37. Электродинамические Измерительные механизмы.

Электродинамический ИМ  состоит из  системы неподвижных и подвижных катушек (рамок), стойки, упругих элементов, успокоителя, отсчетного устройства, средств магнитной защиты. Катушки выполняют круглыми или прямоугольными. Круглые катушки дают, по сравнению с прямоугольными,  увеличение  чувстви­тельности на 15—20%. Приборы с прямоугольными катушками  имеют меньшие  размеры прибора по вертикали.

Неподвижные катушки обычно выполняют из двух половин (секций) 1 (рис. 3.15). При этом, изменяя расстояние между катушками, можно менять конфигурацию магнитного поля. Подвижные   катушки 2 размещают внутри неподвижных. На оси подвижной катушки закрепляется стрелка 3. Вращающий    момент  создается   при    взаимодействии  магнитного поля,   создаваемого током  I₁, проходящим по катушке  1,  и  магнитным полем, создаваемым  током I₂, проходящим через катушку 2.   Электромагнитная   энергия W_e двух контуров с токами

,                 (3.22)

где L₁, L₂- индуктивность неподвижной и подвижной  катушек; M_1,2 - взаимная индуктивность катушек.

                         Рис. 3.15.

          Так как индуктивность катушек не зависит от угла поворота, поэтому вращающий момент, действующий на подвижную катушку 2

.                    (3.23)

          При механическом создании противодействующего момента угол отклонения подвижной может быть определен по формуле

.                      (3.24)

          При протекании по катушкам переменных токов сдвинутых по фазе на угол  :

     и   .              (3.25)

Мгновенное значение вращающего момента

.                       (3.26)

Так как подвижная часть ИМ реагирует на среднее значение М_ВР равное

,               (2.27)

где I₁ и I₂ - действующие значения токов; y -  угол  сдвига фаз  между векторами токов I₁ и I₂.

          Угол отклонения подвижной части равен

.              (2.28)

       В электродинамических логометрических измерительных механизмах противодействующий момент создается электрическим способом. Подвижная часть такого механизма состоит из двух 2 и 3 (рис. 3.16) жестко закрепленных между собой под определенным углом g катушек.

         

                                      

Рис. 3.16.

В данных механизмах создается два момента М₁ и М₂.

;      , (3.29)

где I – ток в катушке 1; I₁ и I₂ - токи  в катушках 2 и 3.

          При М₁ = М₂ получим выражение

,                (3.30)

из которого следует, что угол отклонения подвижной части зависит от отношения токов I₁/I₂.

Погрешности электродинамических приборов.

Температурная погрешность g_t возникает  вследствие изменения сопротивления обмоток рамок (катушек) и изменения упругих свойств растяжек или пружинок при изменении температуры. Для компенсации температурной погрешности применяют специальные схемы. На рис. 3.17 приведена последовательно-параллельная схема  компенсации температурной погрешности, которая   позволяет снизить температурную  погрешность  многопредельного электродинамического   ваттметра  до g_t £ 0,1 %.

 

           

Рис. 3.17.

Все сопротивления, кроме R₀, выполнены из манганина (α_R = 0).

,                  (3.31)

где R_Дi – добавочное сопротивление на данном пределе измерения;

;                   .

Частотная погрешность обусловлена зависимостью полного сопротивления катушек от частоты, изменением  фазовых соотношений электродинамического прибора (угловая погрешность), взаимной индуктивностью катушек. Погрешность от изменения сопротивления мала, и ей можно пренебречь. Для уменьшения угловой погрешности в параллельную цепь последовательно с обмоткой рамки может быть включен конденсатор (рис. 3.17) С @ L₀ /R₁ (L₀ и R₁ – индуктивность  и  сопротивление  подвижной  катушки). Погрешность от взаимной индуктивности может быть уменьшена при компенсации угловой погрешности.

Кроме рассмотренных температурной и частотной погреш­ностей, электродинамическим приборам  присущи также погреш­ности от влияния внешнего магнитного поля и электростатичес­кого взаимодействия. Для их компенсации применяют методы магнитной защиты и электростатическое экранирование.