В электродинамических измерительных механизмах вращающий момент возникает в результате взаимодействия магнитных полей неподвижной и подвижной катушек с токами. Неподвижная катушка состоит из двух одинаковых частей, разделенных воздушным зазором. От расстояния между катушками зависит конфигурация магнитного поля, которая влияет на характер шкалы. Кроме того, разделение неподвижной катушки на две удобно и в конструктивном отношении, так как позволяет помещать между ними ось подвижной части прибора, неподвижные катушки изготовлены из медного провода, намотанного на изоляционный каркас. Подвижная катушка выполняется бескаркасной из медного или алюминиевого провода. Наиболее часто употребляемая форма - круглая и прямоугольная. Для включения обмотки подвижной катушки в цепь измеряемого тока используют пружинки или растяжки. Собственное магнитное поле этих приборов невелико, поэтому для защиты от влияния внешних полей применяют экранирование и астатирование. Нужная степень успокоения обеспечивается воздушным успокоителем.
При наличии экранов можно использовать удобные магнитоиндукционные успокоители, так как экраны защищают катушки от полей рассеивания тормозного магнита. Астатирование применяется, если погрешность от вихревых токов в экране являются значительными. Поэтому приборы, предназначенные для работы при частоте в несколько тысяч герц, часто выполняются астатическими.
При наличии тока в обмотках катушек измерительного механизма возникают силы, стремящиеся так повернуть подвижную часть, чтобы магнитные потоки неподвижных катушек совпали. Тогда угол поворота
где W – удельная магнитная энергия, М1,2 - взаимная индуктивность.
Из уравнения следует, что при одновременном измерении направлений токов I1 и I2 знак угла системы не меняется. Поэтому приборы такой системы могут применяться для измерения в цепи как переменного, так и постоянного тока. Произведение токов и закон изменения взаимной индукции между неподвижными и подвижными катушками влияют на характер шкалы прибора (форма катушек и взаимное расположение). Меняя dM1,2/d
, можно улучшить шкалу, однако полностью равномерной для электродинамических амперметров и вольтметров ее сделать не удается.
При включении электродинамического механизма в цепь переменного тока вращающий момент, а следовательно, и угол отклонения определяются произведением действующих значений токов в обмотках на косинус угла между ними:
где с2 – коэффициент, зависящий от выбора системы единиц и параметров неподвижных катушек.
Для создания вращающего момента в электродинамических измерительных механизмах ни используются ферромагнитные и вообще металлические элементы. Момент создается магнитными токами, действующими в воздухе. Это исключает возможность возникновения различного рода погрешностей, связанных с появлением вихревых токов, гистерезисом. Такие явления, особенно в цепях переменного тока, трудно рассчитать.
Достоинство приборов электродинамической системы состоит в том , что благодаря исключению погрешностей, связанных с появлением вихревых токов, гистерезиса, электродинамические приборы являются одними из самых точных среди применяемых (класс 0,1; 0,2; 0,5).
Недостатками приборов являются большое собственное потребление мощности и электродинамические приборы плохо переносят механические воздействия (удары и вибрацию).
В качестве щитовых приборов электродинамические приборы почти не применяются, а используются для применения в цепях постоянного и переменного тока до частот 2000 – 3000 Гц, а в области расширенного значения до 10000 – 20000 Гц.
В настоящее время применяются электродинамические амперметры, вольтметры, ваттметры, а в случае использования измерительных механизмов в виде логометров – фазометры, частометры и фарадометры.
Рассмотрим электродинамический логометр (рис. 2.8).
Подвижная часть состоит из двух жестко скрепленных между собой под углом 
неподвижных катушек Б1, Б2, находящиеся в поле неподвижных катушек А. Катушки Б1 и Б2 посредством безмоментных токоподводов включается в цепь по схеме, зависящей от назначения прибора.
Направление сил показывает, что момент М1 создается составляющей F1cos , а момент М1 – составляющей F2cos ( - ). На основании этого для установившегося равновесия М1=М2 найдем
| 2.3. Электромагнитные измерительные приборы< Предыдущая | Следующая >2.5. Ферродинамичесике измерительные приборы |
|---|