Файл: Электрические измерения. Общий курс учебник.pdf

относительно большое (но сравнению с магнитоэлектрическими) соб­ ственное потребление мощности. 15 приборах на кернах ток полного отклонении составляет для электродинамических приборов 30—40 мА, а для магнитоэлектрических 3—5 мА. Однако применение растяжек и светового отсчета позволяет уменьшить собственное потребление мощности во много раз.Ѵ

Следует отметить, что чем меньше потребление мощности электро­ динамического прибора, тем слабее собственные магнитные поля

исильнее влияние внешних полей. Такие приборы требуют лучших средств магнитной защиты, отличаются более сложной конструкцией

истоят дороже.^ Электродинамические приборы плохо переносят

механические воздействия — удары, тряску и вибрацию.

Рис. 35. Электродинамическийлогометр

Электродинамические приборы могут быть использованы для измерений в цепях постоянного и переменного тока до частот 2000— 3000 Гц, а в области расширенного значения частот 1 — до 10000— 20000 Гц.

'* В настоящее время применяются электродинамические ампер­ метры, вольтметры, ваттметры, а в случае исполнения измеритель­ ных механизмов в виде логометров — фазометры, частотомеры и фарадометры.

Устройство электродинамического логометра показано на рис. 35. Его подвижная часть состоит из двух жестко скрепленных между собой под углом у подвижных катушек Бх и Б2, находящихся в поле неподвижных катушек А. Катушки Б г и Б2 посредством безмоментных токоподводов включаются в цепь по схеме, зависящей от наз­

78

На основании этого замечания и формулы (76) средние значения моментов My и Мг за период можно представить так:

В самопишущих приборах (§ 23), а также в приборах, предназна­ ченных для работы в условиях вибраций, тряски и ударов, находят применение ферродинамические измерительные механизмы, отличаю­ щиеся от ранее,рассмотренных электродинамических измерительных механизмов тем, что у них неподвижные катушки расположены в сер­ дечнике из ферромагнитного материала. Вто приводит к значитель­ ному увеличению вращающего момента и уменьшению влияния внешних магнитных полей. Однако наличие в измерительном меха­ низме нелинейного элемента снижает точность приборов.

На рис. 36 схематически показано устройство ферродинамических измерительных механизмов различных конструкций.

Сердечники набираются из пластин, которые выполняются из электротехнических сталей или из пермаллоев. Для уменьшения по­ грешностей от вихревых токов пластины изолируются друг от друга. Из тех же воображений подвижные катушки выполняются бескаркас­

Разница заключается в том, что в данном случае постоянный магнит заменен электромагнитом. Наружная часть магнитопровода служит

На рис. 36, б представлена конструкция трехфазного двухэле­ ментного ваттметра. Неподвижная часть измерительного механизма состоит из двух не зависимых друг от друга, катушек 1, магнитные потоки которых замыкаются через магнитонроводы 2 ж 3. Подвиж­ ная часть представляет собой две катушки 4, жестко скрепленные между собой и вращающиеся вокруг оси О. В таком механизме под­ вижная часть находится под действием суммы двух моментов и его можно использовать для измерения мощности трехфазного тока.

79

Конструкция, показанная на рис. 36, в, представляет собой ферродннамический механизм с внутрирамочным возбуждением. В та­ кой системе поток, создаваемый неподвижной катушкой 1, замы­ кается через сердечник 2 и ярмо 3 из ферромагнитного материала. Подвижная катушка 4 охватывает сердечник и может свободно вра­ щаться вокруг него. Такая конструкция имеет незначительные по­ токи рассеяния, обладает малым собственным потреблением и ис­ пользуется для создания приборов небольших габаритов.

На рис. 36, г показан механизм с углом шкалы 240°. Такая шкала при малых поперечных размерах имеет большую длину, что увели­ чивает точность отсчета.

Рис. 36. Конструкции ферродшіамических измеритель­ ных механизмов

Вращающий момент ферродинамического измерительного меха­ низма возникает в результате взаимодействия подвижной катушки с током и потока, создаваемого неподвижными катушками. Если магнитное поле в воздушном зазоре радиально, то для определения мгновенного значения вращающего момента Mt можно воспользо­ ваться выражением (55). При этом будем иметь

зазоре; s2, w2, і2 — соответственно площадь, число витков и ток под­ вижной катушки.

Из-за своей инерции подвижная часть будет реагировать не на мгновенное значение момента, а на среднее, которое можно опреде­

80

где В п І2 — действующие значения соответственно индукции в воз­ душном зазоре и тока в подвижной катушке.

Если допустить, что при работе используется линейный участок кривой намагничивания материала сердечника, то можно написать

где к л — коэффициент, зависящий от выбора системы единиц и кон­ структивных параметров измерительного механизма.

Подставляя полученное для В значение в выражение (65) и пре­

Если противодействующий момент создается при помощи упру­ гих элементов, то для статического равновесия

k^wj\12cos (А,/2 ) =Wa,

откуда

создать переносные ферродинамические приборы высокой точности (класса 0,5), предназначенные для измерений в цепях переменного и постоянного тока.

Все же применение ферродинамических приборов для измерений в цепях постоянного тока следует считать пока исключением, и по­

одна из которых является подвижной. Из принципа работы электро­ статических измерительных механизмов следует, что непосредственно они могут измерять только напряжение, т. е. применяться в вольт­ метрах. В электростатических измерительных механизмах отклоне­ ние подвижной части связано с изменением емкости. В настоящее время практическое применение находят электростатические меха­ низмы, в которых изменение емкости происходит или вследствие изменения активной площади пластин или при изменении расстояния между пластинами. Первый тип механизмов используется главным образом для создания вольтметров на низкие напряжения (в десятки и сотни вольт), а второй — для киловольтметров.

81

На рис. 37 показан принцип устройства механизма с изменяю­ щейся активной площадью пластин. Неподвижная часть этих меха^

равенстве вращающего и противодействующего моментов подвижная

здается весом подвижной пластины. Это требует установки прибора в такое положение, чтобы при отсутствии

напряжения стрелка стояла на нулевой отметке.

82