лабор раб 1,2,3,4, прак раб 1,2,3,4,5

В зависимости от назначения прибора электродинамической системы изменяется и характер его шкалы. Например, в электродинамическом вольтметре обе катушки имеют большое число витков, снабжаются добавочным сопротивлением и в большинстве случаев соединяется между собой последовательно, т.е. в электродинамическом вольтметре, Iп=Iн=U/rv , где U - измеряемое напряжение; rv=rk + rд - общее сопротивление измерительной цепи вольтметра, складывающееся из сопротивления двух катушек rk и добавочного сопротивления rд. С учетом вышеизложенного угол перемещения подвижной части прибора будет: α=U2/(k rv2) dM/dα , т.е. шкала электродинамического вольтметра неравномерная. Квадратичный характер шкалы немного сглаживают путем влияния на зависимость dM/dα.

В цепи переменного тока мгновенное значение вращающего момента бу-

дет Мвр(t)= Iп Iн dM/dα.

Угол перемещения подвижной части электродинамического механизма,

работающего в цепи переменного тока, будет	α=( Iп Iн)/k cosϕ	dM/dα. Кон-
структивными мерами добиваются того,	что dM/dα = const,	тогда

α = k1 Iп Iн cosϕ .

Это означает, что в цепях переменного тока угол перемещения подвижной части механизма пропорционален произведению действующих значений токов в катушках на косинус угла сдвига фаз между токами.

Таким образом, приборы электродинамической системы могут применяться как в цепях постоянного, так и в цепях переменного токов, причем шкала у приборов o6oиx родов тока одна и та же. В электродинамических приборах измеряемые токи возбуждают магнитное поле в воздухе, из-за чего оно относительно слабое, и для получения достаточного вращающего момент необходимо, чтобы катушки измерительного механизма имели много витков. Вследствие этого собственное потребление энергии прибором велико. Приборы электродинамической системы чувствительны к внешним полям и поэтому снабжаются ферромагнитным экраном. Из-за наличия подвода тока в подвижную часть в плохих условиях охлаждения электродинамические приборы не могут работать при перегрузках (особенно амперметры). Приборы этой системы - дорогостоящие приборы. Приборы электродинамической системы применяются для лабораторных и контрольных измерений в цепях переменного тока, глазным образом для измерения мощности. Класс точности приборов не очень высок - 1,5, но может быть изготовлен и весьма точный электродинамический прибор (класс точности 0,2 и даже 0,1).

Недостатки электродинамических механизмов - чувствительность к внешним магнитным полям и малая устойчивость к перегрузкам - могут быть устранены за счет применения в электродинамическом механизме ферромагнитного магнитопровода. Приборы электродинамической системы с ферромагнитным магнитопроводом называются динамическими. На стенде представлен ферродинамический ваттметр. У ваттметра, как у любого прибора электродинамической системы, существует две катушки. Неподвижная катушка ваттметра имеет малое сопротивление, включается в цепь последовательно и носит название то-

ковой обмотки. Через токовую обмотку протекает ток I, т.е. Iп = I. Подвижная катушка выполняется с большим сопротивлением, включается в цепь параллельно и называется обмоткой напряжения, т.к. на ее цепь воздействует напряжение исследуемой цепи, т.е. In = U / r wv , где rwv - общее сопротивление параллельной цепи ваттметра.

5.ПРИБОРЫ ИНДУКЦИОННОЙ СИСТЕМЫ.

Индукционная система основана на использовании явления вращающегося магнитного поля: в приборе индукционной системы вращающийся момент создается воздействием результирующего магнитного поля двух или более электромагнитов на подвижную часть - алюминиевый диск, в котором это поле индуктирует вихревые токи.

На рис. 5б дана схема устройства однофазного индукционного счетчика энергии.

Он состоит из двух неподвижных электромагнитов 1 и 2. Между электромагнитами находится легкий алюминиевый диск 3, крепленный на оси 4, которая связана с цифровым пересчетным механизмом. Для создания тормозного момента в индукционном однофазном счетчике используется постоянный магнит 5.

а)

б)

Рисунок 5 Электродинамический (а) и индукционный (б) счетчики.

Электромагниты 1 и 2 отличаются по принципу включения и конфигурации. Электромагнит 1 выполняют с почти замкнутым сердечником 111образной формы, его намагничивающая катушка состоит из большого числа витков, подключается параллельно нагрузке и называется обмоткой или электромагнитом напряжения.

Электромагнит 2-токовая обмотка индукционного счетчика изготовляется в виде "н-образного" магнита с большим воздушным зазором, на сердечник наматывается малое число витков, обмотка соединяется с нагрузкой последовательно.

Катушки электромагнитов питаются переменным током. Токи в катушках создают переменные магнитные потоки. Пронизывая алюминиевый диск, эти потоки создают в нем вихревые токи. Взаимодействие вихревых токов с магнитными потоками создает вращающий момент, под действием которого диск и ось, на которую он насажен, начинают вращаться.

Индукционные счетчики нечувствительны к внешним магнитным полям, они надежны в работе, выдерживают значительные перегрузки по току (до 300%) и имеют собственное потребление энергии 3 Вт (счетчики класса точности 1,0) и 1,5 Вт (счетчики класса точности 2,0 и 2,5).

6.ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ

Электростатические приборы (рис. 6) основаны на взаимодействии хорошо изолированных друг от друга электрически заряженных неподвижного 1 и подвижного 2 электродов, из которых последний обеспечивает перемещение стрелки 3 прибора. В отличие от приборов других систем отклонение подвижной части электростатических приборов зависит не от тока, а только от напряжения, подведенного к их зажимам. Вследствие этого такие приборы можно использовать только как вольтметры постоянного и переменного напряжения частотой от 20 Гц до 40 МГц. Шкала у таких приборов в рабочей части почти равномерная, точность и чувствительность их невелики. Из различных внешних факторов на показание приборов оказывает влияние лишь электрическое поле и несколько сказывается влажность воздуха, изменяющая емкость между электродами. Применение металлического экрана, соединенного с одним из электродов, исключает влияние внешнего электрического поля на показания прибора.

Электростатические вольтметры при измерении постоянного напряжения совершенно не потребляют электрическую энергию, а на переменном напряжении мощность потребления ее ничтожна. Эти приборы позволяют измерять большие переменные напряжения без применения измерительных трансформаторов напряжения.

Для расширения пределов измерения электростатических вольтметров на переменном напряжении применяют один или два добавочных конденсатора, которые включают последовательно с прибором.

Рисунок 6

Измерительный прибор электрической системы.

7.ВИБРАЦИОННЫЕ ПРИБОРЫ.

Вибрационные приборы (рис.7) имеют чувствительные элементы в виде ряда закрепленных одним концом стальных пластинок с различным периодом собственных колебаний, что позволяет измерять частоту благодаря резонансу их механических колебаний с колебаниями, возбуждаемыми переменным током измеряемой частоты. Свободные концы пластинок язычкового частотомера согнуты под прямым углом в виде квадратиков и для удобства наблюдений окрашены в белый цвет. Под влиянием переменного магнитного поля, возбужденного электромагнитом переменного тока измеряемой частоты, пластинка, период собственных колебаний которой совпадает с периодом изменения поля, сильно колеблется и ее отогнутый конец, расположенный в прорези шкалы, раскачивается со значительной амплитудой и представляется наблюдателю в виде прямоугольника, что позволяет сделать необходимый отсчет по шкале прибора. Такие язычковые частотомеры, применяемые для измерения промышленной частоты переменного тока, включает в сеть непосредственно или через добавочный резистор.

На показания вибрационных частотомеров сильно влияют внешние толчки и вибрации, а их шкала, имеющая дискретный характер, не позволяет измерять частоты, отличающиеся от резонансных частот пластинок - вибраторов, что вынуждает пользоваться стрелочными электромагнитными частотомерами, свободными от таких недостатков.

Рисунок 7

Измерительный прибор вибрационной системы.

8.ЛОГОМЕТРЫ

Отклонение подвижной части у большинства электроизмерительных механизмов является некоторой функцией тока, проходящего через их катушки. В тех случаях, когда механизм должен служить для измерения величины, не являющейся прямой функцией тока (сопротивления, частоты, температуры и т.д.), необходимо сделать результирующий вращающий момент, зависящим от величины, подлежащий измерению, и не зависящим от напряжения источника энергии. Для таких измерений применяют механизмы, отклонения подвижной части которых определяется отношением токов в двух обмотках. Приборы, построенные по этому принципу, называются логометрами. Логометрические механизмы могут изготовляются любой электроизмерительной системы. Характерной особенностью всех этих механизмов является отсутствие механического противодействующего момента.

Рисунок 8 Схемы включения ваттметров электродинамической системы

Рисунок 9 Конструктивные особенности логометра

магнитоэлектрической системы.

Подвижная часть логометра состоит из двух катушек 1 и 2 (рис. 9), укрепленных на общей оси и жестко скрепленных между собой под некоторым углом.

Ток в эти катушки подводится через три мягкие серебреные спирали, не создающие при закручивании механического момента. Если подвижная часть прибора достаточно уравновешена, то при отсутствии токов она будет находиться в состоянии безразличного равновесия, т.е. стрелка может находиться на любом делении шкалы прибора.

Когда цепи токов обеих катушек замкнуты, то на подвижную часть воздействует два вращающихся момента, противоположных по направлению. Вращающие моменты создаются за счет воздействия поля постоянного магнита на токи в катушках:

Мвр1= ω1S•B1(α) •I1 ; Мвр2= ω2S•B2(α) •I2 ,

где ω1, ω2 - число витков подвижных катушек; В1(α), В2(α) - индукции в тех местах поля, где находится данная катушка; I1, I2 - силы тока в катушках;

S - сечение катушек (оно одинаково).

Предположим, что Мвр1> Мвр2. Под действием большего по величине момента подвижная часть поворачивается, но при этом катушка, ток которой создает больший момент, перемещается в более слабое магнитное поле, следовательно, индукция В1 убывает. Одновременно катушка, ток которой создает меньший момент, входит в более сильное магнитное поле, следовательно, индукция В2 возрастает. Таким образом, по мере поворота подвижной части более сильный вращающий момент убывает, а более слабый – возрастает. Значит, при некотором определенном положении подвижной части должно установиться равновесие моментов:

	Мвр1= Мвр2			или		ω1S•B1(α) •I1 = ω2S•B2(α) •I2
		I1	=C	В2(а)
	Тогда I 2			В1(а) , и значит, угол перемещения подвижной части магнито-

электрического логометра пропорционален отношению величин токов в катуш-

I1

ках: α= f { I 2 }.

9.КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:

1.В чем заключается принцип действия приборов магнитоэлектрической, электромагнитной, электродинамической, электростатической, термоэлектри-

ческой, выпрямительной, электронной систем?

2. Как делятся электроизмерительные приборы в зависимости от рода то-

ка?

3.Каким образом осуществляется установка подвижной части прибора?

4.Расскажите устройство и принцип действия прибора магнитоэлектрической системы?

5.Может ли прибор магнитоэлектрической системы применяться в цепях переменного тока? Почему?

6.Как зависит угол отклонения подвижной части магнитоэлектрического прибора от тока, или приложенного напряжения? Равномерна ли шкала прибора?

7.Где применяются приборы магнитоэлектрической системы, их преимущества и недостатки?

8.Устройство и принцип действия электроизмерительных приборов электромагнитнойсистемы.

9.Как зависит угол поворота подвижной части электромагнитного прибора от силы тока? Равномерна ли шкала электромагнитного прибора?

10.Достоинства и недостатки электромагнитных приборов, области применения.

11.Устройство и принцип действия электродинамического электроизмерительного прибора.

12.Ферродинамический ваттметр.

13.Устройство и принцип действия индукционного однофазного счетчика электрической энергии.

14.Логометры.