Электродинамические приборы, принцип их действия
Принцип действия приборов электродинамической системы (рис. 5) основан на взаимодействии двух катушек 1 и 2, по которым протекают измеряемые токи i1 и i2. Измерительный механизм состоит из двух катушек: неподвижной 1 и подвижной 2. Подвижная катушка 2, находящаяся внутри неподвижной 1, закреплена на оси 3. Ток i2 к подвижной катушке подходит через спиральные пружины 4, которые также предназначены для создания противодействующего момента Мпр. Угол отклонения стрелки электродинамического прибора в цепи постоянного тока: a = с1·I1·I2 прямо пропорционален произведению токов в неподвижной и подвижной катушках, (где с1- коэффициент пропорциональности).
При переменном токе вращающий момент в любой момент времени пропорционален произведению мгновенных значений токов:
i1 = I'1m sinwt i2 = I'2m sin (wt+j),
где y - угол сдвига фаз между векторами токов.
Показания приборов в этом случае определяются средним значением вращающего момента за период:
Мвр = с2·I'1m sinwt·I'2m sin (wt+j)·dt = с2·I'1·I'2·cosj ,
где I'1 и I'2 - действующие значения переменных синусоидальных токов, соответственно i1 и i2.
Таким образом, угол отклонения стрелки электродинамического прибора в цепи переменного тока прямо пропорционален произведению трех величин: тока в неподвижной катушке, тока в подвижной катушке и косинуса угла сдвига фаз j между векторами этих токов. Следовательно, шкала электродинамического прибора неравномерная, но здесь надо помнить, что электродинамический ваттметр имеет равномерную шкалу
а)
|
б)
Рис. 5.
Устройство прибора электродинамической системы
(электродинамический ваттметр)
Достоинствами электродинамических приборов являются: высокая точность, обусловленная отсутствием стальных сердечников; способность работать на постоянном и переменном токе. При измерении в цепях переменного тока показания приборов соответствуют среднеквадратичному значению.
Недостатками следует считать: сравнительно низкую чувствительность; зависимость показаний от внешних магнитных полей; опасность перегрузок; большую мощность потерь; относительно высокую стоимость из-за сложной конструкции; неравномерность шкалы при измерении тока и напряжения.
Класс точности приборов данной системы: 0,1; 0,2; 0,5. Условное обозначение прибора электродинамической системы показано на рис. 5 в правом нижнем углу.
Для уменьшения влияния посторонних магнитных полей электродинамические приборы делают астатическими и применяют экранирование.
Если в неподвижную катушку электродинамического прибора ввести ферромагнитный сердечник, то напряженность собственного магнитного поля такой неподвижной катушки увеличится, что приведет к повышению чувствительности прибора и ослаблению влияния внешних магнитных полей, однако появятся потери, обусловленные гистерезисом и вихревыми токами. Такие приборы называются ферродинамическими.