Электроизмерительные приборы: Методические указания к выполнению лабораторной работы, страница 5

где / - действующее значение измеряемого синусоидального тока -f=.

Если по катушке протекает периодический ток с периодом Г неси­нусоидальной формы, который аналитически может быть представлен в виде разложения в ряд Фурье По гармоническим составляющим:

где /₀ - постоянная составляющая; к - номер гармоники; I_mt - амплитуда k-ой гармоники;

«» =—, у/_к - начальная фаза k-ой гармоники, то, согласно (34), полу­чим для среднего значения вращающего момента следующее выражение:

Здесь /₀,/,,/₂... - постоянная составляющая и действующие значения гар­монических составляющих тока соответственно; / - действующее значение переменного несинусоидального тока. Поскольку противодействующий момент создается упругим элемен­том, то в соответствии с (12) и (13) угол поворота подвижной части (для всех трех рассмотренных видов тока):

 (35)

Из выражения (35) вытекает следующее:

•  зависимость угла поворота подвижной части от тока нелинейна;

•  поворот подвижной части одинаков как при постоянном, так и при
переменном токе, имеющем действующее значение, равное значе­
нию постоянного тока;

•  показание прибора не зависит от формы кривой измеряемого тока.

Линейную зависимость угла поворота а от тока получают для зна­чительной части рабочего диапазона показаний, изготавливая сердечник

специальной формы, при которой — является требуемой функцией а.

Основная область применения электромагнитных измерительных механизмов - это измерение токов (амперметры) и напряжений (вольтмет­ры) промышленной частоты.

В электромагнитных амперметрах катушка измерительного меха­низма включается непосредственно в цепь измеряемого тока. Щитовые амперметры выпускают с одним диапазоном измерений, переносные, как правило, имеют несколько диапазонов. Переход от одного поддиапазона к другому осуществляется переключением секций обмотки катушки, вклю­чаемых последовательно или параллельно. При измерении больших пере­менных токов используют измерительные трансформаторы тока.

Промышленность выпускает переносные амперметры класса точно­сти 0,5 с верхними пределами измерений от 5 мА до 10 А для частот до 1500 Гц (например, Э539); агатовые амперметры классов точности 1,5 и 2,5 для токов до 300 А со встроенными трансформаторами тока и до 10 кА с наружными трансформаторами тока (например, ЭА0702).

Электромагнитный вольтметр состоит из электромагнитного измери­тельного механизма и включенного последовательно с ним добавочного резистора, предназначенного для обеспечения необходимого диапазона измерений. Верхние пределы измерений изменяют подключением различ­ных добавочных резисторов, а при измерении больших переменных на­пряжений — с помощью измерительных трансформаторов напряжения.

Угол поворота подвижной части электромагнитного вольтметра:

где Z- полное сопротивление цепи вольтметра (катушки и добавоч­ного резистора).

Промышленностью выпускаются переносные вольтметры класса точности 0,5 с верхними пределами измерений от 1,5 до 600 В в диапазоне частот 45-100 Гц (например, Э545); щитовые вольтметры классов точности 1,5 и 2,5 с верхними пределами измерений от 0,5 до 600 В при непосред­ственном включении и до 600 кВ - с трансформаторами напряжения для частот от 45 до 1000 Гц (например, ЭВ0702).

Основными достоинствами электромагнитных приборов следует счи­тать возможность работы в цепях как постоянного, так и переменного то­ка; независимость показаний от формы кривой измеряемой величины; про­стота конструкции и, как следствие, высокая надежность и низкая стои­мость; способность выдерживать большие перегрузки по току, что объяс­няется отсутствием токоподводов к подвижной части.

К их недостаткам относят малую точность и низкую чувствитель­ность, большое собственное потребление мощности, узкий диапазон рабо­чих частот (индуктивное сопротивление катушки с ростом частоты увели­чивается, что уменьшает чувствительность измерительного механизма и угол отклонения подвижной части), а также то, что шкала электромагнит­ных приборов обычно равномерна только в пределах 25-100%.

На работу электромагнитных измерительных механизмов сильное влияние оказывают внешние магнитные поля.