Меры электрических систем. Эквивалентная схема. Магнито-электрические механизмы. Измерение токов и напряжений приборами магнитоэлектрической системы, страница 4

2.  Аналогично М.Э. системы последователь включается добавочное сопротивление (R_доб).

Требование к R_доб:

-  Должно быть без реактивного сопротивления;

-  Обладать малой термо зависимостью;

-  Должно быть большое сопротивление.

Достоинство Э.М. системы:

1.  Возможность измерения постоянных и переменных токов;

2.  Возможность измерения значительных токов без шумта;

3.  Большая устойчивость к перегрузкам.

Недостатки:

1.  Относительно низкий класс точности (до 0,5);

2.  Энергоемкость, т.е. потребляют значительную часть измеряемого сигнала;

3.  Влияние внешних полей. Для исключения этого недостатка иногда механизм экранируют.

4.  Основной недостаток неравномерная шкала.

Электродинамический измерительный механизм

1.  Неподвижная катушка;

2.  Подвижная катушка.

Работа измерительных механизмов этой системы основан на взаимодействие двух электромагнитных полей, вызванных токами в подвижной (рамки) и неподвижной катушки. В общем случае это могут быть два независимых токов.

Собственное магнитное поле механизма, которое замыкается по воздуху, не велико, поэтому на него сильно влияет внешнее поля.

При пропускании переменных токов i₁ и i₂ по катушкам подвижная часть будет реагировать на среднее значение вращающего момента.

Где М_1,2 – взаимоиндукция двух катушек;

β - угол сдвига между катушками;

α  - угол отклонения стрелки;

I₁, I₂ - действующие значения токов.

 

W - энергия магнитного поля механизма.

иэмерение токов электродинамическим механизмом

Для простоты  размещения введем условное обозначение.

                

Для измерения малых токов одной цепи катушки соединяют последовательно внешним проводником.

В этом случае величена измеряемого тока определяется сечением провода рамки и количеством витков неподвижной катушки.

измерение больших ВЕЛИЧИН токов

 

При измерение больших величин токов основной ток пропускают через неподвижную катушку, намотанную относительно толстым проводом, имеющим маленькое сопротивление. Для получения вращающего момента  часть тока подается через сопротивление ___ в подвижную катушку.

Измерение напряжения

Для измерения напряжения необходимо обеспечивать в обмотках такие токи, вызванные этим напряжением, которое обеспечит необходимый момент вращения при этом напряжение. В этом случае обмотки включаются последовательно (аналогично измерению токов), но для ограничения тока через катушки в цепь включают ___. Т.о. ток в обмотках будет пропорционален изменению напряжению.

 

Измерение активной мощности

 

Для измерения активной мощности неподвижная катушка с толстым проводом включают последовательно с нагрузкой в цепь: 1-2-4-6. Подвижная катушка, ток в которой пропорционален приложенному напряжению, подключается по цепи: 1-2-3-5-6. Т.о. вращающий момент будет зависеть от тока в нагрузке и приложенного напряжения, что соответствует формула: P = U I.

Передаточная функция:

 

Иногда в цепях электрического переменного тока необходимо измерять реактивную мощность.

P_пол = U I             (Вольтампер)

P_акт = U I cos φ    (Ватт)

P_реакт = U I sin φ   (Вар)

Для измерения реактивной мощности применяется тот же самый механизм, но в одну из обмоток введена фазосдвигающая цепочка, она сдвигает токи в обмотках на угол p/2 друг относительно друга. Тогда P_реакт = U I cos (φ + p/2) = U I - sin φ.

Знак минус показывает, что момент будет направлен в противоположную сторону, поэтому в варметрах (приборы для измерения реактивной мощности), стрелка отклоняется с право на лево.

Передаточная функция:

 

Где ____ - энергия магнитного поля;

_____ - взаимоиндуктивность.