничні властивості електродинамічних ватметрів.

- межа допущеної основної приведеної погрішності від 0,05%,

- межі вимірювання від одиниць ватів до Вт (із трансформаторами струму й напруги).

- діапазон частот - 45 ( 2000 Гц.