Электромагнитной системы




Приборы

Магнитоэлектрической системы

Действие приборов магнитоэлектрической системы основано на

взаимодействии магнитного потока постоянного магнита и

измеряемого тока, проходящего по обмотке подвижной катушки,

помещенной в этом магнитном поле (рисунок 1).

Основными частями прибора являются постоянный магнит 2,

между полюсами 1 которого укреплен ферромагнитный сердечник 3

цилиндрической формы. Сердечник предназначен для уменьшения

магнитного сопротивления между полюсами и обеспечения

равномерного распределения магнитного потока в воздушном зазоре.

В воздушном зазоре между полюсами постоянного магнита и

сердечником расположена катушка 4, которая жестко связана с осью

и стрелкой, перемещающейся своим концом по шкале прибора. При

прохождении тока через катушку возникает магнитное поле, которое

взаимодействует с магнитным полем постоянного магнита.

Электромагнитный вращающий момент, действующий на

катушку, пропорционален силе тока и магнитной индукции в

воздушном зазоре. Так как магнитное поле в воздушном зазоре

распределено равномерно и направлено радиально, а

противодействующий момент, создаваемый пружинами,

пропорционален углу поворота подвижной части прибора, то угловое

отклонение стрелки пропорционально измеряемому току, то есть

α=SI, где S - чувствительность прибора.

 

рисунок 1

 

Достоинства приборов магнитоэлектрической системы:

высокая чувствительность, большая точность, относительно

небольшое влияние внешних магнитных полей, малое

потребление энергии, малое влияние температуры,

равномерность шкалы.

Недостатки: работает в только цепи постоянного тока,

чувствителен к перегрузкам, высокая стоимость, обусловленная

сложностью конструкции.

Электроизмерительные приборы магнитоэлектрической системы

предназначаются для измерения силы тока и напряжения в качестве

амперметров и вольтметров. Магнитоэлектрический прибор является

составной частью омметра, с помощью которого непосредственно

измеряют электрическое сопротивление.

Применяя термопреобразователи и выпрямители,

магнитоэлектрические приборы используют для измерений в цепях

переменного тока.

Почти все технические измерения в цепях постоянного тока

осуществляются приборами данной системы. Лишь в немногих

случаях, когда значение имеет не точность, а дешевизна и надежность

приборов, постоянный ток измеряется электроизмерительными

приборами электромагнитной системы.

Электромагнитной системы

Действие приборов электромагнитной системы основано на

взаимодействии магнитного поля тока неподвижной катушки 1 и

сердечника 2 из ферромагнитного материала, выполненного в форме

пластины (рисунок 2). Созданное измеряемым током магнитное поле

катушки намагничивает сердечник и втягивает его в катушку,

поворачивая при этом стрелку, укрепленную на одной оси с сердечником.

 

 

рисунок 2

 

При изменении направления тока в катушке меняются и

магнитные полюса сердечника, следовательно, направление

перемещения подвижной части остается неизменным, и прибор

оказывается пригодным для измерения в цепях как постоянного, так и

переменного токов.

Угол поворота α стрелки прибора определяется по

формуле:

,где

I - ток, протекающий по катушке,

L - индуктивность катушки,

k - постоянный коэффициент.

Противодействующий момент создается пружиной 3; воздушный

успокоитель 4 обеспечивает плавное перемещение стрелки.

Противодействующий момент создается пружиной 3; воздушный

успокоитель 4 обеспечивает плавное перемещение стрелки.

Так как угол поворота стрелки пропорционален квадрату силы

тока, а производная индуктивности катушки является величиной

непостоянной, то шкала прибора оказывается неравномерной.

Достоинства приборов электромагнитной системы: пригодность

для работы в цепях постоянного и переменного токов, простота и

надежность конструкции, дешевизна, устойчивость к перегрузкам.

Недостатки: чувствительность к внешним магнитным полям,

сравнительно большая потребляемая мощность, относительно низкие

чувствительность и точность.

Область применения: в качестве амперметров и вольтметров для

технических измерений. В лабораторных приборах высокого класса точности для уменьшения влияния внешних магнитных полей применяют экранирование.

 

 

Электродинамической и ферродинамической систем.

Действие приборов электродинамической и ферродинамической

систем основано на взаимодействии магнитных полей двух катушек,

по которым проходят токи.

Различие приборов электродинамической и ферродинамической

систем заключается в отсутствии и наличии соответственно

ферромагнитных сердечников у катушек.

На рисунке 3 схематически показано устройство электроприбора

электродинамической системы. Катушка 2 неподвижна, катушка 1

имеет возможность поворачиваться на оси 3. Ток i2 к подвижной

катушке подводится при помощи двух спиральных пружин, служащих

одновременно и для создания противодействующего момента.

 

рисунок 3

Угол поворота α подвижной катушки и связанной с ней стрелки

пропорционален произведению токов подвижной I2 и неподвижной I1

катушек, т.е.

α = kI 1 I 2,

где k - постоянный коэффициент.

Приборы этих систем могут работать как в цепях постоянного

тока, так и переменного, поскольку направление магнитных полей

обеих катушек меняется синхронно и, следовательно, направление

вращающего момента и перемещения стрелки не меняется; при этом

угол α будет дополнительно пропорционален косинусу угла ϕ

сдвига фаз токов катушек, т.е. α = kI1 I2 cos ϕ.

Наличие двух катушек у приборов электродинамической и

ферродинамической систем дает возможность включать каждую из

них в разные участки электрической цепи, что позволяет измерить не

только отдельные величины (например, ток или напряжение), но и

величины, пропорциональные их произведению, например, мощность.

Если неподвижную катушку включить последовательно в цепь с

нагрузкой, а подвижную - параллельно нагрузке, то ток в первой из

них будет равен току нагрузки, а во второй будет пропорционален

напряжению, приложенному к нагрузке. В этом случае выражение для

угла поворота стрелки примет вид

,

где R2 - сопротивление обмотки подвижной катушки,

Р =UI cosϕ - активная мощность.

Так как в приборах электродинамической системы используют

магнитные потоки, действующие в воздухе, то исключается

возможность возникновения различного рода погрешностей,

связанных с вихревыми токами, гистерезисом и т.п.

Благодаря этому они обладают рядом достоинств, основные из

которых: относительно высокая точность и пригодность для

измерений в цепях постоянного и переменного токов.

Однако действующие в приборах электродинамической системы

магнитные поля относительно слабы, что обуславливает ряд их

недостатков, а именно: повышенная потребляемая мощность

(повышенные токи в катушках), необходимая для создания

достаточных магнитных потоков и, следовательно, вращающего

момента; повышенная чувствительность к внешним магнитным

полям, что требует применения защитных экранов; низкая

перегрузочная способность и, как следствие, относительно высокая

стоимость.

Приборы электродинамической и ферродинамической систем

используются в качестве измерителей силы тока –

амперметров, напряжения - вольтметров, мощности - ваттметров и

сдвига фаз -фазометров.

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-04-20 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: