36886

Прилади магнітоелектричної, електродинамічної та електромагнітної систем

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Мета роботи: Вивчення будови принципу дії приладів магнітоелектричної електродинамічної та електромагнітної системи та методами їх використання. Завдання: Ознайомитись з призначенням та областю використання приладів магнітоелектричної електродинамічної та електромагнітної систем. Вивчити принцип дії приладів та методику їх використання. Ознайомитись із властивостями та технічними характеристиками приладів.

Украинкский

2013-09-23

229 KB

194 чел.

Лабораторна робота №2

Тема: Прилади магнітоелектричної, електродинамічної та електромагнітної систем.

Мета роботи: Вивчення будови, принципу дії приладів магнітоелектричної, електродинамічної та електромагнітної системи та методами їх використання.

Прилади і обладнання: Прилади магнітоелектричної, електродинамічної та електромагнітної системи.

Завдання: 

  1.  Ознайомитись з призначенням та областю використання приладів магнітоелектричної, електродинамічної та електромагнітної систем.
  2.  Вивчити принцип дії приладів та методику їх використання.
  3.  Ознайомитись із властивостями та технічними характеристиками приладів.
  4.  Ознайомитись з межами вимірювання та вивчити схеми ввімкнення приладів.
  5.  Ознайомитись з конструктивним оформленням приладів.
  6.  Провести вимірювання фізичних величин за допомогою приладів.

Л І Т Е Р А Т У Р А

  1.  Г.П.Шкурин Справочник по электроизмерительным и радиоизмерительным  приборам (электроизмерительные приборы)”, М.: ’’Воениздат’’. 1960.
  2.  В.А.Соловьев, В.Е.Яхонтова ’’Основы измерительной техники’’, Л.: из-во Ленинградского университета, 1980.
  3.   Інструкції до приладів.

Прилади магнітоелектричної системи

ПРИЗНАЧЕННЯ Й ОБЛАСТЬ ЗАСТОСУВАННЯ

Електровимірювальні прилади магнітоелектричної системи призначаються для виміру сили струму й напруги в ланцюгах постійного струму.

Застосовуючи термоперетворювачі й різні випрямлячі, магнітоелектричні прилади використовують також для електричних вимірів у ланцюгах змінного струму високої частоти й для вимірів неелектричних величин (температури, тисків, переміщень і т.д.).

Лабораторні виміри на постійному струмі виробляються переважно магнітоелектричними приладами.

Майже всі технічні виміри в ланцюгах постійного струму здійснюються цими

приладами. Лише в деяких випадках, коли вирішальне значення має не точність вимірів, а дешевина й міцність приладів, постійний струм вимірюють електромагнітними приладами, як, наприклад, в автомашинах.

ПРИНЦИП ДІЇ

Робота магнітоелектричних приладів заснована на взаємодії магнітного потоку постійного магніту й вимірюваного струму, що проходить по обмотці рухливої котушки, розміщеної в цьому магнітному полі.

На мал. 1 показано схематичний пристрій найпоширенішого виду магнітоелектричного приладу. Основними частинами вимірювального механізму є: постійний магніт А, до кінців якого прикріплені залізні полюсні наконечники К с циліндричними виточеннями, і рухлива котушка (рамка) В.

Обмотка рамки звичайно накладається на тонкий алюмінієвий каркас, але іноді рамки виготовляються без каркаса.

Між полюсними наконечниками магніту нерухомо укріплений залізний сердечник D циліндричної або кулястої форми, утворюючи повітряний проміжок, у якому може повертатися рамка приладу.

Сердечник призначений для зменшення магнітного опору між полюсами й забезпечення рівномірного розподілу магнітного потоку в більшій частині повітряного проміжку.

Рис.   1.  Схематичний пристрій приладу магнітоелектричної   системи

При проходженні струму через обмотку рамки виникає магнітне поле, яке взаємодіє з магнітним полем постійного магніту. В результаті цього рамка повертається в ту або іншу сторону (залежно від напрямку протікаючого струму). Величина кута повороту буде залежати від сили струму, що проходить по обмотці рамки.

 Рамка жорстко пов'язана з віссю С и стрілкою S, що переміщається своїм кінцем по шкалі приладу.

Струм у рамку підводиться через дві спіральні пружини Е, прикріплені одним кінцем до рухливої частини, а іншим — до нерухомих частин приладу. Ці ж пружинки створюють протидіючий момент і повертають стрілку в нульове положення, коли рамка знеструмлена.

Повідець М, до якого прикріплений верхній кінець однієї із пружинок, пов'язаний з коректором N і призначений для встановлення стрілки приладу перед початком виміру на нульовий розподіл.

Грузики Р зрівноважують рухливу частину приладу при її зборці й регулюванні.

ВЛАСТИВОСТІ Й ТЕХНІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРИЛАДІВ

Точність. Магнітоелектричні прилади є найбільш точними із числа приладів з безпосереднім відліком. Описувані  прилади мають величину основної похибки від 0,2% до 2,5% від номінального значення шкали.

Однак погрішність в 0,2% не є величиною досягнутої межі точності; спеціальні конструкції лабораторних приладів мають більш високий клас точності, погрішність їх не перевищує 0,1%.

Чутливість. Магнітоелектричні прилади мають досить велику чутливість, що досягає 10 розподілів на 1 мкА при відстані між відмітками шкали порядку 1 мм. Така висока чутливість виходить шляхом збільшення індукції магнітного потоку в повітряному зазорі й зменшення протидіючого моменту пружинок. Більшою перевагою магнітоелектричних приладів є рівномірність їхньої шкали, що дає однакову чутливість приладу на всьому протязі шкали й дозволяє з однаковою точністю відраховувати показання в різних її місцях.

Опір технічних вольтметрів становить 100- 300 Ом на 1 В; у лабораторних вольтметрів ця величина досягає 1000 Ом на I В, а в спеціальних конструкціях — до 30 000 Ом на 1 В.

Власне споживання потужності магнітоелектричних приладів відносно невелике. Безпосередньо через обмотку рухливої котушки приладу можна пропустити лише невелику силу струму. В амперметрів вона досягає порядку 5—30 мА, а у вольтметрів — порядку 3—10 мА. Спадання напруги в обмотці рамки вольтметрів не перевищує звичайно 0,5 В.

Для вольтметрів споживання потужності визначається формулою

Р = Unln,

де In- струм, що відповідає номінальному показанню вольтметра; Un-номінальна напруга приладу.

Таким чином, наприклад для вольтметра з додатковим опором на 150 В сила струму при повному відхиленні складе 3—10 мA, а споживання потужності 0,45÷1,5 вт.

Для амперметрів споживана потужність визначається формулою

                                                               Pа = UnIn

де ln-номінальна сила струму;

Un— спадання напруги на затисках приладу.

Звичайно Un перебуває в межах 45—75 мв; отже, споживання потужності, наприклад в амперметра із шунтом на 100 А, складе 4,5-7,5 Вт.

З наведених формул видно, що споживання потужності в самій вимірювальній системі приладу в обох випадках не залежить від номінальної межі виміру. Споживання потужності в приладі разом з додатковим опором або шунтом пропорційно при номінальному значенні вимірюваної величини номінальній напрузі у вольтметра й номінальній силі струму у амперметра.

Перевантажувальна здатність магнітоелектричних приладів відносно більша. Так,  згідно державних стандартів  щитові амперметри повинні витримувати без яких-небудь ушкоджень навантаження струмом, що становить 120% номінального, протягом 2 годин  й, крім того, 10 ударів десятикратним номінальним струмом тривалістю 0,5 сек кожний з інтервалом в 1 хв між ними й один удар десятикратним номінальним струмом тривалістю 5 сек.

Механічна стійкість приладу значною мірою пояснюється лінійністю характеристики обертаючого моменту, а термічна стійкість досягається тим, що чутливість приладу забезпечує можливість дати достатній запас перетину провідників.

Час заспокоєння рухливої частини приладу в міліамперметрах, амперметрах, мілівольтметрах і вольтметрах звичайно не перевищує 2 -~3 сек. Воно менше в приладах, рамки яких мають металевий каркас, і більше в приладах з безкаркасними рамками.

Коефіцієнт добротності в магнітоелектричних приладах досить високий, він досягає в середньому для описуваних типів значень від 1 до 2. Наведені дані показують, що в цих приладах сприятливі співвідношення двох факторів, що визначають механічну міцність, а саме: обертаючого моменту й ваги рухливої системи.

Зміна температури навколишнього середовища позначається на точності показань приладів. Величина додаткової погрішності при цьому може досягати того ж значення, що й основна погрішність при зміні температури в ту або іншу сторону на кожні 10° від нормальної (+20° С).

Зовнішні магнітні поля також впливають на точність показань магнітоелектричних приладів внаслідок зміни щільності основного магнітного потоку в повітряному зазорі. Величина додаткової погрішності при цьому буває досить незначна, тому що щільність основного магнітного потоку в порівнянні із зовнішнім магнітним полем досить велика. Найбільш точні прилади забезпечуються внутрішнім магнітним екраном.

Перевага приладів: висока точність, сильний обертаючий момент, що забезпечує високу чутливість, мале власне споживання потужності, стійкість до перевантажень, рівномірність шкали й мала залежність показань від впливу зовнішніх магнітних полів.

Недоліки приладів: придатність для вимірів без додаткових пристосувань тільки на постійному струмі, відносна складність конструкції й, отже, порівняно висока вартість приладів.

МЕЖІ ВИМІРУ Й СХЕМИ ВКЛЮЧЕННЯ

Струм, що проходить через рухливу рамку вимірювального механізму, дуже малий у порівнянні із загальною величиною вимірюваного струму. Отже, обмотка рамки повинна або шунтуватися, або мати великий послідовно включений додатковий опір. Практично конструкція так і здійснюється: амперметри мають шунти, а вольтметри - додаткові опори. Однак габарит приладу не завжди дозволяє помістити всередині нього необхідний для даної межі виміру шунт або додатковий опір. У цих випадках, крім внутрішніх шунтів і додаткових опорів, до амперметрів надаються зовнішні шунти, а до вольтметрів - окремі додаткові опори.

Застосування зовнішніх шунтів у значній мірі розширює межі виміру сили струму, доводячи їх до 5000 А й більше.

Амперметри нормально виготовляються із зовнішніми шунтами на силу струму, що збігає з верхніми межами виміру приладу. Однак у деяких випадках виготовляються також амперметри, у яких шунти розраховані на силу струму менше верхньої межі виміру.

В останньому випадку при повному відхиленні стрілки по шкалі шунт працює з перевантаженням, величина якого дорівнює відношенню верхньої межі виміру приладу до номінальної сили струму шунта. Такі амперметри включаються на підвищене навантаження короткочасно (режим пуску двигунів) і нормально повинні працювати з навантаженням, що не перевищує  номінальної сили струму шунта.

а б

Рис. 2. Схеми включення амперметра в електричний ланцюг:

а — безпосереднє включення; б — із зовнішнім шунтом

У противному випадку шунт може нагріватися вище припустимої температури

( + 80° С).

Зовнішні   шунти   до   амперметрів   повинні підключатися  каліброваними по опору провідниками,які укомплектовані разом із приладом заводом-вирорбником.

Рис. .3. Схеми включення вольтметрів в електричний ланцюг: а —.безпосереднє включення; б — з додатковим опором

У тих випадках, коли за умовами місця відстань від шунта до амперметра перевищує довжину сполучних провідників, доданих до амперметра, треба ці провідники замінити більш довгими, обов'язково зберігаючи величину опору. У противному випадку величина погрішності приладу збільшується.

Схеми включення амперметрів в електричний ланцюг показані на рис. 2.

Вольтметри магнітоелектричної системи, що включають у ланцюг безпосередньо, дозволяють виміряти напругу від 45 мВ до 600 В. З окремими додатковими опорами можна вимірювати напругу до 15000 В і більше.

Схеми включення вольтметрів в електричний ланцюг показані на рис. 3.

КОНСТРУКТИВНЕ ОФОРМЛЕННЯ ПРИЛАДІВ

По конфігурації корпусів і габаритних розмірів магнітоелектричні прилади надзвичайно різноманітні. Це пояснюється широкою областю їхнього застосування як у стаціонарних, так й у рухливих установках. Щитові прилади виготовляються в круглих, квадратних і прямокутних корпусах. Причому прилади останніх розробок, як правило, оформляються в прямокутних корпусах. Виключення тут представляють малогабаритні й мініатюрні прилади, що мають круглі корпуси.

За способом монтування найбільше поширення за останнім часом одержали прилади з корпусами, пристосованими для втопленого монтажу.

Відносно габаритних розмірів магнітоелектричні прилади сильно відрізняються один від одного. Серед круглих щитових приладів налічується до 4 типів, що мають різні діаметри, а саме: 40, 60, 70, 80. Така розмаїтість у розмірах ставиться й до переносних приладів, які в такому ж ступені відрізняються один від одного, як і щитові.

Як матеріал для корпусів застосовується переважно пластмаса. У металевих корпусах у цей час прилади виготовляються дуже рідко.

Переходячи до характеристики інших матеріалів, застосовуваних у магнітоелектричних приладах, слід зазначити, що за останні роки набули широкого застосування як постійні магніти різних сплавів, що володіють великою питомою енергією й підвищеною коерцитивною силою. Завдяки цьому вдалося розробити прилади з досить високою чутливістю, як, наприклад, мікроамперметри й мілівольтметри. Технологічна обробка нових матеріалів перетерпіла більші зміни. Більшість деталей виготовляється штампованими або відцентровим литтям, а також успішно застосовується порошкова металургія.

Значно поліпшені також відлікові пристосування. Шкали більшості приладів виготовляються фотохімічним способом, завдяки чому вони стали більш чіткими, гарними й довговічними. Майже всі переносні прилади мають дзеркальні відлікові пристрої, а прилади вищих класів точності мають замість стрілки тіньовий покажчик.

Переносні прилади

АМПЕРМЕТРИ, ВОЛЬТМЕТРИ Й АМПЕРВОЛЬТМЕТРИ

ТИПУ М502

Амперметри, вольтметри й ампервольтметри типу М502 (рис.4) являють собою переносні лабораторні багатограничні прилади магнітоелектричної системи з безпосереднім відліком, призначені для виміру струму й напруги в ланцюгах постійного струму.

Вони розраховані для експлуатації при температурі навколишнього повітря від + 10 до +35° С и відносної вологості до 80%.

Прилади типу М502 застосовуються в основному в якості зразкових при перевірці робочих приладів у лабораторній практиці.

Основні технічні характеристики. 1. Клас точності приладів 0,1.

  1.  Зміна показань  приладу, викликане зміною температури оточуючого повітря від 20 ± 5° С у межах робочих температур, не перевищує +0,1% на кожні 10° зміни температури.
  2.  Зміна   показів   від   впливу зовнішніх    магнітних    полів     напруженістю 5 э

не перевищує ±0,5% від верхньої межі виміру.

  1.  Шкала приладу  однорядна, із дзеркальним відліком, довжиною 280 мм, розділений на 150 розподілів; робоча частина її 100%.

Рис. 4. Зовнішній вигляд приладу типу М502

Рис. 4. Зовнішній вигляд приладу типу М502

Рис. 4. Зовнішній вигляд приладу типу М502

Рис. 4. Зовнішній вигляд приладу типу М502

Прилади електромагнітної системи

ПРИЗНАЧЕННЯ Й ОБЛАСТЬ ЗАСТОСУВАННЯ

Електровимірювальні прилади електромагнітної системи призначаються для виміру сили струму й напруги в ланцюгах змінного і постійного струму.

Незважаючи па придатність цих приладів для вимірів двох видів струму, вони застосовуються переважно для змінного струму, тому що недостатньо однорідна й висока якість заліза сердечників знижує точність приладів, відградуйованих для обох видів струму. При виготовленні сердечників зі сплаву пермаллой точність приладів значно підвищується. Описані нижче електромагнітні прилади відградуйовані тільки для вимірів сили струму й напруги в ланцюгах змінного струму із частотою 15—60 гц, і на їхніх шкалах зазначені умовні позначки вимірювальних приладів змінного струму.

ПРИНЦИП ДІЇ

' Робота приладів електромагнітної системи базується на впливі магнітного поля, створюваного вимірюваним струмом при проходженні його по обмотці нерухомої робочої котушки, на рухливу частину того або іншого пристрою, зроблену з м'якого заліза або спеціального сплаву й укріплену на одній осі з покажчиком (стрілкою) приладу.

     У практиці виготовлення електромагнітних приладів існує велика кількість різних конструкцій вимірників. Вітчизняні підприємства випускають прилади переважно із плоскою котушкою, у яку втягується сердечник, виконаний у вигляді пелюстка. Частково випускаються прилади із круглою котушкою, усередині якої поміщені два сердечники - один нерухомий, пов'язаний із самою котушкою, і інший - пов'язаний з рухливою частиною приладу.

Рис. 5. Схематичний пристрій при

На рис.5 показано схематичний пристрій електромагнітного приладу із плоскою котушкою.

Нерухому частину вимірювального механізму амперметрів і вольтметрів електромагнітної системи становить каркас плоскої робочої котушки А, на який намотується ізольований мідний дріт або мідна стрічка перетином залежно від сили струму, або замість котушки ставиться виток з мідної шини (в амперметрах на струм понад 200 А). I

При проходженні вимірюваного (постійного або змінного) струму по робочій котушці навколо її витків створюється магнітне (постійне або змінне) поле, силові лінії якого згущені в плоскій щілині, спрямованої уздовж осі котушки. Поза цією нерухомою котушкою перпендикулярно до її осі встановлюється на агатових підп'ятниках вісь рухливої частини C, на якій ексцентрично укріплені проти щілини плоский залізний сердечник В и вказівна стрілка S. При проходженні вимірюваного струму по обмотці котушки сердечник В під впливом виникаючого магнітного потоку втягується в щілину котушки й повертає вісь С и, отже, стрілку S, кінець якої переміщається по шкалі приладу.

Протидія повертання рухливої частини приладу робить спіральна пружина (на рисунку не показана).

З віссю С рухливої системи скріплений поршень Е, що при русі рухливої частини приладу переміщається в радіально зігнутій камері повітряного заспокоювача D, чим і досягається заспокоєння стрілки приладу. У приладів новітніх конструкцій застосовуються магнітні заспокоювачі.

ВЛАСТИВОСТІ Й ТЕХНІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРИЛАДІВ

Електромагнітні прилади по своїй конструкції найбільш прості, дешеві й надійні в експлуатації. Внаслідок цього вони одержали широке поширення на електростанціях, розподільних підстанціях й у схемах релейного захисту. Розподільні щити силових установок змінного струму монтуються, як правило, електромагнітними приладами. Точність. По точності вимірів електромагнітні прилади уступають приладам магнітоелектричної системи. Величина погрішності технічних електромагнітних приладів не перевищує ±1,5-2,5%. У спеціальних конструкціях цих приладів погрішність зменшена: до +0,3% в амперметрів і до +0,5% у вольтметрів. Підвищення точності забезпечило можливість застосування електромагнітних приладів і для лабораторних вимірів.

На точність показання електромагнітних приладів впливають: гістерезис матеріалу сердечника, що вносить похибку, яка характеризує неоднаковими показаннями приладу при зростанні й зменшенні вимірюваного постійного струму, а також вихрові струми, що виникають у розташованих близько від котушки металевих частинах приладу, що створюють магнітні поля, що розмагнічують сердечник, що викликає додаткову погрішність при вимірі змінного струму.

Для зменшення погрішності від гістерезису в приладах класів 1,0 й 0,5 для виготовлення сердечника застосовують спеціальний сплав пермаллой, що володіє дуже малою коерцитивною силою.

Для зменшення погрішності від вихрових струмів металеві частини по можливості видаляють від котушки й збільшують опір ланцюгів для струмів Фуко. Каркас котушки для цієї мети виконується так, щоб він не представляв замкнутого контуру.

Зовнішні магнітні поля, взаємодіючі з полем котушки, спотворюють результати виміру. При монтажі приладів на розподільних щитах шини й прилади необхідно розташовувати так, щоб поле, створюване струмами, що проходять по шинах, не було перпендикулярно полю котушки приладу, тому що в останньому випадку погрішність від впливу зовнішнього поля буде найбільшою.

Вплив зовнішніх магнітних полів значно послабляється залізним кожухом приладу, що виконує роль магнітного екрана.

Зміни температури навколишнього середовища майже не викликають похибок в електромагнітних приладів. Зміна частоти мережі впливає на точність показання електромагнітних вольтметрів при вимірі в ланцюгах змінного струму внаслідок коливань індуктивного опору вольтметра.

Власне споживання енергії в електромагнітних приладів невелике: в амперметрів воно становить порядку 2 -~6 Вт. а у вольтметрів — 2 – 5Вт..

Шкали електромагнітних приладів нерівномірні. У звичайних технічних приладах чутливість на початку шкали найменша, у середині шкали вона підвищується й до кінця знову падає. Це явище пояснюється винятково формою й розташуванням сердечника вимірювального механізму. Новітні прилади підвищеного класу мають значну частину шкали, практично рівномірну.

У технічних приладах порівняльна рівномірність шкали починається з 20-25% номінальної межі виміру приладу, тому робочою частиною шкали вважається область показань, що лежить у межах від 25 до 100% номінального значення.

Перевантажувальна здатність електромагнітних приладів дуже висока, що є одним з найцінніших їхніх властивостей і перевершує всі інші системи. Відсутність необхідності підведення струму до рухливої системи вимірювального механізму дозволяє значно підвищити механічну й термічну міцність, внаслідок чого прилади витримують короткочасне перевантаження (удар струмом), що перевищує номінальний струм в 100 разів.

Переваги приладів: простота й надійність конструкції; відносна дешевина (вони приблизно на 30-40% дешевше магнітоелектричних приладів); висока стійкість відносно перевантажень, малий вплив змін температури навколишнього середовища на точність їхніх показань, придатність для виміру обох пологів струму й напруги.

Недоліки приладів: відносно низька точність у технічних приладів (I-2,5%) від вимірюваної величини; чутливість до зовнішніх магнітних полів, що вносять значну погрішність виміру; непридатність для виміру малих струмів і низьких напруг; нерівномірність шкали.

МЕЖІ ВИМІРУ Й СХЕМИ ВКЛЮЧЕННЯ

Верхня межа виміру в амперметрів безпосереднього включення становить 200—300 А, нижній — 6—8 мА. Шунти в електромагнітних амперметрів не застосовують, тому що вони вносять самоіндукцію й значно збільшують власне споживання енергії, крім того, шунти при цьому виходять громіздкими й дорогими.

Для збільшення меж виміру електромагнітних амперметрів, що включають у ланцюг змінного струму, застосовують вимірювальні трансформатори струму.

Відповідно до прийнятого стандарту амперметри, що включають через трансформатори струму, мають межу виміру 5 А.

Схеми включення амперметрів безпосередньо й через вимірювальний трансформатор струму показані на рис. 6 й 7.

Рис.   6   Схема безпосереднього включення амперметра в ланцюг

Рис.7. Схема включення амперметра через вимірювальний трансформатор струму

Верхня межа вимірів в електромагнітних вольтметрів безпосереднього включення буде порядку 500—600 в, нижній — близько 1,5 в. Для збільшення меж виміру вольтметрів застосовують вимірювальні трансформатори напруги.

Рис. 8 схема  безпосереднього включення

вольтметра в ланцюг

                                                                                         

     Рис.9 Схема включення вольтметра через вимірювальний трансформатор напруги                    


Відповідно до прийнятого стандарту вольтметри, що включають через вимірювальний трансформатор напруги, мають межа виміру 100 В.

' Схеми включення вольтметрів безпосередньо й через вимірювальний трансформатор напруги показані на мал. 8 й 9.

КОНСТРУКТИВНЕ ВИКОНАННЯ ПРИЛАДІВ

Конструкція корпусів електромагнітних приладів майже нічим не відрізняється від магнітоелектричних приладів. Протягом довгого часу серед електромагнітних приладів не було ні малогабаритних, ні мініатюрних зразків. Однак за останні роки розроблений ряд конструкцій малогабаритних приладів, що дозволяють вимірювати струм і напругу в ланцюгах нормальної й підвищеної частот.

Корпуси переносних лабораторних приладів нічим не відрізняються від корпусів таких же приладів магнітоелектричної системи.

Характерною рисою новітніх лабораторних приладів є наявність у них астатичних пристроїв, завдяки яким у значній мірі знижується вплив зовнішніх магнітних полів.

Переносні прилади

МІЛІАМПЕРМЕТРИ АМПЕРМЕТРИ АСТАТИЧНІ ТИПУ ACT (ACTA й АСТМА)

Астатичні міліамперметри й амперметри типу ACT являють собою переносні лабораторні двухмежні прилади електромагнітної системи з безпосереднім відліком, призначені для виміру змінного струму частотою 50 Гц 

Вони розраховані для експлуатації при температурі навколишнього повітря від +10 до +35° С и відносної вологості до 80%.

Прилади типу ACT застосовуються для точних лабораторних вимірів змінного струму і як контрольні прилади при градуюванні й перевірці міліамперметрів й амперметрів більш низьких класів точності. Вимірювальний механізм приладу зібраний по астатичній схемі, завдяки чому вплив зовнішніх магнітних полів знижено до припустимих меж.

Основні технічні характеристики. 1. Прилади виготовляються на наступні межі виміру:

Міліамперметри АСТМА

типу АСТ/6 0— 25— 50 мА

типу АСТ/5 0— 50—100 мА

Прилади електродинамічної системи

ПРИЗНАЧЕННЯ Й ОБЛАСТЬ ЗАСТОСУВАННЯ

У вимірювальних приладах електродинамічної системи розрізняють два різновиди, що відрізняються між собою застосуванням сталі у вимірювальному механізмі. Прилади без сталі звуться електродинамічними, а прилади зі сталлю - феродинамічними.

За принципом дії ці різновиди приладів зовсім однакові й поява феродинамічних приладів викликано необхідністю збільшити обертаючий момент рухливої системи й, отже,підвищити їх чутливість. При подальшому викладі термін «електродинамічний» буде ставитися до обох різновидів приладів

Електродинамічні вимірювальні прилади призначаються для виміру струму, напруги й потужності в ланцюгах постійних і змінних струмів.

Маючи високу точність і  велику чутливість, електродинамічні прилади на протязі довгих років застосовувалися головним чином для лабораторних вимірів сили струму й напруг у ланцюгах змінного струму, а також для точних і контрольних вимірів потужності постійного струму.

Однак, в останній час розроблено багато різних конструкцій феродинамічних приладів стаціонарного типу, призначених для виміру напруги струму, потужності, частоти й кута зрушення фаз у ланцюгах промислової й підвищеної частоти. Вони також зберігають за собою переважне положення як самописні прилади змінного струму.

ПРИНЦИП ДІЇ

Дія приладів електродинамічної системи заснована на взаємодії двох магнітних потоків, створюваних струмом, що протікає по обмотці рухливої котушки, і струмом, що проходить по нерухомій котушці. На рис. 10 показано схематичний пристрій електродинамічного приладу. Основними частинами вимірювального механізму є: нерухома котушка А, що складається із двох половин, рухлива котушка В, вісь С зі спіральними пружинками, стрілка S і демпферний пристрій М.'

У рухливу котушку вимірюваний струм підводиться через спіральні пружинки, які одночасно служать для створення протидіючого моменту. При проходженні вимірюваного струму по обмотках рухливої й нерухомої котушок внаслідок взаємодії виникаючих при цьому магнітних полів рухлива котушка буде прагнути стати так, щоб напрямок її магнітного поля збіглося з напрямком магнітного поля нерухомої котушки. Кут повороту рухливої котушки буде залежати від величини струму,що протікає. Крім того, цей кут буде визначатися протидіючим моментом спіральних пружин, величина якого пропорційна куту попорота. Коли обертаючий момент рухливої котушки буде дорівнювати протидіючому моменту спіральних пружин, то рухлива котушки  стає в певному положенні, жорстко скріплена з нею стрілка S покаже значення вимірюваної величини на шкалі.

Рис. 10. Схематичний пристрій        приладу електродинамічної системи

в

Для заспокоєння рухливої частини приладу служить повітряний заспокоювач, що складається із пластинки М, яка закріплена на рухливій частині й рухається в нерухомому закритому кожусі. При русі рухливої частини приладу пластинка гальмується опором повітря, завдяки цьому швидко наступає заспокоєння коливань і стрілка встановиться на оцінці шкали, що відповідає вимірюваній величині.

Принцип дії електродинамічних приладів й їх будова мало відрізняються від принципу дії й будови магнітоелектричних приладів. Різниця між ними полягає в тому, що в електродинамічному приладі основне магнітне поле створюється струмом, який протікає по нерухомій котушці, а у магнітоелектричному приладу це поле створюється постійним магнітом.

Котушки в електродинамічних приладах в залежності від призначення приладу з'єднуються між собою або послідовно, або паралельно.

Послідовне з’єднання котушок застосовується головним чином у вольтметрах, а також й в амперметрах на малу силу струму, що не перевищує 0,5 А.

Паралельне з’єднання котушок робиться в амперметрах з межами виміру вище 0,5 А.

Заспокоєння в електродинамічних приладах найчастіше застосовується повітряне. Виключення є лише екрановані прилади, у яких котушки розміщені у магнітний екран, що утрудняє застосування повітряного заспокоювача. В цьому випадку застосовується магнітний заспокоювач із постійним магнітом.

ВЛАСТИВОСТІ Й ТЕХНІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРИЛАДІВ

Електродинамічні прилади придатні для вимірів у ланцюгах постійного і змінного струму.

При вимірі постійного струму й напруги дія цих приладів принципово не відрізняється від магнітоелектричних приладів, тобто відхилення рухливого елемента вимірювача відбувається завдяки взаємодії магнітного потоку, утвореного рухливою котушкою, і потоку, створеного нерухомою котушкою.

Причому на відміну від магнітоелектричних приладів зміна полярності не має ніякого значення для електродинамічних приладів, тому що при одночасній зміні напрямку струму в обох котушках напрямок обертаючого моменту залишається незмінним.

При вимірі змінного струму рухлива котушка внаслідок своєї інерції не буде встигати змінити своє обертання від зміни обертаючого моменту й займе положення, обумовлене середнім значенням обертаючого моменту за період Отже, електродинамічний прилад на змінному струмі вимірює діюче значення змінного струму.

Із всіх приладів, придатних для виміру в ланцюгах змінного струму, електродинамічні прилади є самими точними. Клас точності їх досягає 0,1 і 0,2, тому вони одержали поширення переважно як зразкові прилади для перевірки приладів постійного і змінного струму, а також для точних лабораторних вимірів.

Описана вище конструкція приладу має досить невеликий обертаючий момент і, отже, порівняно невеликою чутливістю. Посилення обертаючого моменту легко досягається введенням магнітного ланцюга з феромагнітних матеріалів. При цьому значно підсилюються магнітні поля, створювані котушками, і тим самим збільшується обертаючий момент приладу. Разом із цим завдяки посиленню власних магнітних полів приладу вплив зовнішніх магнітних полів, що знижують точність приладу, значно зменшується.

Похибки.Основними факторами, що вносять додаткові погрішності електродинамічних приладів, є: зміна навколишньої температури, частоти, наявність зовнішніх магнітних полів (для приладів без сталі), а для приладів феродинамічних, крім того, вихрові струми й гістерезис у сердечнику.

Температурна похибка виникає внаслідок зміни опору мідних обмоток і пружності спіральних пружин. Для зменшення зазначеної похибки застосовуються особливі схеми температурної компенсації подібно тому, як це робиться в магнітоелектричних приладах. Зміна частоти вносить додаткову похибку головним чином у феродинамічні прилади з тієї причини, що при цьому змінюється індуктивний опір ланцюгів,в результаті чого змінюються струми в ланцюгах вимірювального механізму й, отже, його обертаючий момент. Особливо сильний вплив частота робить на фазометри, що містять у собі багатовиткові котушки.

У приладах без сталі похибка від зміни частоти невелика. При звичайному виконанні цих приладів вони можуть застосовуватися при частотах не більше 200 Гц, при цьому погрішність їх, що залежить від частоти, не перевершує 0,3%.

Поширена думка про те, що електродинамічні прилади можна використати при вимірах на частотах до 1000 Гц, є помилковим, тому що тільки амперметри на силу струму до 1 А при послідовному з’єднанні обмоток зберігають правильні покази при цих частотах. Для виміру на підвищених частотах існують спеціальні конструкції електродинамічних приладів, і аж ніяк не ті, які градуюються при частоті 50 Гц.

На показання приладів електродинамічної системи сильний вплив роблять зовнішні магнітні поля. З метою зменшення впливу цього фактора застосовують магнітні екрани, а також вводять астатичні пристрої вимірювального механізму.

Для усунення погрішності, викликаної зовнішніми магнітними полями, при вимірах варто зробити два виміри зі зміною напрямку струму в обох котушках (перемикати затиски) і як дійсне показання взяти напівсуму показів до й після перемикання затисків.

Власне споживання електродинамічних приладів відносно велике внаслідок великої кількості ампервитків у нерухомій котушці, необхідних для створення достатнього обертаючого моменту. Число амперів-витків у приладів (без заліза) перебуває в межах: у нерухомої котушки — від 100 до 500; у рухливої котушки — від 20 до 5. Витрата потужності в амперметрах досягає приблизно 5—10 Вт, а у вольтметрах з межами виміру до 300 В приблизно 7—15 Вт.

Стійкість до перевантажень у електродинамічних приладів невелика, тому що при їхньої низької чутливості важко дати їм відповідний запас міцності.

Зміни меж при вимірах у ланцюгах постійного струму можна досягти, застосовуючи до амперметрів і струмових ланцюгів ватметрів шунти, а до вольтметрів і ланцюгів напруги ватметрів-окремі додаткові опори. При вимірах у ланцюгах змінного струму можна застосовувати вимірювальні трансформатори струму й напруги, але з метою збереження точності виміру трансформатори повинні бути по класі не нижче класу точності приладу.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

45841. Маркетинг: понятие, виды, функции и задачи маркетинга 14.55 KB
  Функции маркетинга: Аналитическая изучение и оценка внешней и внутренней среды фирмы; Продуктовопроизводственная – это создание новых товаров которые соответствуют требованиям потребителей. Функция управления и контроля – сосредоточение всего комплекса маркетинга в руках одного из высших должностных лиц. Виды маркетинга: внешний и внутренний м.
45844. Стимулирование сбыта в системе маркетинговых коммуникаций 16.81 KB
  Стимули́рование сбы́та стимулирование продаж англ. Sles promotion читается как сэ́йлз промо́ушн продвижение продаж это вид маркетинговых коммуникаций обозначающий комплекс мероприятий по продвижению продаж по всему маршруту движения товара от изготовителя через каналы сбыта до потребителя с целью ускорения сбыта товаров. В основе данных мероприятий краткосрочное увеличение продаж путем предоставления покупателю как конечному потребителю так и розничному продавцу определенной выгоды. Виды стимулирования сбыта Стимулирование...
45845. Литьё под давлением 49 KB
  Сплавов на основе Zn l Cu. сплавов: Из l сплавов литьём под давлением изготавливаются: батареи отопления корпуса лодочных моторов и мотоциклов. Из Zn сплавов: карбюраторы мебельная фурнитура корпуса фильтров. Из Mg сплавов: детали бинокля фото и киноаппарата корпуса бензо и электропил.
45846. Модельный комплект 18.2 KB
  Конструкция модели должна обеспечивать быстрое удаление модели из формы без разрушения. величина усадки сплава выраженная в процентах серый чугун – 1 цветные сплавы – 15 углеродная сталь – 2 ; формовочные уклоны на поверхностях перпендикулярных плоскости разъёма по ГОСТ 3212 для удобства извлечения модели из плоскости формы без разрушения; галтели скругления в местах сопряжения стенок и ребер величина которых зависит от толщины сопрягаемых стенок; знаковые части модели которые не участвуют в создании конфигурации отливки...