Тема 6 : Електродинамічні механізми та пристрої.

Електродинамічний механізм (рис.5) складається з нерухомої 4 та рухомої 3 котушок, поршня 2 та камери 1. Рухома котушка може обертатися навколо осі в середині двох секцій нерухомої котушки. При наявності в котушках струмів І₁ та І₂ утворюються електромагнітні сили взаємодії, які намагаються повернути котушку З відносно котушки 4. В результаті утворюється обертовий момент

М _об = к І₁ І₂

Рисунок 5

При синусоїдних струмах i₁ = I_1м sinωt та i₂ =I₂ * sin (ωt – ψ) обертовий момент електродинамічного вимірювального механізму пропорційний діючому значенню струмів в котушках та косинусу кута зсуву фаз між ними. Кут відхилення рухомої частини вимірювального механізму виражається формулою

α = к₁ I₁ I₂ cosφ

Електродинамічні прилади, в яких використовується вище вказані механізми, використовують в колах постійного та змінного струму для вимірювання струму, напруги та потужності. Вони відрізняються високою точністю (клас точності: 0,1; 0,2; та 0,5), незалежності показань від форми кривої струму та напруги.

До недоліків цих пристроїв відносять порівняно низьку чутливість, велике власне споживання потужності (0,5÷15Вт), вплив внутрішніх магнітних полів та обмежений частотний діапазон.

Тема 7: Індукційні механізми та прилади

Індукційний механізм (рис. 6) складається з двох нерухомих магнітопроводів 1 та 2 з обмотками і рухомого алюмінієвого диску 4, укріпленого на осі. Магнітні потоки Ф₁ та Ф₂, утворені синусоїдальними струмами І₁ та І₂, зміщені в просторі. За цих умов утворюється біжуче магнітне поле, під впливом якого диск приводиться до обертання. Магніт 3 призначений для здійснення моменту зупинки. Середнє значення обертового моменту

М_об = кωI₁ I₂ sinφ

Рисунок 6

Вимірювальні пристрої на базі індукційних механізмів використовують головним чином в якості однофазних та трифазних лічильників енергії змінного струму. Лічильники мають класи точності: 1,0; 2,0; та 2,5. Промисловість випускає однофазні лічильники електроенергії на струми 5 та 10 А та напругою 127 та 220 В; трифазні лічильники на струми до 50 КА та напругою 127, 220 та 380 В для безпосереднього ввімкнення та до 2000 А та 35 кВ для ввімкнення через вимірювальні трансформатори.

Тема 8 : Електроcтатичні механізми та пристрої

Електростатичний механізм (рис.7) складається з двох (чи більше) металевих ізольованих пластин, що виконують роль електродів. На нерухому пластину 1 подається потенціал одного знаку, а на рухому пластину 2 потенціал іншого. Рухома пластина разом з указником закріплені на осі, під дією сил електричного поля між пластинами, вони обертаються. При постійній напрузі U між пластинами обертовий момент пропорційний зарядам (q = CU) на цих пластинах, де С– ємність між рухомими та нерухомими пластинами:

М_об = кq² =кC² U²

Рисунок 7

При синусоїдній напрузі u = U_m * sinωt рухома частина механізму реагує на середнє значення моменту, рівного М₀б. _ср.⁼ к₁ U², Де U – діюче значення напруги.

Прилади з електростатичним механізмом використовують тільки в якості вольтметрів постійного та змінного струму. Із останнього виразу випливає, що кут відхилення показника електростатичного приладу пропорційний квадрату напруги, тобто його шкала є квадратичною. Часто підбором форми електродів (пластин) отримують практично рівномірну шкалу (в проміжках 10÷100 % від U_N).

Електростатичні вольтметри відрізняються малим власним споживанням енергії, широким частотним діапазоном (до 10 МГц), нечутливістю до зовнішнім магнітним полям та коливанням температури; їх показання не залежать від форми кривої вимірювального напруги.