Амперметры постоянного тока не выпускаются как прибор электродинамической системы

Приборы электродинамической системы

Амперметры постоянного тока не выпускаются как прибор электродинамической системы

Амперметры постоянного тока не выпускаются как прибор электродинамической системы

Амперметры постоянного тока не выпускаются как прибор электродинамической системы

Амперметры постоянного тока не выпускаются как прибор электродинамической системы

Амперметры постоянного тока не выпускаются как прибор электродинамической системы

Амперметры постоянного тока не выпускаются как прибор электродинамической системы

Конструкция и принцип действия.На рис. 19 приведена упро­щенная конструкция электродинамического (ЭД) измерительно­го механизма. Неподвижная катушка 1 с током I1 разделена на две части; подвижная катушка 2 с током I2 закреплена на оси 3 внутри неподвижной катушки. Спиральная пружина 4 служит для созда­ния противодействующего момента.

Принцип действия основан на взаимодействии магнитных потоков двух катушек с токами I1 иI2. Протекающие по катуш­кам токи создают магнитные потоки, которые стремятся при­нять одно направление, при этом подвижная катушка пово­рачивается внутри неподвижной. Вращающий момент М для по­стоянных токов:

М=

Амперметры постоянного тока не выпускаются как прибор электродинамической системы

,

где L—1-2 – взаимная индуктив­ность катушек; α – угол поворота подвижной части.

Амперметры постоянного тока не выпускаются как прибор электродинамической системы

Рис. 19. Конструкция электродинами­ческого измерительного механизма:

1 – неподвижная катушка; 2 –подвиж­ная катушка; 3 – ось; 4 –спиральная пружина;

Электродинамические прибо­ры могут быть использованы в цепях как постоянного, так и переменного тока. Во втором слу­чае при синусоидальных токах вращающий момент определяет­ся по формуле

М=

Амперметры постоянного тока не выпускаются как прибор электродинамической системы

,

где I1, I2 – действующие значения переменных токов в катушках;

φ – угол сдвига фаз между токами в катушках.

На базе ЭД механизма выпускаются амперметры, вольтметры, ваттметры, фазометры.

Амперметры и вольтметры.Схема с последовательным соедине­нием катушек, приведенная на рис. 20, а, применяется в милли­амперметрах.

Амперметры постоянного тока не выпускаются как прибор электродинамической системы

Рис. 20. Схема амперметра электродинамической системы: а – с последовательным соединением катушек; б – с параллельным

Схема рис. (20, б)с параллельным соединением кату­шек используется в амперметрах на токи более 0,5 А.В схеме вольтметра использовано последовательное соединение катушек (рис.21).

Амперметры постоянного тока не выпускаются как прибор электродинамической системы

Рис. 21. Схема вольтметра электродинамической системы

Резистор RV служит для повышения входного сопротивления прибора. Добавочные резисторы RД1 и RД2 обеспечивают возмож­ность работы в нескольких диапазонах (значения номинальных вход­ных напряжений UV3 > UV2 > UV1).

Здесь, как и в вольтметрах электромагнитной системы, индук­тивное сопротивление катушек растет с ростом частоты измеряе­мого сигнала. Поэтому для поддержания полного комплексного сопротивления примерно постоянным в некотором диапазоне ча­стот, как и в случае с ЭМ приборами, применяется частотная коррекция (конденсатор Ск и резистор Rк).

Ваттметры.На базе ЭД механизма выпускаются различные типы приборов, но основное применение этот принцип нашел в ваттметрах.

Произведение двух токов в выражении вращающего момента является основой для построения ваттметров на основе ЭД механизмов. Если в одной катушке ток равен току, текущему в нагрузку, а во второй катушке ток пропорционален напряже­нию на нагрузке, то показания прибора будут пропорциональны активной мощ­ности. Схема включения ваттметра при­ведена на рис. 22.

Амперметры постоянного тока не выпускаются как прибор электродинамической системы

Рис. 22. Схема ваттметра электродинамической системы

Цепь катушки напряжения содержит элементы частотной коррекции (конден­сатор Ск и резистор Rк).

Особенности ЭД приборов.К достоин­ствам ЭД приборов относятся следующие: высокая точность (до 0,1 %); возможность работы как на постоянном, так и на пе­ременном токе; амперметры и вольтметры этой системы реагиру­ют на действующее значение переменного тока или напряжения. Недостатками являются:

• сравнительно невысокая чувствительность;

• возможное влияние внешних магнитных полей (что может по­требовать экранирования механизма);

• заметное влияние температуры окружающей среды на сопротивление катушек и, как следствие, на показания прибора;

• значительная собственная мощность потребления энергии от источника сигнала;

• нелинейная (квадратичная) шкала;

• ограниченный частотный диапазон (1. 5 кГц).

Амперметры постоянного тока не выпускаются как прибор электродинамической системы

Обозначение ЭД системы на шкалах приборов:

Обозначение ЭД системы с магнитным экранированием механизма:

Амперметры постоянного тока не выпускаются как прибор электродинамической системы

Существует разновидность конструкции, в которой магнитные потоки катушек замыкаются не по воздуху, как в классическом варианте, а по вспомогательным магнитопроводам. Это так назы­ваемая ферродинамическая (ФД) система. Благодаря заметному уменьшению магнитного сопротивления значительно возрастает вращающий момент механизма, поэтому может быть снижена мощ­ность собственного потребления прибора и (или) повышена его чувствительность. Кроме того, наличие магнитопроводов ослабля­ет влияние внешних магнитных полей и поэтому не требуется эк­ранирование механизма. Правда, точность ФД приборов ниже, а диапазон частот несколько уже, чем у ЭД.

Амперметры постоянного тока не выпускаются как прибор электродинамической системы

Обозначение ФД системы на шкалах приборов:

Главное применение ЭД и ФД приборов – работа в элек­тричес-ких цепях переменного тока промышленной частоты (50 Гц).

Электрические измерительные приборы — виды и классификация с примерами

Электрические измерительные приборы:

В зависимости от физических закономерностей, лежащих в основе действия измерительного механизма, различают электроизмерительные приборы магнитоэлектрической, электромагнитной, электродинамической и электростатической систем.

Амперметры постоянного тока не выпускаются как прибор электродинамической системы

Действие электрических измерительных приборов магнитоэлектрической системы основано на магнитном действии электрического тока. Основной частью этих приборов является гальванометр, в котором сила Ампера действует на катушку проволоки, намотанной на железный каркас, по которой проходит ток. Как видно из рисунка 200, катушка (обычно прямоугольной формы), содержащая N витков проволоки, размещена в поле

Амперметры постоянного тока не выпускаются как прибор электродинамической системы

Силы упругости, возникающие при закручивании пружины, препятствуют повороту рамки. Они прямо пропорциональны углу закручивания пружины. Катушка с прикрепленной к ней стрелкой поворачивается до тех пор, пока вращающий момент, создаваемый пружиной, не скомпенсирует вращающий момент, создаваемый магнитными силами.

Отклонение стрелки гальванометра пропорционально силе тока, проходящего через катушку. Это дает возможность на шкале прибора нанести значения силы тока, соответствующие различным углам поворота рамки, т. е. проградуировать прибор. Сила тока, соответствующая отклонению стрелки гальванометра на всю шкалу, характеризует чувствительность прибора. Согласно закону Ома для участка цепи сила тока прямо пропорциональна напряжению, поэтому шкала прибора может быть проградуирована и в единицах напряжения. Таким образом, измерительные приборы, применяемые в цепях постоянного тока, представляют собой гальванометры, включенные по схеме амперметров или вольтметров.

Вследствие малого сопротивления катушки гальванометра (R

10 Ом) им можно измерить максимальную силу тока

Амперметры постоянного тока не выпускаются как прибор электродинамической системы

и максимальное напряжение

Амперметры постоянного тока не выпускаются как прибор электродинамической системы

Для использования гальванометра в качестве амперметра параллельно катушке подключается шунт, сопротивление которого значительно меньше сопротивления катушки. А для использования гальванометра в качестве вольтметра последовательно с ним присоединяют добавочное сопротивление, сопротивление которого значительно больше сопротивления катушки.

На основе магнитоэлектрического измерительного механизма выпускается большое количество разнообразных амперметров и вольтметров постоянного и переменного тока (в цепях переменного тока к гальванометру, кроме шунта или добавочного сопротивления, подключают диод).

Амперметры постоянного тока не выпускаются как прибор электродинамической системы

Действие приборов электромагнитной системы основано на явлении втягивания железного сердечника в катушку с током (рис. 201). Они обладают меньшей чувствительностью по сравнению с приборами
других систем.

В приборах электромагнитной системы измеряемый ток пропускается по неподвижной катушке, а поворот подвижной системы вызывается втягиванием в эту катушку стального сердечника, связанного с подвижной системой. Обмотка катушки амперметра состоит из нескольких витков или нескольких десятков витков. В вольтметре обмотка катушки имеет несколько тысяч витков и добавочное сопротивление.

Приборы этой системы применяются в основном в качестве щитовых амперметров и вольтметров для измерений в цепях переменного тока промышленной частоты.

Приборы электромагнитной системы можно использовать для измерений в цепях как постоянного, так и переменного тока.

Действие приборов электродинамической системы основано на взаимодействии проводников с током (рис. 202).

Амперметры постоянного тока не выпускаются как прибор электродинамической системы

В отличие от приборов магнитоэлектрической системы в приборах электродинамической системы нет постоянного магнита. Внутри неподвижной катушки расположена подвижная катушка. Поворот подвижной части происходит в результате притяжения или отталкивания двух катушек, когда по ним проходит ток. В амперметре и вольтметре катушки включены последовательно, и по ним проходит одинаковый ток. В данном случае возникающий вращающий момент пропорционален квадрату силы тока.
Приборы электродинамической системы могут применяться для измерения мощности, т. е. служить ваттметрами. Для этого неподвижную катушку включают в цепь последовательно с потребителем, а подвижную через дополнительный резистор включают параллельно с ним. Вращающий момент, действующий на подвижную катушку, пропорционален произведению сил токов в обеих катушках. Сила тока в первой катушке равна силе тока в рабочей цепи, а сила тока во второй пропорциональна напряжению на рабочем участке цепи. Их произведение пропорционально мощности.

На основе электродинамического измерительного механизма выпускаются лабораторные многопредельные амперметры, вольтметры и ваттметры. Эти приборы применяются .для измерений в цепях как постоянного, так и переменного тока. В последнем случае они дают наиболее падежные показания.

Действие приборов электростатической системы основано на электростатическом взаимодействии разноименно заряженных проводников, один из которых является подвижным АВ (рис. 203).

Амперметры постоянного тока не выпускаются как прибор электродинамической системы

Такие приборы позволяют измерять только напряжение.
Основная область применения приборов электростатической системы — измерение больших напряжений в цепях переменного и постоянного тока. Верхний предел измерений — до 100 кВ, диапазон частот — до 20 МГц.

Иногда действие измерительного механизма электроизмерительных приборов основано на тепловом действии тока. Главной частью измерительного механизма в этом случае является тонкая платиноиридиевая проволока АВ, натянутая между двумя зажимами (рис. 204).

Амперметры постоянного тока не выпускаются как прибор электродинамической системы

При прохождении по ней тока проволока нагревается и становится длиннее. Удлинение проволоки вызывает вращение блока с укрепленной на той же оси стрелкой. Таким образом, каждому значению силы тока соответствует определенный угол поворота стрелки.

Следует отметить, что любой электроизмерительный прибор должен иметь такое устройство, чтобы его включение в цепь заметно не изменяло ни тока, ни напряжения в цепи, иначе измерить истинные значения этих величин будет невозможно.

В настоящее время широко применяются цифровые амперметры и вольтметры.
Условные обозначения электроизмерительных приборов и их назначения при-
ведены в таблице 5.

Таблица 5
Условные обозначения электроизмерительных приборов

Амперметры постоянного тока не выпускаются как прибор электродинамической системы

Рекомендую подробно изучить предметы:
  1. Физика
  2. Атомная физика
  3. Ядерная физика
  4. Квантовая физика
  5. Молекулярная физика
Ещё лекции с примерами решения и объяснением:
  • Электрическое поле Земли
  • Ускорители заряженных частиц
  • Генератор электрического тока в физике
  • Электродвигатель в физике
  • Сила Лоренца
  • Правило Буравчика в физике
  • Шунт и добавочное сопротивление
  • Электродвижущая сила

При копировании любых материалов с сайта evkova.org обязательна активная ссылка на сайт www.evkova.org

Сайт создан коллективом преподавателей на некоммерческой основе для дополнительного образования молодежи

Сайт пишется, поддерживается и управляется коллективом преподавателей

Whatsapp и логотип whatsapp являются товарными знаками корпорации WhatsApp LLC.

Cайт носит информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, которая определяется положениями статьи 437 Гражданского кодекса РФ. Анна Евкова не оказывает никаких услуг.

Источник