И ферродинамические приборы

ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЕ

Общие сведения. Электродинамические (ферродинамические) приборы состоят из электродинамического (ферродинамического) измерительного механизма с отсчетным устройством и измерительной цепи. Эти приборы применяют для измерения постоянных и переменных токов и напряжений, мощности в цепях постоянного и переменного тока, угла фазового сдвига между переменными токами и напряжениями. Электродинамические приборы являются наиболее точными электромеханическими приборами для цепей переменного тока.

Измерительный механизм. Вращающий момент в электрода намических и ферродинамических измерительных механизмах возникает в результате взаимодействия магнитных полей непо­движных и подвижной катушек с токами.

Электродинамический измерительный механизм (рис. 5-15) имеет две последовательно соединенные неподвижные катушки 1, разделенные воздушным зазором, и подвижную катушку 2. Ток к подвижной катушке подводится через пружинки, создающие противодействующий момент.

Успокоение создается воздушным или магнитоиндукционным успокоителем.

При протекании токов в обмотках катушек измерительного механизма возникает момент, поворачивающий подвижную часть. Электромагнитная энергия двух катушек с токами

где L₁ и L₂ — индуктивности неподвижных и подвижной катушек; M_{1, 2} — взаимная индуктивность неподвижных и подвижной ка­тушек; i₁ и i₂ — токи в неподвижных и подвижной катушках. Так как индуктивности L₁ и L₂ не зависят от угла поворота подвижной части, то мгновенный вращающий момент

Рис. 5-15. Устройство электро- Рис. 5-15. Конструкция

динами­ческого измерительного ферродинамических механизмов

механизма а) однокатушечного

б) двухкатушечного

При постоянных токах I₁ и I₂ в катушках вращающий момент

Если токи , то мгновенный вращающий момент

Как видно, вращающий момент имеет постоянную и гармони­ческую составляющие. Отклонение подвижной части обычно при­меняемого электродинамического измерительного механизма при работе его в цепи переменного тока промышленной и более высо­кой частоты определяется постоянной составляющей момента

(5-20)

где I₁ и I₂ — действующие значения токов i₁ и i₂ соответственно. При несинусоидальных токах, содержащих в общем случае постоянные составляющие, средний вращающий момент опреде­ляется суммой слагаемых, содержащих произведения действу­ющих токов одной частоты, т. е.

где I₀₁ и I₀₂ — постоянные составляющие токов в катушках; I₁₁, I₂₁, … — гармонические составляющие действующих токов через неподвижные катушки;

I₁₂, I₂₂,...— гармонические составляющие действующих токов через подвижную катушку; ψ₁, ψ₂,...— углы фазовых сдвигов между соответствующими гармоническими со­ставляющими токов в подвижной и неподвижных катушках.

Если противодействующий момент создается упругими эле­ментами, то при постоянных токах угол отклонения подвиж­ной части

где W — удельный противодействующий момент.

При переменных токах

где ψ — угол фазового сдвига между токами в неподвижных и подвижных катушках.

В электродинамических логометрических механизмах по­движная часть состоит из двух жестко скрепленных между собой под определенным углом подвижных катушек, находящихся в по­ле неподвижных катушек. Токи к подвижным катушкам подводят с помощью безмоментных токоподводов. Анализ работы механиз­ма показывает, что угол отклонения подвижной части определя­ется отношением токов через подвижные катушки и зависит от фазовых сдвигов этих токов относительно тока через неподвиж­ную катушку.

На работу электродинамических измерительных механизмов сильное влияние оказывают внешние магнитные поля, так как собственное поле механизма невелико. Для защиты от внешних магнитных полей применяют магнитное экранирование. Иногда применяют так называемые астатические измерительные меха­низмы, на которые внешние поля действуют значительно слабее.

Особенности электродинамических измерительных механиз­мов придают

электродинамическим приборам определенные по­ложительные свойства. Электродинамические измерительные ме­ханизмы работают как на постоянном, так и на переменном токе (примерно до 10 кГц) с высокой точностью и обладают высокой стабильностью своих свойств.

Однако электродинамические измерительные механизмы име­ют низкую чувствительность по сравнению с магнитоэлектриче­скими механизмами. Поэтому приборы с электродинамическими механизмами обладают большим собственным потреблением мощности. Электродинамические измерительные механизмы име­ют малую перегрузочную способность по току, относительно сложны и дороги.

Ферродинамический измерительный механизм отличается от электродинамического механизма тем, что его неподвижные ка­тушки имеют магнитопровод из магнитомягкого листового мате­риала, позволяющий существенно увеличивать магнитный поток, а следовательно, и вращающий момент. Однако использование ферромагнитного сердечника приводит к появлению погрешно­стей, вызванных его влиянием, например погрешностей от нелинейности кривой намагничивания, от гистерезиса при работе на постоянном токе и т. д. Ферродинамические измерительные меха­низмы мало подвержены влиянию внешних магнитных полей, так как имеют достаточно сильные собственные поля.

Дата добавления: 2014-01-11