Приборы электродинамической системы

Принцип действия приборов электродинамической системы (в дальнейшем ЭД-приборов) и пример обозначений на шкале показаны на рис. 28.

Вращающий момент создается в результате взаимодействия токов, протекающих в подвижной и неподвижной катушках. Этот момент пропорционален произведению мгновенных значений токов:

                                       .

Момент инерции подвижной части прибора (катушка и стрелка) достаточно велик, и поэтому она не успевает реагировать на быстрые изменения токов, то есть является простым механическим низкочастотным фильтром. Поскольку эти приборы, как правило, предназначены для измерения характеристик перио-

дических сигналов, то постоянная составляющая вращающего момента записывается в виде среднего значения

                                       ,

где T - период сигналов тока ,  - постоянный коэффициент.

На основе механизма электродинамической системы создаются амперметры, вольтметры и ваттметры (см. схемы а), б), в) рис. 28).

а) ЭД амперметр. Из схемы рис. 28 видно, что через обе катушки течет один и тот же ток, поэтому среднее значение вращающего момента пропорционально действующему значению измеряемого тока вне зависимости от формы кривой тока:

                              .

Из этой формулы следует, что ЭД амперметр позволяет измерять постоянный ток и действующее значение переменного тока, о чем говорит специальный знак на шкале. Вследствие значительной индуктивности катушек частотный диапазон ЭД амперметров ограничен сверху значением 5000 Гц. В связи с этим при наличии в кривой тока высокочастотных составляющих, которые превышают частотный диапазон прибора, все-таки появляется незначительная зависимость результатов измерений от формы кривой.

Предельные свойства ЭД амперметров.

- предел допускаемой основной приведенной погрешности - от 0,2%  до 1,0%,

- диапазон измерений - от 0,005 А  и  выше,  с  трансформатором тока  - до 6 000 А,

- диапазон частот - 0; 45 ¸ 5000 Гц,

- собственное сопротивление не более нескольких Ом.

Шкала ЭД амперметра неравномерна. Конструктивными мерами путем подбора формы катушек ее стремятся сделать равномерной. На шкалах отечественных ЭД амперметров обычно нанесены жирные точки, за пределами которых объявленный класс точности не обеспечивается.

б) ЭД вольтметр. В силу отмеченных обстоятельств ЭД вольтметр используется для измерения постоянного и действующего значения переменного напряжения практически вне зависимости от формы кривой, если частоты высших гармоник кривой напряжения не выходят за пределы его частотного диапазона. Из-за большого потребляемого тока (3 мА) сопротивление ЭД вольтметра не может быть большим. Так, на пределе 30 В его сопротивление не может быть больше 10 000 Ом. Поэтому ЭД вольтметры применяются для измерений в мощных цепях, в которых шунтирующее действие их невысокого сопротивления не будет заметно сказываться на результатах измерений.

Предельные свойства ЭД вольтметров.

- предел допускаемой основной приведенной погрешности - от 0,2%  до 1,0%,

- диапазон измерений - от 5 В  до 600 В, с трансформатором - до В.

- диапазон частот -  до 5000 Гц,

- собственное сопротивление - (100 - 2000) Ом.

Свойства шкал ЭД вольтметров такие же, как у шкал ЭД амперметров.

в) ЭД ваттметр. Предназначен для измерения мощности, выделяемой постоянным и переменным током в нагрузке. Ток нагрузки, который может достигать десятков ампер, проходит через неподвижную катушку, называемую последовательной цепью ваттметра. Через подвижную катушку (параллельную цепь ваттметра) пропускается ток, пропорциональный напряжению, подаваемому от источника. Для периодических сигналов с учетом сдвига фаз j между током и напряжением выражение для среднего вращающего момента имеет вид:

           ,

где  - действующие значения тока и напряжения,  - постоянный коэффициент.

Из последнего выражения видно, что вращающий момент, и следовательно, угол отклонения стрелки электродинамического ваттметра прямо пропорционален активной мощности. Поэтому шкала электродинамического ваттметра линейна.

Зажимы ваттметра, помеченные звездочкой, как это показано на рис. 28 в), присоединятся к проводам, идущим от источника, и потому эти зажимы называются генераторными.

Предельные свойства электродинамических ваттметров.

- предел допускаемой основной приведенной погрешности от 0,05%,

- пределы измерения от единиц ватт до  Вт (с трансформаторами тока и напряжения).

- диапазон частот - 45 ¸ 2000 Гц.