Электроизмерительные приборы: Методические указания к выполнению лабораторной работы, страница 8

Электродинамический измерительный механизм с механиче­ским противодействующим моментом. Электродинамический измери­тельный механизм (рис.8) содержит две электрически последовательно со­единенные неподвижные катушки 1, разделенные воздушным зазором, и одну подвижную катушку 2, в обесточенном состоянии находящуюся под углом р (обычно 135*) к горизонтальной плоскости.

От расстояния между неподвижными катушками зависит конфигу­рация магнитного поля, что влияет на характер шкалы. Ток к подвижной катушке подводится через пружинки, создающие противодействующий момент.

Рис.8

При протекании токов (в общем случае разных) в обмотках катушек измерительного механизма электромагнитная энергия двух контуров опре­делится выражением:

где Ц и Zj - собственные индуктивности неподвижных и подвижной ка­тушек соответственно;

М_а - взаимная индуктивность неподвижных и подвижной катушек; /, и /₂ - токи, протекающие в обмотках неподвижных и подвижной ка­тушек.

Поскольку собственные индуктивности катушек не зависят от угла поворота а подвижной части, то значение вращающего момента, согласно выражению (10) будет:

Если по катушкам протекают постоянные токи /, и /₂, то создавае­мый ИМИ вращающиймомент:

Если токи синусоидальные,где ц> -

угол сдвига фаз между ними, то мгновенный вращающий момент:

 (39)

Как видно из выражения (39), мгновенный вращающий момент име­ет постоянную и гармоническую составляющие. При этом на частотах свыше 10 Гц подвижная часть измерительного механизма в силу своей инерционности не будет успевать реагировать на изменения тока. Вследст-

вие этого угол поворота подвижной части будет определяться средним за период Г значением вращающего момента:

где /, и 1₂ - действующие значения токов ц и »₂ соответственно.

Если по катушкам протекают периодические токи несинусоидальной формы, которые аналитически можно представить в идее разложений в ря­ды Фурье по гармоническим составляющим, то средний вращающий мо­мент будет определяться суммой слагаемых, содержащих произведения действующихзначений токов одной частоты (для каждой гармоники):

где /₀₁,/_м - постоянные составляющие токов в катушках;

/,,,/₂₁...- действующие значения гармонических составляющих тока,

протекающего по обмоткам неподвижных катушек; 1_1Ь,1_п...~ действующие значения гармонических составляющих тока,

протекающего по обмотке подвижной катушки; щ,щ...-  углы фазовых сдвигов между соответствующими гармониче­скими составляющими токов в подвижной и неподвижных катушках.

В измерительных механизмах с механическим противодействующим моментом угол поворота а подвижной части в соответствии с (12) и (13) будет равен:

• при постоянных токах

 (40)

•    при синусоидальных токах

 (41)

•при несинусоидальных токах

(42)

Чаще всего выпускаются электродинамические амперметры с двумя поддиапазонами измерений. Их переключение осуществляется изменением способа включения неподвижных катушек (последовательно или парал­лельно). Для расширения пределов измерения применяют измерительные трансформаторы тока. Промышленностью выпускаются электродинамиче­ские амперметры с верхними пределами измерения от 5 мА до 20 А клас­сов точности 0,1 и 0,2 в частотном диапазоне до 1500 Гц (Д5090).

В электродинамическом вольтметре все катушки измерительного механизма и добавочные резисторы включаются последовательно. Угол поворота подвижнойчасти для вольтметра определяется как:

где Z - полное сопротивление в цепи вольтметра, включая сопротивления

катушек и добавочного резистора;

U - измеряемое напряжение (это значение постоянного напряжения либо действующее значение синусоидального или несинусоидаль­ного напряжения в зависимости от рода измеряемой величины). Равномерность шкалы достигается тем же способом, что и в ам­перметрах, но так же, как и в амперметрах, лишь в пределах 25-100% е длины.

В многопредельных вольтметрах используют секционированные до­бавочные резисторы. Для обеспечения перехода от одного предела измере­ния к другому приборы снабжают переключателями пределов или не-

сколькими входными зажимами. Для увеличения верхнего предела изме­рения вольтметра применяют измерительные трансформаторы напряже­ния.