Електродинамічні вимірювальні прилади

вимірювальні механізми електродинамічних (ЕД) приладів (рис.4.8) використовують принцип взаємодії магнітних потоків двох котушок, по витках яких протікають струми.

Нерухома котушка складається з двох просторово рознесених кільцевих котушок 1 , витки яких з‘єд­нані послідовно, а рухома котушка 2 розміщується всередині нерухомих котушок 1 і закріплюється на осі, що проходить через повітряний зазор між нерухомими котушками 1. По витках нерухомої котушки 1 протікає струм І₁, а струм І₂ до рухомої котушки 2 підводиться через пружинки, які ство­рюють момент протидії обертальному моменту. Заспокоювання рухомої котушки 2 забезпечується

дією повітряного або магнітоіндукційного демпфера.

При протіканні струмів в обмотках котушок вимірювального механізму ЕД приладів виникає обертальний момент, який повертає рухому котушку 2 відносно нерухомої котушки 1. ЕМ енергія системи котушок 1 і 2:

, (4.14)

де L₁ i L₂ - індуктивності нерухомої і рухомої котушок, відповідно; М_1,2 - взаємна індуктивність нерухомої і рухомої котушок; і₁ і і₂ - струми в нерухомій і рухомій котушках, відповідно. Оскільки значення струмів і₁ і і₂ в котушках індуктивностей L₁ i L₂ не залежать від кута повороту рухомої котушки 2 відносно нерухомої котушки 1, то із (4.14) отримаємо такий вираз для миттєвого обертального моменту:

. (4.15)

Якщо струми, що протікають через котушки синусоїдальні, наприклад, і₁ = І_m1Sinwt, та і₂= І_m2Sin(wt-j), то із (4.15) миттєвий обертальний момент буде:

. (4.16)

Як видно із (4.16), обертальний момент утримує в собі постійну та гармонічну складові. Очевидно, саме постійною складовою обертального моменту буде визначатися відхилення рухомої частини ЕД вимірювального приладу при роботі його в колі змінного струму промислової, а тим паче більш високих частот:

(4.17)

тут І₁ та І₂ - діючі (або середньоквадратичні, або ефективні) значення струмів і₁ та і₂, відповідно.

За умови, що момент протидії створюється пружними елементами, то у випадку постійних струмів у обох котушках, кут відхилення рухомої котушки буде визначатися виразом:

, (4.18)

тут k - питома жорсткість пружного елемента.

У випадку протікання змінних струмів через котушки ЕД вимірювального механізму:

, (4.19)

тут j - кут фазового зсуву між струмами, що протікають в рухомій та нерухомій котушках.

До переваг ЕД вимірювальних приладів можна віднести те, що вони можуть працювати як на постійних, так і на змінних струмах (до частот ~ 10 кГц), їм притаманні висока точність вимірювань та висока стабільність їхніх властивостей.

Разом з тим, на роботу ЕД вимірювальних приладів великий вплив мають зовнішні магнітні поля, оскільки власне магнітне поле у вимірювальному механізмі невелике. З цієї причини ЕД прилади потребують магнітного екранування. Порівняно з МЕ вимірювальними механізмами, ЕД механізми мають низьку чутливість, а отже велику потужність власного споживання. Слід ще додати, що ЕД вимірювальні механізми мають малу здатність до перевантажень, є відносно складним, а отже і дорогими.

Додамо, що феродинамічні вимірювальні механізми відрізняються від ЕД лише тим, що їх нерухомі котушки мають магнітопровід із магнітом‘якого тонколистового матеріалу, що дозволяє суттєво збільшити робочий магнітний потік, а відповідно, і обертальний момент, і їх чутливість. Водночас, наявність феромагнітного осердя обумовлює появу додаткових похибок як за рахунок нелінійності кривої намагнічування при роботі на постійному струмі, так і за рахунок гістерезису при роботі на змінному струмі. Разом з тим, феродинамічні вимірювальні прилади менше вразливі від дій зовнішніх магнітних полів, оскільки мають суттєво сильніші власні внутрішні магнітні поля.

Дата добавления: 2014-01-07