4.3. Електродинамічні прилади

Це прилади, в яких обертаючий момент створюється за рахунок взаємодії магнітних полів нерухомої і рухомої котушок зі струмами (рис. 4.7).

На рис. 4.7 показані будова і зовнішній вигляд електродинамічного вимірювального механізму. На рисунку позначені: 1 - нерухома котушка з товстого дроту з малою кількістю витків;

42

Подпись: 2 - рухома котушка з тонкого дроту з великою кількістю витків.

Нерухома котушка 1 зазвичай складається із двох однакових частин, розділених повітряним проміжком. Нерухома котушка виготовляється з товстого дроту, намотаного на ізоляційний каркас. Рухома котушка 2 виконується безкаркасною з мідного або алюмінієвого дроту. Для введення обмотки рухомої котушки в коло вимірюваного струму використовують спіральні пружинки (як показано на рис. 4.7) або розтяжки.

Власне магнітне поле електродинамічного вимірювального механізму невелике, тому для захисту від впливу зовнішніх полів використовують екранування (вимірювальний механізм розташовують всередині одного або двох екранів з феромагнітного матеріалу) або астазування (використовується астатичний вимірювальний механізм, що складається із двох пар котушок, причому магнітні поля нерухомих котушок спрямовані взаємно протилежно).

Принцип дії

При протіканні струму i1 по нерухомій котушці створюється магнітний потік, що взаємодіє зі струмом рухомої котушки. При протіканні струму i2 через рухому котушку в ній виникає електромагнітна сила, що діє на кожний її виток. Сили, що виникли, прагнуть повернути рухому котушку, а разом з нею й стрілку приладу так, щоб магнітні потоки рухомої й нерухомої котушок збігалися. Для заспокоєння рухомої частини використовують повітряні або магнітоіндукційні заспокоювачі.

Рівняння шкали для постійного струму

де М12 - взаємна індукція між нерухомою і рухомою котушками; /1 і /2 - струми відповідно нерухомої і рухомої котушок.

Рівняння шкали для змінного струму

де у - кут зсуву між струмами нерухомої та рухомої котушок.

У колах змінного струму обертаючий момент електродинамічного механізму залежить від миттєвих або діючих значень.

Електродинамічними приладами можна вимірювати струми, напруги й потужності в колах змінного і постійного струму.

1. Вимірювання струму

При вимірюваннях малих струмів (до 0,5 А) котушки включаються послідовно (рис. 4.8, а), при цьому /1=/2.

При вимірюваннях великих струмів (більше 0,5 А) котушки включаються паралельно (рис. 4.8, б). У кола котушок включаються такі додаткові резистори, щоб кут зсуву фаз між струмами в котушках дорівнював нулю. У цьому випадку струм у кожній котушці пропорційний загальному струму в колі.


Рівняння шкали

2. Вимірювання напруги

В електродинамічних вольтметрах нерухома і рухома котушки з'єднані послідовно разом з додатковим резистором (рис. 4.9). Секціонуванням додаткового резистора можна одержати різні межі вимірювання.


Рівняння шкали

(4.9)

де SV - чутливість вольтметра напрузі. 3. Вимірювання потужності

Початки намоток котушок (генераторні затискачі) з'єднують між собою і включаються з боку живлення, при цьому нерухома котушка включається послідовно з навантаженням, а рухома - паралельно (рис. 4.10). Для обмеження струму рухомої котушки послідовно з нею включається додатковий резистор.


Рівняння шкали в колі постійного струму

Рівняння шкали в колі змінного струму a = SP ■ P ■ cosj, (4.11)

де ф - кут зсуву між струмом нерухомої котушки і напругою рухомої котушки.

Переваги

Працюють у колах змінного і постійного струму.

Висока точність вимірювань у колах постійного струму.

Рівномірність шкали при вимірюванні потужності.

Можливість використання для обліку електроенергії в колах постійного струму.

Вимірювання активної й реактивної потужності в колах змінного струму.

Недоліки

Нерівномірність шкали при вимірюваннях струму і потужності.

Велике власне споживання потужності.

Незахищеність від зовнішніх магнітних полів.

Залежність показників приладів від частоти струму й температури навколишнього середовища.

Обмеженість меж вимірювань за струмом і напругою через близьке розташування котушок.

Зазначені властивості електродинамічних механізмів дозволяють на їх основі випускати лабораторні багатограничні прилади високих класів точності (0,5; 0,2; 0,1) для вимірювань на постійному і змінному струмі. Випускаються міліамперметри та амперметри з межами від 1 мА до 10 А на частоти до 10 кГц, багатограничні вольтметри з межами від 1,5 до 600 В на частоти до 5 кГц, багатограничні однофазні ватметри з межами за струмом від 25 мА до 10 А і за напругою від 15 до 600 В.

Електродинамічний логометр

Пристрій електродинамічного логометра показаний на рис. 4.11.

Прилад має дві рухомі й дві нерухомі котушки. Рухомі котушки закріплені на одній осі та живляться через тонкі стрічки, що не створюють протидіючого моменту. При роботі логометра нерухомі котушки включаються послідовно в коло з навантаженням, рухомі котушки включаються паралельно навантаженню, але послідовно з додатковими опорами (рис. 4.11). При взаємодії струму нерухомих котушок IH зі струмами рухомих котушок I1 і I2 створюються два обертаючі моменти М1 і М2.

Котушки приладу розташовують так, що при певному напрямку струмів І1 і І2 напрямки моментів Мх і М2 протилежні. Тому рухома система приладу відхиляється разом зі стрілкою вбік дії більшого обертаючого моменту доти, доки моменти не врівноважаться.


Електродинамічні логометри застосовуються при виготовленні щитових і переносних фазометрів і частотомірів промислової частоти.


Авторы: 239 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 268 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я