Электродинамические приборы можно использовать как амперметры, вольтметры и ваттметры в цепях постоянного и переменного токов

Противодействующий момент создается двумя пружинами, по кото­рым осуществляется и подвод тока к подвижной катушке. Подбирая формы катушек и их расположение, можно получить почти линейную шкалу вольтметров и амперметров, начиная с 20% верхней границы измерения.

Используя электродинамический прибор как амперметр, катушки включают параллельно, так как подвод большого тока к подвижной катушке через пружины ограничен. Обе обмотки включаются через до­полнительные резисторы.

При измерении напряжения обмотки включаются последовательно друг с другом и также с дополнительным резистором.

Если прибор используется как ваттметр, то неподвижную обмотку включают последовательно, а подвижную с дополнительным резисто­ром — параллельно нагрузке. Угол отклонения стрелки пропорциона­лен мощности нагрузки, поэтому шкала ваттметров электродинамичес­кой системы всегда равномерная. Направление отклонения подвижной части зависит от относительного направления тока в катушках. Поэто­му зажимы токовой обмотки и обмотки напряжения, которые включа­ются на источник питания, обозначаются звездой. Эти зажимы называ­ются генераторными.

Приборы электродинамической системы имеют приемущества пе­ред приборами других систем:

а) очень высокую точность (классы 0,1; 0,2; 0,5);

б) возможность использования в цепях постоянного и переменного тока.

Высокая точность этих приборов обусловлена тем, что магнитные потоки замыкаются по воздуху, а не в ферромагнитных сердечниках, т. е. исключаются влияние и погрешности явления гистерезиса, вихревых токов и др. Поэтому приборы электродинамической системы в виде пе­реносных широко применяются в точных лабораторных исследованиях.

Основными недостатками приборов электродинамической систе­мы считают:

а) зависимость показания от влияния внешних магнитных полей из-за слабого собственного магнитного поля;

б) слабую перегрузочную способность вследствие ограничения то-коподвода к подвижной катушке;

в) значительную потребляемую мощность;

г) незначительный вращающий момент.

Для уменьшения влияния внешних магнитных полей и с целью уве­личения вращающего момента в приборах ферродинамической системы применяется ферромагнитный сердечник. Неподвижная катушка этих приборов расположена на стальном магнитопроводе. Прибор со­здаст мощный магнитный поток, который защищает его от влияния вне­шних полей и повышает вращающий момент.

Измерительные приборы ферродинамичеекой системы имеют срав­нительно низкую точность измерения и ограниченный диапазон час­тот. Приборы этой системы используют в основном как щитовые в це­пях переменного тока. Большой вращающий момент дает возможность использовать ферродинамические системы в самопишущих приборах в цепях с частотой от 10 до 1500 Гц.

14.2.4. Принципиально приборы индукционные системы сможем можно сделать любого назначения (амперметры, вольтметры, ваттметры и т. п.). Но самое большое распространение получили индукционные счетчики электрической энергии.

Индукционный счетчик — это маленький двигатель переменного тока. Принцип действия основывается на взаимодействии вращающе­гося (или бегущего) магнитного поля с вихревыми токами в подвижной части прибора.

Бегущее поле создается двумя магнитными потоками, которые сдви­нуты по фазе на некоторый угол. Эти потоки создаются двумя электро­магнитами. Обмотка одного электромагнита (с большим количеством витков) включена параллельно нагрузке. Обмотка второго имеет малое количество витков и включается последовательно с нагрузкой, т. е. один поток пропорционален напряжению, а второй —току нагрузки. Создает­ся вращающий момент, пропорциональный мощности переменного тока,

Противодействующий момент создается постоянным магнитом, в по­ле которого вращается подвижная часть — алюминиевый диск. В резуль­тате взаимодействия постоянного магнитного потока с вихревыми тока­ми создастся тормозящий момент М_t. При постоянной частоте вращения

а

где W —энергия, потребляемая нагрузкой,

n — количество оборотов счетчика,

с — постоянный коэффициент (постоянная счетчика показывает ко­личество киловатт-часов электроэнергии, соответствующее одному обо­роту диска).

Приемуществами приборов индукционной системы можно считать:

а) сравнительно большой вращающий момент;

б) устойчивость к значительным перегрузкам (по току до 300%);

в) независимость от внешних магнитных полей.

Стоит отметить, что счетчики индукционной системы используют для переменного тока лишь одной частоты. Показания приборов этой системы в значительной степени зависят от температуры окружающей среды.

Вообще счетчики индукционной системы очень надежны в эксплуа­тации. Они выпускаются промышленностью классов 1,0; 2,0; 2,5 (счет­чики активной энергии) и 2,0; 3,0 (счетчики реактивной энергии). Бы­вают счетчики однофазные и трехфазные.

Для расширения пределов измерения энергии переменного тока по.. напряжению и току используют измерительные трансформаторы напря­жения и тока.

14.2..5. Измерительный механизм прибора электростатической системы состоит из металлических изолированных пластин. Под дей­ствием потенциала подвижная пластина отклоняется, т. е. создается вра­щающий момент

пропорциональный квадрату постоянного напряжения, или квадрату действующего значения синусоидального напряжения.

Подбором формы и размеров пластин можно получить равномер­ную шкалу.

Приборы электростатической системы используются только как вольтметры постоянного и переменного напряжения.

Приемуществами электростатических вольтметров можно считать:

а) малое собственное потребление электрической энергии;

б) нечувствительность к внешним магнитным полям и колебаниям температуры;

в) возможность измерять высокие напряжения без применения из­мерительных трансформаторов напряжения.

К недостаткам приборов этой системы можно отнести сравнитель­но низкую чувствительность приборов.

Для расширения пределов измерения электростатическими вольт­метрами применяют емкостные и резистивные делители напряжения.

14.2.6. Цифровые приборы измеряют значения непрерывной элект­рической величины в отдельные моменты времени. Результат измере­ния выдается в цифровой форме.

Промышленность изготовляет цифровые вольтметры постоянного напряжения от 1 мкВ до 1000 В. Благодаря применению калиброван­ных шунтов эти приборы можно использовать как цифровые ампермет­ры до 7500 А, а также как вольтметры переменного напряжения, часто­томеры, омметры и др.

Эти приборы имеют очень большую точность измерения (погреш­ности от 0,1 до 1%), большое быстродействие, широкий диапазон из­мерений. Цифровые приборы можно коммутировать с вычислительны­ми машинами.

К недостаткам цифровых приборов нужно отнести их высокую стоимость и относительную сложность.

Дата добавления: 2014-01-15