11.Электродинамические измерительные приборы.

Принцип действия ЭД приборов основан на взаимодействии магнитных полей неподвижной и подвижной катушек с токами.

Области применения и свойства приборов

Электродинамические приборы применяют в качестве:1)ваттметров постоянного и переменного токов (ваттметры переменного тока делятся на однофазные, трехфазные и малокосинусные) ; 2) амперметров и вольтметров переменного тока и реже- постоянного; 3) фазометров (однофазных и трехфазных);4) частотомеров; 5) фарадометров .Характерной особенностью электродинамических приборов является возможность их исполнения с высоким классом точно так, в настоящее время выпускаются электродинамические амперметры, миллиамперметры, вольтметры и однофазные ваттметры класса точности 0,05; фазометры — класса 0,1; частотомеры и личного типа ваттметры — класса 0,5. Как правило, точность сохраняется при переходе с постоянного тока на перемен) что позволяет выполнять градуировку на постоянном токе. Высокая точность электродинамических приборов объясняется тем, чти электродинамические ИМ не содержат ферромагнитных или других нелинейных элементов, наличие которых вызывает трудно компенсируемые погрешности. Погрешности, вносимые магнитным экраном (для экранированных приборов), можно свести до ничтожно малых величин правильным проектированием экрана. Показания электродинамических приборов отличаются также высокой стабильностью во времени. Высокая точность этой группы приборов позволяет использовать их в качестве образцовых при градуировке и проверке приборов других систем на переменном токе. Частотный диапазон применения электро­динамических приборов достигает (в расширенной области частот) для амперметров 10 кГц, для вольтметров и ваттметров — 5 кГц. Ваттметры имеют практически равномерную шкалу, амперметры и вольтметры — равномерную шкалу, начиная приблизительно с 15—20% ее номинального значения.

По чувствительности электродинамические приборы уступают магнитоэлектрическим. Однако применение растяжек и светового указателя позволило улучшить этот параметр. Так, имеются миллиамперметры с током полного отклонения I_н=1 мА (чаще всего /_и для этих приборов составляет 3—5 мА, а для приборов с установкой подвижной части на кернах Iн = 25/30 мА).В основном электродинамические приборы применяют в ка­честве самых разнообразных ваттметров, а также высокоточных амперметров и вольтметров. Выпускают и комбинированные электродинамические приборы — ампервольтваттметры.

Измерительные механизмы. Электродинамические ИМ состоят из системы неподвижных и подвижных катушек (рамок), стойки, упругих элементов, успокоителя, отсчетного устройства, средств магнитной защиты.

Катушки применяют круглые или прямоугольные. Круглые проще в производстве и дают по сравнению с прямоугольными увеличение коэффициента добротности (и, следовательно, чувстви­тельности) на 15—20%. Прямоугольные применяют для уменьше­ния размера прибора по вертикали, например в астатических приборах и многофазных (многоэлементных) ваттметрах.

Неподвижные катушки обычно выполняют из двух половин (секций). Это удобнее конструктивно (можно пропустить ось) и можно, изменяя расстояние между катушками, менять кон­фигурацию магнитного поля, что требуется для улучшения шкалы прибора. Для обмоток неподвижных катушек всегда применяют медный провод, а для подвижных – медный или алюминиевый. Подвижные катушки размещают внутри неподвижных. Дальнейшее рассмотрение электродинамических приборов приведено применительно к ваттметрам, наиболее важной группе этих приборов.

Рис. 23 Экранированный ЭИМ с круглыми катушками

Рис. 22 Разрез катушек ЭМ

Уравнение шкалы:

где М₁,₂- взаимная индуктивность между катушками.

Достоинства: универсальность (переменно-постоянный ток), высокая точность, самые точные приборы для переменного тока, равномерность шкалы при измерении мощности.

Недостатки: сравнительно низкая чувствительность, большое потребление энергии, зависимость показаний от внешних магнитных полей, чувствительность к перегрузкам механических воздействий, неравномерность шкал вольтметров и амперметров, сложность конструкции (крупногабаритные) и относительно высокая стоимость.

Измерительные цепи и погрешности ваттметра.

Измерительные цепи электродинамических ваттметров зависят от количества

Пределов измерений по току и напряжению, а также от необходимости компенсации погрешностей, прежде всего температурой и частотой. Температурная погрешность yt ваттметра. Эта погрешность возникает вследствие изменения сопротивления rо обмотки рамки и изменения упругих свойств пружинок или растяжек. Условие температурной компенсации (yt =0 ) можно представить следующим образом: Bw=B0rо/(rо+rд), где B0- температурный коэффициент электрического сопротивления материала провода обмотки рамки ; Bw-температурный коэффициент упругости пружинок или растяжек ; rд –добавочное сопротивление. (Bд=0) Погрешность электродинамических ваттметров от изменения частоты yf -эта погрешность вызывается изменением тока в параллельной цепи ваттметра.