14. Электродинамические амперметры.
I<0.5 A используется последовательное включение катушек.
В
данном случае
;
Если , то шкала квадратичная
Если
При
изменении альфа от 0 до 45 синус увеличивается
, от 45 до 90 синус уменьшается, поэтому
при
шкала приближается к линейной.
При токе больше 0.5 А последовательное соединение катушек не используется, так как такой режим вызывает нагрев токоподводящих пружин. При таком токе используется параллельное соединение и требуется температурная и частотная компенсация.
R1, R2 - элементы температурной компенсации.
L1, L2 - элементы частотной компенсации.
Компенсируется перераспределение тока.
;
Электродинамические амперметры обычно лабораторные и выпускаются на 2 предела измерений, изменение пределов производится включением половины подвижной катушки последовательно или параллельно. Шунты не применяются из-за большого потребления, могут применяться трансформаторы тока.
Электродинамические вольтметры.
Неподвижная и подвижная катушки включаются последовательно друг с другом и с добавочным резистором из манганина.
Отношение Rд и сопротивления катушек (медь) не должно быть меньше величины, заданной классом точности. На малых пределах приходится уменьшать сопротивление катушек, что приводит к увеличению номинального тока. Частотная погрешность компенсируется шунтированием части Rд емкостью. (Правый рисунок с шунтированием, левый - без)
Z – сопротивление цепи.
Электродинамические вольтметры выпускаются на нескольких пределах (зависит от Rд). Для напряжения больше 600В используются измерительные трансформаторы напряжения.
Электромеханические ваттметры.
Наличие двух отдельных цепей позволяет создать такой прибор.
Гамма – угол между U и Iv
Активная
мощность
,
при
=>
Гамма называется угловой погрешностью ваттметра, для компенсации этой погрешности нужно включить емкость, однако резонанс напряжений можно создать только для одной частоты.
* - на схеме – генераторные зажимы; на каждом ваттметре эти зажимы соединяются друг с другом и подключаются в сторону генератора. Электродинамические ваттметры имеют несколько пределов по току и напряжению и снабжаются неименованной шкалой. При этом шкала равномерная.
1
5.
Ферродинамические
приборы.
Условное обозначение
По принципу действия ферродинамические приборы почти электродинамические, но с сердечником из ферромагнитных материалов. Наличие сердечников приводит к значительному увеличению вращающего момента, что позволяет применять эти приборы при тряске, вибрации, ударах (сложных условиях).
Возможная конструкция.
Вращающий момент ферродинамического прибора возникает в результате взаимодействия магнитного поля, создаваемого неподвижной катушкой с подвижной катушкой. В зазоре создается радиальное магнитное поле.
Мгновенное
значение вращающего момента
(2 относится к подвижной катушке)
Пусть
Пси – угол между индукцией и током.
Мгновенное значение вращающего момента имеет две составляющие: постоянную(среднее значение) и гармоническую составляющую второй гармоники.
Из-за инерционности подвижной части.
0 1 q=w/w0
w0=6.28 рад/с
f0=1Гц
Средний
момент
Допущение
То
есть
- угол потерь. Тогда
(только
пружины)
Ферродинамические амперметры, вольтметры и ваттметры имеют такие же схемы включения как и электродинамические.
Амперметры и вольтметры – квадратичная шкала, ваттметры – равномерная.
Ферродинамические приборы имеют температурную и частотную погрешности, а также специфические погрешности, вызываемые наличием сердечников:
Погрешность от нелинейности кривой намагничивания.
Погрешность от потерь в материале магнитопровода.
Погрешность от гистерезиса.
Обычно ограничиваются линейной частью изменения магнитной индукции от тока.
Погрешности 1 и 2 в амперметрах и вольтметрах учитываются при градуировке, в ваттметрах приходится учитывать их непосредственно.
Погрешность от гистерезиса проявляется только в том случае, если измерения или градуировка производятся на постоянном токе.
Класс точности 1.5 – 2.5 (можно 0.5)
Ферродинамические приборы предназначены для работы в цепях переменного тока на номинальной или специфических частотах.
1
6.
Электростатические
приборы. Условное
обозначение
Принцип действия состоит во взаимодействии заряженных пластин.
В
измерительном механизме этих приборов
отклонение подвижной части связано с
изменением емкости
- электрическая
постоянная
- диэлектрическая
проницаемость; S – площадь пластин; d –
расстояние между пластинами.
Возможно два типа электростатических электрических механизмов:
С изменением S (активной)
С изменением d.
Электростатические приборы измеряют только напряжение (реагируют только на напряжение).
Из-за инерционности подвижная часть реагирует только на постоянную сотовляющую.
0 1 q=w/w0
w0=6.28 рад/с
f0=1Гц
(растяжки);
Вывод:
Приборы могут измерять напряжение как переменного, так и постоянного тока.
Шкала наравномерная. Изменяя форму пластин достигают улучшения шкалы на 20-30% шкалы прибора.
Достоинства:
На показания электростатических вольтметров почти не влияют частота, температура и внешние магнитные поля.
Малое собственное потребление (причем на постоянном токе практически нулевое).
Возможность изменять напряжение до 10-100 кВ без применения трансформаторов, добавочных резисторов.
Недостатки:
Малый вращающий момент.
Очень сильно подвержены влиянию внешних электростатических полей. (класс 1.0 – 2.5, улучшить не позволяют электрические поля)
Для уменьшения влияния электростатических полей – экранирование.
Расширение пределов измерения достигается включением добавочного конденсатора или емкостного делителя (на переменном токе).
Cим
-переменная Если С2>>Cим:
На постоянном токе используют резистивные делители
