Вывод уравнения преобразования. Устройство ферродинамических ИМ

Устройство ферродинамических ИМ

АНАЛОГОВЫЕ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОЙ И ФЕРРОДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМ

Это приборы, принцип действия которых основан на взаимодействии двух магнитных полей подвижной и неподвижной катушек, по которым протекают токи.

Устройство электродинамических ИМ (рис. Маташкин):

1. Две электрически соединенных
неподвижных катушки,
разделенные воздушным зазором

2. Подвижная катушка

3. Указатель

4. Шкала

Подобно электродинамическим ИМ, но неподвижная катушка располагается на сердечнике из ферромагнитного материала, например из листов электротехнической стали. Это делается для увеличения магнитного потока, а следовательно для увеличения вращающего момента. Недостатками таких приборов являются нелинейные свойства магнитопровода, что приводит к увеличению погрешности измерений.

Принцип действия:

К неподвижной катушке подводят ток I1. К подвижной катушке подводят ток I2. В результате взаимодействия магнитных полей в катушках возникает вращающий момент, подвижная катушка начинает вращаться. Связанный с подвижной катушкой указатель отклоняется, показания на шкале изменяются. Противодействующий момент может создаваться механическим путем с помощью пружинки, через которую подводится ток I2 или электрическим путем – тогда подвижных катушек две (такие приборы называются логометрами). Нужная степень успокоения обеспечивается с помощью воздушного или магнитоиндукционного успокоителей.

Возьмем уравнение преобразования энергии в общем виде:

(1)

При протекании токов электромагнитная энергия двух контуров определяется выражением:

, (2)

где L1, L2 – собственные индуктивности неподвижной и подвижной катушек; М12 – взаимная индуктивность катушек; i1,i2 – токи в катушках.

Подставим (2) в (1), тогда:

А) Для постоянных токов:

Б) Для переменных токов , где y - угол сдвига фаз между токами:

, (3)

так как при частотах свыше 10 Гц подвижная часть не успевает реагировать на изменение тока и угол поворота будет определяться средним за период значением вращающего момента.

Упростим выражение (3) не вдаваясь в подробности математики:

, (4)

где I1,I2 – действующие значения токов.

Из уравнения следует, что угол отклонения указателя зависит не только от действующих значений токов в катушках, но и от угла сдвига между этими токами, т.е. на основе ИМ данной системы могут быть созданы не только амперметры и вольтметры, но и ваттметры, а на основе логометра – фазометры и частотомеры.

Дата добавления: 2013-12-12