20. Системы аналоговых приборов.
21. Магнитоэлектрические приборы. Устройство и уравнение шкалы.
,
где I
сила тока протекающего по виткам катушки.
Если включить последовательно с таким
амперметром сопротивление и подключить
его параллельно нагрузке,
то
ток протекающий через амперметр найдётся
как напряжение на двух параллельных
ветвях.
22. Приборы электромагнитной и электростатических систем.
Перечисленные АЭиП работают на принципах, которые следует из уравнения Лагранжа.
(1)
Вращающий
момент пропорционален производной
электромагнитной энергии по угловой
координате. Электромагнитная энергия
в общем виде:
,
где
-
Индуктивная энергия катушки, сосредоточенная
в её магнитном поле.
-
Энергия электрического поля – энергия
заряженного конденсатора, сосредоточенная
в его электрическом поле.
-
Энергия магнитного взаимодействия двух
катушек по которым протекают электрические
токи. Взаимоиндуктивная энергия.
~
;
~
;
~
(
-фаза
сдвига между токами)
Три
указанных вида электромагнитной энергии
определяют принципы действия
электромагнитной, электростатической
и электродинамической систем. Причём
у всех АЭиП противовращающий момент
создаётся упругой силой спиральной
пружинки, причём величина пропорциональна
углу закручивания
(2)
Подставляя
(1) и (2) в условия равновесия подвижной
части для каждой из перечисленных (
)
систем получим уравнение сигнала
(зависимость угла поворота от измеряемой
электрической величины).
Состоит из неподвижной катушки, по которой протекает переменный ток, создается переменное магнитное поле и переменный магнитный поток.
Имеется
ферромагнитный сердечник, через который
проходит ось и жестко с ним связанная
стрелка. Ось эксцентрична. При
намагничивании сердечник стремиться
расположиться так чтобы его пронизывало
как можно больше силовых линий магнитного
поля и поэтому втягивается внутрь
катушки, где плотность силовых линий
больше. Работа поворота подвижной части
осуществляется за счёт энергии магнитного
поля катушки, поэтому уравнение его
шкалы запишется как:
.
+ К достоинствам данной системы относится её простота и низкая стоимость.
– Нелинейность
шкалы из-за квадратичной зависимости
(
).
Малая чувствительность и недостаточная
точность (Класс точности 1,5).
Применяются только в качестве вольтметров, а именно в качестве высоковольтных вольтметров.
Вращающий
момент определяется энергией эл. поля
поэтому уравнение шкалы такого прибора
.
Применяется только в цепях постоянного
тока, для использования его в цепях
переменного тока, нужно сперва выпрямить
пер. наложение в пульсирующие.
23. Работа электродинамического ваттметра.
Зависимость
вращающего момента электродинамического
АЭиП от электрических величин позволяет
использовать его для измерения активной
мощности нагрузки, поскольку формула
активной мощности поглощаемой нагрузки
имеет вид.
,
гдеU
и I
– действующее значение напряжения и
силы тока нагрузки, а
её
коэффициент мощности, и представляет
собойcos
угла фазового сдвига между током и
напряжением на нагрузке. Коэффициент
мощности максимально равен 1. для чисто
активной нагрузки, где
и равен 0 для чисто реактивной нагрузки
(конденсатор, катушка индуктивности)
Теоретически
реактивный элемент не потребляет
энергии, хотя некоторые нагревания
некоторых элементов при протекании
через него тока все равно происходят.
(Часть тока переходит в тепловую энергию)
Это можно объяснить тем, что реактивный
элемент как бы содержит в себе некоторое
малое активное сопротивление, на котором
и происходит преобразование электрической
энергии в тепловую – это сопротивление
потерь реактивного элемента, т.е. реальная
схема конденсатора должна содержать:
Для
катушки индуктивности
представляет
собой активное сопротивление её провода
.
Формула активной мощностиP
может быть реализована электродинамическим
прибором при соответствующем подключении
его катушек к нагрузке. Следовательно,
соответствующее обозначение
прибора электродинамической системы.
Могут работать как с постоянным, так и с переменным токами.
+ электродинамические АЭиП получили широкое применение, поскольку могут работать как в цепях переменного так и в цепях постоянного тока, кроме того соответствующим подключением катушек эти приборы можно использовать как амперметр, вольтметр и ваттметр. По сравнению с электромагнитными обладают более высокой чувствительностью и вносят меньшую погрешность в измерения соответствующей измеряемой величины. Именно эти приборы наряду с магнитоэлектрическими могут использоваться как прецизионные (0,05-0,1-0,2).