4.6.2. Области применения, достоинства и недостатки
Ферродинамические измерительные механизмы применяются в амперметрах, вольтметрах, ваттметрах, частотомерах и фазометрах. Ферродинамические приборы выпускаются классов точности не выше 0,2; 0,5. Они широко используются в качестве щитовых приборов (амперметров), амперметров и вольтметров промышленной частоты, но наиболее характерными являются ваттметры [6].
Достоинствами ферродинамических измерительных механизмов являются: большой вращающий момент; возможность использовать их как на постоянном, так и на переменном токах; малое влияние внешних магнитных полей; стабильность параметров при механических воздействиях; меньшее, чем у электродинамических, собственное потребление мощности [2].
К основным недостаткам ферродинамических механизмов относятся: невысокая точность, влияние изменений частоты входного сигнала, влияние температуры на угол отклонения подвижной части.
4.6.3. Погрешности ферродинамических приборов
Основными погрешностями являются температурная и частотная погрешности, погрешность от нелинейности кривой намагничивания, погрешность от электромагнитного взаимодействия.
Температурная погрешность возникает вследствие изменения сопротивления катушек, упругих свойств пружинок или растяжек и изменение характеристик материала магнитопровода. Уменьшение этой погрешности достигается различными схемными решениями, например, применением последовательно-параллельных схем компенсации температурной погрешности.
Частотная погрешность возникает вследствие различия фазовых соотношений в приборе и измерительной цепи. Для компенсации частотной погрешности применяются, как и для температурной погрешности, различные компенсационные схемы.
Так как кривая намагничивания ферромагнитного материала магнитопровода нелинейная, возникает непропорциональность между током, проходящим по неподвижной катушке, и создаваемым им магнитным потоком. Эта непропорциональность приводит к появлению погрешности прибора. Снизить данную погрешность можно выбором рабочего участка кривой намагничивания материала магнитопровода.
Погрешность от электромагнитного взаимодействия характерна для ферродинамических ваттметров и обусловлена асимметрией воздушного зазора. При прохождении тока по подвижной катушке и разомкнутой цепи неподвижной, подвижная катушка из-за электромагнитного взаимодействия отклоняется от нулевого положения. Данная погрешность уменьшается тщательной регулировкой измерительного механизма [6].
4.7. Электростатические приборы
4.7.1. Устройство и принцип действия электростатического им
В основе электростатического прибора лежит электростатический измерительный механизм, состоящий из системы подвижных и неподвижных электродов, образующих электрическую емкость. В электростатических измерительных механизмах вращающий момент возникает в результате взаимодействия двух систем заряженных проводников, одна из которых является подвижной [8]. В данном механизме перемещение подвижной части приводит к изменению емкости системы. В настоящее время практическое применение нашли два вида измерительных механизмов: в первом изменяется активная площадь электродов (данная конструкция применяется в основном в вольтметрах на низкие напряжения), во втором - расстояние между электродами (эта конструкция используется в киловольтметрах). На рис. 4.12 показан механизм с изменением активной площади электродов. Неподвижная часть ИМ состоит из одной или более камер 1, в воздушные зазоры которых свободно входят тонкие пластины 2 подвижной части. Подвижные пластины закреплены на оси 3 вместе со стрелкой 4. При подключении напряжения к электродам 1 и 2 под действием электростатических сил, подвижные пластины 2 втягиваются в воздушные зазоры камер 1. При этом стрелка перемешается по шкале. Угол поворота подвижной
4
части находится 
из равенства вра-
3
щающего и противодействующего
2
моментов, возникающих в
измери-
тельном механизме.
Постоянное
1 напряжение U,
приложенное к элек-
тродам 1 и 2, создает
вращающий
момент
МВР= (U2/2) (dC/d). (4.20)
Рис. 4.12
Если противодействующий момент создается при помощи упругих элементов, то для установившегося равновесия можно записать уравнение преобразования электростатического измерительного механизма в виде
= [U2/ (2W)](dC/d), (4.21)
где С - емкость между пластинами; U - измеряемое напряжение.
Из (4.21) следует, что угол отклонения подвижной части не зависит от полярности приложенного напряжения. В случае переменного напряжения угол отклонения подвижной части пропорционален квадрату действующего значения напряжения и выражается формулой (4.21).