Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Вопрос № 5. Электродинамические механизмы.




 

Принцип действия электродинамических механизмов заключается во взаимодействии магнитных полей неподвижных и подвижных контуров (катушек) с токами.

Рис. 9. Структура электродинамического механизма (а),

его астатическая схема (б) и условное обозначение (в)

 

Электродинамические механизмы отличаются от магнитоэлектрических тем, что магнитное поле создается не постоянным магнитом, а током, протекающим по неподвижной катушке (рис. 9, а).

Неподвижная катушка 1 состоит из двух секций, разделенных в пространстве, что позволяет разместить ось, на которой крепится подвижная катушка 2, и изменить конфигурацию магнитного поля. Для создания противодействующего момента используются спиральные пружины 4, через которые подводится ток к подвижной катушке. Момент успокоения создается воздушным успокоителем 3. Корректор 5 обеспечивает установку стрелки на нулевую отметку так же, как и в других механизмах.

При наличии тока в катушках механизма возникают силы, стремящиеся повернуть подвижную катушку 2 так, чтобы магнитные потоки подвижных и неподвижных катушек совпали. В простейшем случае, когда используется система из двух катушек с токами, электромагнитная энергия системы:

(22)

где L1 и L2 – индуктивности неподвижной и подвижной катушек соответственно;

М1,2 – взаимная индуктивность между ними.

Индуктивность катушек и токи в них не зависят от угла поворота, поэтому вращающий момент МB в соответствии с формулой (7) равен:

(23)

C учетом того, что противодействующий момент создается спиральными пружинами, в установившемся режиме:

(24)

откуда

(25)

Из анализа формулы (25) можно сделать следующие выводы:

- характер шкалы измерительного механизма зависит от произведения токов и от закона изменения взаимной индуктивности между неподвижными и подвижными катушками, т. е. от формы катушек и их взаимного расположения; меняя зависимость можно обеспечить равномерность шкалы;

- при одновременном изменении направления (знака) токов I1 и I2 не изменяется и направление отклонения стрелки механизма, поэтому электродинамические механизмы пригодны для измерений в цепях постоянного и переменного тока.

Выражение (23) справедливо и для мгновенного значения вращающего момента при включении механизма в цепь переменного тока:

(26)

где i1, i2 – мгновенные значения токов в катушках.

Пусть , , где φ – разность фаз между токами.

Из-за инерционности подвижной части она реагирует на среднее значение момента, которое определяется по формуле:


Так как

,

то

, (27)

где I1 и I2 – действующие токи.

Для момента равновесия получим уравнение измерения

. (28)

Из формулы (28) можно сделать вывод, что на переменном токе электродинамический механизм обладает фазочувствительными свойствами, а градуировка шкалы на постоянном токе справедлива и для переменного тока.

Достоинства электродинамических механизмов: возможность измерения тока, мощности, разности фаз между током и напряжением на нагрузке, применение на постоянном и переменном токах.

К недостаткам относятся: сравнительно небольшая чувствительность, значительное потребление мощности, нелинейность шкалы, влияние температуры, частоты и внешних магнитных полей. Для уменьшения влияния магнитных полей приборы часто выполняются по астатической схеме (рис. 9, б). В этом случае механизм имеет две пары неподвижных и подвижных катушек, которые включены так, что изменение моментов за счет внешних полей у каждой пары катушек противоположно по знаку и взаимно компенсируется, если поле равномерно. Условное обозначение прибора показано на рис. 9, в. В зависимости от соединения катушек электродинамические механизмы используются для измерения тока, напряжения, мощности и разности фаз.

Промышленностью выпускаются щитовые и переносные электродинамические амперметры, вольтметры и ваттметры для использования в цепях постоянного и переменного токов (50 – 3 000 Гц) и фазометры для измерения разности фаз между током и напряжением в нагрузке. Класс точности щитовых приборов обычно не выше 1,5; переносные приборы могут выполняться даже класса точности 0,1. Электродинамические приборы являются одними из точных приборов при измерениях в цепях переменного тока низкой частоты.

Иногда неподвижная катушка размещается на специальном сердечнике с полюсными наконечниками. Такие механизмы называются ферродинамическими и для них справедливы в основном соотношения, полученные для электродинамических механизмов. Вследствие зависимости характеристик магнитной цепи от тока приборы, выполненные на основе ферродинамических механизмов, изготавливаются не выше класса точности 0,5.

 

Вывод: принцип действия электродинамических механизмов заключается во взаимодействии магнитных полей неподвижных и подвижных контуров (катушек) с токами. Достоинства электродинамических механизмов: возможность измерения тока, мощности, разности фаз между током и напряжением на нагрузке, применение на постоянном и переменном токах. К недостаткам относятся: сравнительно небольшая чувствительность, значительное потребление мощности, нелинейность шкалы, влияние температуры, частоты и внешних магнитных полей.

 







Дата добавления: 2015-09-04; просмотров: 137. Нарушение авторских прав

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2017 год . (0.008 сек.) русская версия | украинская версия