Приборы электродинамической системы
Приборы электродинамической системы основаны на принципе механического взаимодействия проводников, по которым протекает ток.
Устройство прибора поясняется рис. 11.5. Катушка 2 неподвижна, катушка 3 помещается на оси и может поворачиваться вместе с закрепленной на ней стрелкой. Ток к подвижной катушке подводится с помощью пружинок 1, которые одновременно служат для создания противодействующего момента. Успокоение подвижной системы осуществляется воздушным демпфером 4.
Амперметры и вольтметры электродинамической системы имеют квадратичную шкалу.
Широко распространены электродинамические ваттметры — приборы для измерения электрической мощности в цепях постоянного и переменного токов. Электродинамические ваттметры имеют равномерную шкалу.
Основное достоинство приборов электродинамической системы — большая точность измерений в цепях переменного тока. К недостаткам этих приборов следует отнести значительное собственное потребление энергии и подверженность воздействию внешних магнитных нолей.
Разновидностью приборов электродинамической системы являются ферродинамические приборы, у которых для повышения величины вращающего момента магнитный поток неподвижной катушки создается в специальном магнитопро- воде.
Конструкция ферродинамического прибора напоминает конструкцию прибора магнитоэлектрической системы, у которого постоянный магнит заменен электромагнитом. Для уменьшения потерь на вихревые токи магнитопровод ферродинамического прибора изготовляют из тонких листов электротехнической стали или прессуют из ферромагнитного порошка с электроизоляционным наполнителем.
Ферромагнитный сердечник вносит дополнительные погрешности в измерения, однако применение высококачественных материалов и совершенной технологии изготовления позволяет получить ферродинамические ваттметры класса точности 0,2.
Существенным недостатком приборов ферродинамичес- кой системы является зависимость их параметров от частоты измеряемого тока.
Карточка № 11.7 (127) Приборы электродинамической системы
Па чем основан принцип действия приборов электроди- намической системы?
На взаимодействии магнитного поля катушки и ферромагнитного сердечника
На взаимодействии проводников, по которым протекает ток
На взаимодействии постоянного магнита и рамки, по которой протекает ток
Укажите основные детали прибора электродинамической системы (без кото- рых работа прибора невозможна).
Подвижная катушка, стрелка, пружина, демпфер
Неподвижная катушка, подвижная катушка, пружина, стрелка
Подвижная катушка, неподвижная катушка, пружина, демпфер
Можно ли каркас подвижной рамки прибора с воздушным демпфером сделать пластмассовым?
Амперметры и вольтметры электродинамической и ферродинамической систем
Наиболее простая измерительная цепь у измерителя тока — миллиамперметра электродинамической системы, изображенного на рис. 5.8, а. Весь измеряемый ток проходит через неподвижную 1 и подвижную 2 катушки, соединенные последовательно.
У амперметров на токи от 0,5 А и выше катушки соединяются параллельно (рис. 5.8, б). Сопротивления параллельных цепей подобраны так, чтобы ток /2 не превышал допустимого значения.
Рис. 5.8. Принципиальные схемы электродинамических амперметров
Для создания двухпредельного амперметра неподвижная катушка делается из двух одинаковых секций, переключая которые с последовательного соединения на параллельное, получают пределы измерения с соотношением токов 1 : 4.
У электродинамических вольтметров неподвижная и подвижная катушки соединены последовательно вместе с добавочным резистором (рис. 5.9).
Рис. 5.9. Схема электродинамического вольтметра
Секционированием добавочного резистора можно получить разные пределы измерения.
Для получения шкалы, близкой к равномерной, у амперметров и вольтметров размеры подвижной катушки выбирают так, чтобы подвижная катушка находилась в практически однородном магнитном поле. В результате удается в амперметрах и вольтметрах электродинамической системы получить приблизительно равномерную шкалу, за исключением ее начальной части.
На показания электродинамических амперметров и вольтметров оказывают влияние внешние магнитные поля, температура окружающей среды и частота тока.
В амперметрах с последовательным соединением катушек изменения их сопротивления при изменении температуры не влияют на показания, но имеющая при этом место некоторая температурная погрешность обусловлена изменением упругих свойств спиральных пружин или растяжек.
В амперметрах, имеющих параллельно соединенные катушки, из-за неодинакового изменения сопротивлений ветвей может возникнуть температурная погрешность за счет перераспределения токов /, и /2 в параллельных ветвях. Для компенсации температурной погрешности путем подбора добавочных резисторов из манганина и меди делают равными температурные коэффициенты параллельных ветвей.
На показания амперметров с последовательной схемой соединения катушек влияние частоты невелико, и проявляется оно, начиная с сотен герц.
В амперметрах с параллельным соединением катушек из-за разного соотношения активных и реактивных сопротивлений ветвей и влияния взаимной индуктивности между катушками появляется частотная погрешность. Для уменьшения частотной погрешности с помощью и Яд2 (рис. 5.8, б) делают одинаковыми постоянные времени параллельных цепей, т. е. Ьх/Ях = = Ь2/Я2, где Ьх, и Ь2 — индуктивности, а /?, и Я2 — активные составляющие полных сопротивлений параллельных цепей.
В вольтметрах электродинамической системы температурная погрешность обусловлена изменением сопротивлений катушек и упругости пружин и растяжек. Поэтому температурная погрешность, обусловленная изменением сопротивлений катушек, тем меньше, чем больше сопротивление добавочного резистора из манганина по сравнению с сопротивлением катушек.
Изменение частоты вызывает изменение реактивной составляющей полного сопротивления цепи вольтметра и создает частотную погрешность. Для компенсации этой погрешности часть добавочного сопротивления шунтируется конденсатором с емкостью С (рис. 5.9).
В ферродинамических приборах температурная погрешность обусловлена теми же причинами, что и в электродинамических, а также изменениями потерь в магнитопроводе.
Влияние изменения частоты на ферродинамические приборы больше, чем на электродинамические, из-за большей индуктивности катушек. Компенсация частотной погрешности осуществляется подключением конденсатора, как и в схеме на рис. 5.9.