Электродинамические приборы

Основой электродинамических приборов является измерительный механизм, в котором вращающий момент создается в результате взаимодействия магнитных полей неподвижной и подвижной катушек с токами (рис. 3.5).

Рис. 3.5. Схематическое устройство электродинамического прибора

Неподвижная катушка 2 состоит из двух секций, разнесенных в пространстве. Это позволяет менять конфигурацию магнитного поля и следовательно характер шкалы прибора. Между секциями размещается ось с подвижной катушкой 1. К обеим катушкам подводятся токи I_x1 и I_x2, которые необходимо измерить.

Электромагнитная энергия системы, состоящей из двух катушек, определяется по известным формулам

W = 0,5 L₁Ix₁ + 0,5L₂Ix₂ + M₁₂ Ix₁ Ix₂ (3.21)

где L₁, L₂ – индуктивности катушек 1 и 2. M₁₂ – взаимная индуктивность между ними. Т. к. L₁ и L₂ не зависят от угла поворота, то из формулы 3.21 получаем

Мв = = Ix₁ Ix₂ (3.22)

Из выражения 3.22 видно, что одновременное изменение направления токов Ix₁ и Ix₂ не приводит к изменению направления момента Мв. Поэтому электродинамические приборы могут применяться для измерений в цепях как постоянного, так и переменного тока. В случае переменного тока вращающий момент определяется по формуле

Мв = = Iск₁ Iск₂ cosφ

Где Iск₁ Iск₂ - среднеквадратические значения измеряемых токов Ix₁ и Ix₂

Из последнего выражения получаем выражение для уравнения шкалы электродинамического прибора

α =Iск₁ Iск₂ cosφ (3.23)

Из выражения 3.23 вытекает, что электродинамические приборы обладают следующими свойствами:

фазочувствительностью, позволяющей на их основе проектировать не только амперметры и вольтметры, но и ваттметры и фазометры;

возможностью сформировать линейную шкалу за счет подбора размера и взаимного расположения катушек.

К достоинствам таких приборов относится также и то, что они являются самыми точными при измерении переменных токов и напряжений на частотах до 20 кГц.

Недостатками электродинамических приборов являются:

небольшая чувствительность, что объясняется слабым собственным электромагнитным полем;

зависимость показаний от внешних электромагнитных полей, что приводит к необходимости экранирования, астазирования и применения ферродинамических измерительных механизмов.

Экранирование – это помещение измерительных механизмов в экранирующие оболочки из специальной электротехнической стали.

Астазирование – это использование в одном измерительном приборе двух измерительных механизмов с общей осью, которые включаются таким образом, что моменты, возникающие за счет внешних магнитных полей, компенсируют друг друга. Моменты же, создаваемые токами в катушках, складываются.

Ферродинамические измерительные механизмы отличаются от обычных тем, что неподвижная катушка имеет сердечник из ферромагнитного материала. Это позволяет повысить чувствительность прибора и уменьшить влияние внешних магнитных полей. Однако это приводит к появлению нелинейных эффектов и снижению точности измерений.

Дата добавления: 2014-01-04