5.3.3. Электродинамические приборы

Электродинамический измерительный механизм состоит из двух катушек: неподвижной, имеющей две одинаковые части, разделенные зазором, от которого зависит конфигурация магнитного поля, и подвижной, выполняемой бескаркасно из медного или алюминиевого провода. В зазор неподвижных катушек помещают ось подвижной части прибора. Неподвижные катушки изготавливают из медного провода, наматывая его на изоляционный каркас.

Катушки могут быть круглые и прямоугольные. Для включения обмотки подвижной катушки в цепь измеряемого тока используются пружинки или растяжки. Для успокоения подвижной части применя-ются магнитоиндукционные и воздушные успокоители.

При наличии в катушках токов I₁ и I₂ возникают электромагнитные силы взаимодействия, стремящиеся повернуть подвижную катушку по одной оси с неподвижной (магнитные потоки неподвижных и подвижной катушки совпали). Противодействующий момент создается посредством закручивания пружинок.

Отклонение стрелки пропорционально произведению токов подвижной и неподвижной катушек, следовательно, ЭД-приборы могут быть использованы в качестве ваттметров, измеряющих мощность, т. к. отклонение указателя:  .

В цепях переменного тока ваттметры используются для измерения активной мощности.

Постоянная ваттметра определяется по формуле

,

где U _н и I _н – пределы измерения, на которые включены обмотки (напряжения и тока) ваттметра;  _max – максимальное значение по шкале прибора.

Тогда значение мощности P = C_w, где  – показание ваттметра.

При соответствующих включениях ЭД-приборы можно использовать в качестве амперметров и вольтметров. Электродинамические амперметры и вольтметры имеют неравномерную шкалу. Приборы этой системы пригодны для измерений в цепях как переменного так и постоянного тока.

В ЭД-приборах измеряемые токи возбуждают относительно слабое магнитное поле, поэтому собственное потребление энергии прибором и чувствительность к влиянию внешних магнитных полей относительно велики. Для борьбы с этим явлением применяют магнитные экраны, что усложняет конструкцию.

Эти приборы (особенно амперметры) не допускают сколько-нибудь значительные перегрузки. Кроме того, они достаточно дорогие. Однако точность этих приборов может быть высокой – класса 0,2 и даже 0,1. Однако при их применении в цепях переменного тока, они имеют ограниченный частотный диапазон.

5.3.4. Индукционные приборы

Индукционный измерительный механизм состоит из одного или нескольких неподвижных электромагнитов и подвижной части, выполненной в виде алюминиевого диска. Переменные магнитные потоки, направленные перпендикулярно плоскости диска, пронизывая последний, индуктируют в нем вихревые токи.

Взаимодействие потоков электромагнитов с токами в диске создает вращающий момент, вызывающий перемещение подвижной части. Электромагниты возбуждаются измеряемыми переменными токами. Значение вращающего момента зависит от значений токов в электромагнитах и угла сдвига фаз между ними.

Тормозной момент создается с помощью постоянного магнита, который охватывает край диска. При вращении диск пересекает магнитные линии и по закону Ленца в нем наводятся вихревые токи, стремящиеся препятствовать движению диска. Таким образом, тормозной момент пропорционален скорости вращения диска.

Индукционные приборы применяются для измерения мощности и энергии в цепях переменного тока.

Эти приборы имеют высокую точность и чувствительность. Недостатком их является довольно высокая стоимость и сложность конструкции.

Активную энергию в цепях переменного тока измеряют индукционными счетчиками, включаемыми в цепь по тем же схемам, что и ваттметры.

W = C n ,

где W – активная энергия; C – постоянная счетчика, равная активной энергии, приходящейся на один оборот диска ( C = Pt/n ); n – число оборотов диска за промежуток времени t.

Активная энергия в системах энергоснабжения измеряется с помощью двух- и трехэлементных счетчиков, включенных через измерительные трансформаторы тока и напряжения.

Реактивную энергию измеряют специальными индукционными счетчиками реактивной энергии.

+0

5.4. Мостовые и компенсационные методы измерений

Мостовые и компенсационные методы измерения относятся к методам сравнения. В этих методах измеряемая величина сравнивается с образцовой мерой. Техника измерения сложнее, чем с помощью приборов прямых измерений, но точность значительно выше.