20180

Электродинамические приборы

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

15 Если через катушки пропустить переменные синусоидальные токи и то подвижная часть прибора будет реагировать на среднее значение вращающего момента где I1 и I2 – действующие значения тока;  фазовый сдвиг между ними. Значит уравнение 15 для переменного тока примет вид: 16 Из формул 15 и 16 ясно что показания приборов электродинамической системы пропорциональны произведению токов протекающих по катушкам; градуировка шкалы на постоянном токе справедлива и для переменных токов. Выпускаются амперметры электродинамической...

Русский

2013-07-25

391.5 KB

9 чел.

3.1. Электродинамические приборы (продолжение темы 2.0).

Узел для создания вращающего момента состоит из неподвижной катушки, внутри которой помещена подвижная.

Принцип действия заключается во взаимодействии магнитных полей неподвижной и подвижной катушек, по которым протекают измеряемые токи (рис.10).

Неподвижная катушка разделена на две половины, по которым протекает ток I1. Подвижная катушка расположена внутри неподвижной, и по ней протекает ток I2, который подводится через спиральные противодействующие пружины или растяжки. Успокоение обычно воздушное.

Энергия, запасенная в обеих катушках,

  (13)

где M1,2 – взаимная индуктивность между катушками.

Формула вращающего момента

 (14)

и уравнение отклонения указателя

. (15)

Если через катушки пропустить переменные синусоидальные токи  и , то подвижная часть прибора будет реагировать на среднее значение вращающего момента

,

где I1 и I2 – действующие значения тока;

-- фазовый сдвиг между ними.

Значит уравнение (15) для переменного тока примет вид:

   (16)

Из формул (15) и (16) ясно, что показания приборов электродинамической системы пропорциональны произведению токов, протекающих по катушкам; градуировка шкалы на постоянном токе справедлива и для переменных токов.

К достоинствам этих приборов относятся: 

  •  возможность перемножать измеряемые величины, т.е. измерять мощность;
  •  малая погрешность, так как в механизме нет железа.

Недостатки: 

  •  малая чувствительность;
  •  значительное потребление мощности;
  •  сложность конструкции;
  •  недопустимость перегрузки;
  •  нелинейность шкалы;
  •  влияние температуры, частоты и внешнего магнитного поля.

Выпускаются амперметры электродинамической системы для применения в цепях постоянного и переменного тока с частотами 50, 400, 1000, 2000,  3000 Гц.

Амперметры. 

Для измерения силы тока обе катушки соединяют параллельно или последовательно. При этом один и тот же ток протекает по обеим катушкам.

Уравнение (15) будет иметь вид:

 (17)

где SI – чувствительность по току.

При параллельном соединении катушек пределы измерения тока будут больше чем при последовательном.

Щитовые амперметры непосредственного включения выпускают с пределами измерений от 1 до 200 А. Расширение пределов (до 6кА) осуществляется при помощи измерительных трансформаторов тока.

 

3.2. Ферродинамические приборы

Ферродинамические приборы являются разновидностью электродинамических с тем отличием, что неподвижные катушки заключены в сердечники из ферромагнитного материала. 

Такая конструкция обеспечивает значительное увеличение вращающего момента и хорошую защиту от внешних магнитных полей.

Однако это приводит к увеличению погрешности прибора.

  1.  Термоэлектрические приборы

Приборы с термопреобразованием предназначены для работы в цепях переменного тока в диапазоне низких и высоких частот.

Термоэлектрический прибор состоит из термоэлектрического преобразователя и магнитоэлектрического амперметра (рис.13, а).

Преобразователь (рис.13, б) представляет собой нагреватель (1), по которому протекает измеряемый ток I, и связанную с ним термопару.

Во время измерения температура места соединения нагревателя и термопары приобретают значение Т1, а свободные концы термопары имеют температуру окружающего пространства T2 .

Разность температур вызывает термо-ЭДС 

,

где а – коэффициент пропорциональности, зависящий от материала термопары и ее конструкции.

В установившемся состоянии вследствие тепловой инерции температура нагревателя T1 постоянна и определяется рассеиваемой на нем мощностью.

Запишем такое выражение ,

где k – коэффициент теплоотдачи.

Из этих выражений для термо-ЭДС  запишем

,

где   - коэффициент пропорциональности;

Rн – сопротивление нагревателя;

I2 –квадратичное значение измеряемого тока.

Нагреватель включают последовательно в разрыв измеряемой цепи, а возникающую термо-ЭДС измеряют микроамперметром, работающим как милливольтметр.

Шкалу прибора градуируют в среднеквадратических значениях измеряемого тока.

Термоэлектрические преобразователи разделяются на контактные (рис.13,б), бесконтактные (рис.13, в) и вакуумные (рис.13, г).

В контактном преобразователе имеется гальваническая связь между нагревателем и термопарой, т.е. между входной и выходной цепями, что не всегда допустимо.

В бесконтактном преобразователе нагреватель отделен от термопары стеклянной или керамической бусинкой, так что между ними существует только незначительная емкостная связь. Чувствительность бесконтактного преобразователя ниже, чем у контактного. И у вакуумного термопреобразователя ниже, чем у контактного.

В вакуумном термопреобразователе нагреватель и термопара помещены в стеклянный баллончик.

Нагреватель представляет собой тонкую проволочку из манганина или нихрома.

Термопара состоит из разнородных материалов и сплавов, устойчивых при высоких температурах.

Термоэлектрические приборы получили широкое распространение

в качестве амперметров и миллиамперметров.

Максимальное значение измеряемого тока определяется сечением нагревателя и составляет от единиц миллиампер до десятков ампер. При необходимости измерения токов больших значений применяют трансформаторы тока.

Максимальная частота измеряемого тока зависит от сечения нагревателя и его длины и при минимальных размерах достигает сотен мегагерц.

К достоинствам термоэлектрических приборов следует отнести 

  •  независимость показаний от формы кривой измеряемого тока.

К недостаткам:

  •  малую чувствительность,
    •  неравномерность шкалы,
    •  недопустимую перегрузку.

  1.  Выпрямительные приборы

Для измерения переменного тока  в цепях повышенной частоты широко применяют выпрямительные приборы, состоящие из выпрямительного преобразователя и магнитоэлектрического амперметра (рис.14, а).

В качестве выпрямительных элементов используются полупроводниковые (германиевые или кремниевые) диоды, выпрямляющее действие которых определяется коэффициентом выпрямления

где Iпр и Iоб – прямой и обратный токи; Rпр и Rобпрямое и обратное сопротивление диода.

Коэффициент выпрямления зависит от частоты и значения преобразуемой электрической величины и от температуры окружающей среды.

С повышением частоты часть тока ответвляется через внутреннюю емкость диода и коэффициент выпрямления уменьшается.

Выпрямительные приборы работают по схемам одно- или двухполупериодного выпрямления (рис.14, б).

Однополупериодный выпрямитель. 

Ток в течение положительного полупериода проходит по измерительной ветви (открыт диод Д1 и витки катушки миллиамперметра), в течение отрицательного полупериода – по защитной ветви (диод Д2 и резистор R). Обе ветви идентичны, сопротивление резистора R равно сопротивлению катушки миллиамперметра Ra .

Через диод Д1 проходит пульсирующий ток i (рис.14, в), а показания миллиамперметра пропорционально постоянной составляющей тока или среднему значению Iср.

Если измеряемый ток синусоидальной формы, то

В схеме с двухполупериодного выпрямления (рис.14, г) измеряемый ток в течение положительного полупериода проходит по цепи Д1 – миллиамперметр – Д3 , а в течение отрицательного – Д2 – миллиамперметр – Д4.

Показание миллиамперметра пропорционально средневыпрямленному значению переменного тока.

Для синусоидального тока (рис.14, д)

Шкалу выпрямительного прибора всегда градуируют в среднеквадратических значениях тока синусоидальной формы.

.  (а - угол отклонения стрелки),

коэффициент формы .

Главными источниками погрешностей выпрямительных приборов являются: 

  •  погрешность градуировки миллиамперметра;
  •  емкость диодов;
  •  изменение температуры окружающей среды;
  •  выход частоты за пределы рабочего диапазона;
  •  отклонение формы кривой измеряемого тока от синусоидальной.

Для измерения больших токов применяют приборы со схемой, представленной на рис. 15, а. Здесь резисторы R являются шунтами для каждого полупериода тока.

В многопредельных амперметрах набор таких шунтов помещают внутри корпуса и переключают наружным ручным переключателем.

Выпрямительный вольтметр состоит из миллиамперметра и добавочного резистора Rд (рис.15, б). Добавочные резисторы располагаются внутри корпуса многопредельного вольтметра и переключают их при изменении предела измерения.

Выпрямительные приборы получили широкое распространение в качестве комбинированных измерителей постоянного и переменного тока и напряжения. Снабженные источником постоянного напряжения, они могут использоваться для измерения электрического сопротивления.


Рис.10 Электродинамический прибор

Рис.13 Термоэлектрический прибор

Рис.14 Схемы выпрямительных амперметров и графики токов и напряжений: а, б, в – при однополупериодном выпрямлении; г, д – при двухполупериодном выпрямлении

Рис. 15 Схемы выпрямительных приборов


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

54443. Соловїна, барвінкова, українська рідна мова 205 KB
  Мета: навчальна поглибити знання учнів про рідну мову її символи традиції впроваджувати елементи естетичного виховання культури спілкування; розвивальна – розвивати українське мовлення культуру поведінки; виховна – виховувати любов і повагу до своєї Батьківщини України її символів традицій обрядів почуття глибокої поваги до предків своїх рідних і близьких творчу самостійність і відповідальність уміння самоорганізовуватись вміння...
54444. Мово моя рідна, не мовчи! 522.5 KB
  А вчителька мовила що якби ваші словасуржики перетворились і справді на страшні дерева та ще на страшніших звірів я б побачила які ви герої Іванко. Багато віків люди засмічували рідну мову то модним словечком яке нічого спільного з рідною мовою не мало то вживали надмірно російські слова на український лад бо свого ліньки було підшукати а рідним словом нехтували цуралися його. Це не просто деревця це ті слова які ви щоденно говорите. А ви щодня сієте словазернятка і не задумуєтеся на тим що з того виросте.
54445. О рідна мовонько, о мово! В тобі від Бога кожне слово 115.5 KB
  Вчити учнів застосовувати набуті знання на практиці; Розвивати командний дух швидкість реакції прагнення перемоги вміння працювати в команді толерантне ставлення до думок інших Виховувати любов до рідної мови гордість за свою Батьківщину прагнення до самовдосконалення ХІД ЗАХОДУ Слово учителя Моя прекрасна українська мово Найкраща пісня в...
54446. Мова, наша мова ― пісня стоголоса! 1.51 MB
  Приспів: Калинова соловїна Вишиванками рясна Наша рідна Україна Розцвіте немов весна У нас на всіх одна надія Одна і радість і біда Ми землю мудрістю засієм Розквітне мова золота. Ви самі побачите яка чудова наша українська мова Багато тисяч літ тому жила в Україні прекрасна дівчина. А називалася ця красуня УКРАЇНСЬКА МОВА.
54447. Розквітай же, рідна українська мово! 183 KB
  А мова українська мов причастя Теплом своїм торкається грудей. ВЕДУЧА Мова це той інструмент який єднає націю народ в єдине ціле. ВЕДУЧИЙ Найбільше і найдорожче добро в кожного народу це його мова ота багата скарбниця в яку народ складає і своє давнє життя і свої сподіванки розум досвід почування писав Панас Мирний. Кожна мова неповторна.
54448. Гра-подорож у царство рідної мови 156 KB
  Українська мова Вчитель. Ця мова наче пташка свiтанкова IЦо гордо лине в свiй стрiмкий політ. Велична щедра і прекрасна мова Прозора й чиста як гірська вода. Це Українська мова барвінкова Така багата й вiчно молода.
54449. Journée Européenne des langues 494.5 KB
  Sensibiliser le public à limportance de lapprentissage des langues et de la diversification des diverses langues apprises afin de favoriser le plurilinguisme et la compréhension interculturelle; Promouvoir la riche diversité culturelle et linguistique de l'Europe, qui doit être maintenue et cultivée;
54450. Лунай, прекрасна наша мово! 582 KB
  Тип уроку: урок-свято Обладнання: вислови про мову фонограми пісень рушники верба речі з українського побуту тин штучна зелень квіти українські костюми збірки віршів українських письменників словники. На дошці та партах вислови про мову рушники квіти. Сьогодні ми зібрались щоб сказати теплі та ніжні слова про нашу рідну українську мову торкнутися сторінок її минулого сучасного...
54451. Виховання пошани й любові до рідної мови 73.5 KB
  Мирний У процесі вивчення української мови учнями початкових класів найважливіше місце посідає процес формування пошани й любові до рідного слова. Глибоке вивчення української мови можливе тільки тодіколи учень усвідомлює її як найдорожчий скарб в якому втілені національна самосвідомість характер історія народу. Так що сам педагог не повинен бути байдужий до мови або запобігливо уникати українського слова у вільному спілкуванні.