Главная Об электрических измерениях. Достоинства и недостатки



Гис. 2.19


Рис. 2.20

Вольтметры выполняются по схеме, представленной на рис. 2.19. Катушки включаются последовательно, ток через них ограничивается добавочным резистором ?доб- Уравнение преобразования вольтметра имеет вид

(2.53)

где R - общее сопротивление цепи прибора.

Как и в случае амперметров, изменением дЛ/да добиваются почти равномерного характера рабочего участка электродинамических вольтметров.

Обычно электродинамические вольтметры выполняются многопредельными. Это достигается при помощи нескольких добавочных резисторов. При измерении повьппенных напряжений (свьппе 600 В) применяются измерительные трансформаторы напряжения.

При построении ваттметров используется тот факт, что уравнение преобразования (2.51) электродинамического механизма содержит произведение токов в катушках. Схема соединения катушек ваттметра и его включения в цепь для измерения мощности, потребляемой нагрузкой Z, приведена на рис. 2.20. Ток /, в неподвижной катушке равен току нагрузки, а ток /г в подвижной катушке пропорционален приложенному напряжению: /г = С (/?доб + г), гдеЛд, - сопротивление добавочного резистора; г - сопротивление подвижной катушки. С учетом этого уравнение шкалы (2.51) для ваттметра

а = (l/H/)(3.«/3a)/i/2Cos(., - <л) = = (1/»»(доб + Г2))(дЖ1да)1исо8р =

= (1 /l (доб + )) М)Р > (2.54)

где ip - угол сдвига фаз между приложенным напряжением U и токомв нагрузке; Р - активная мощность нагрузки.

Таким образом, уравнение преобразования электродинамического ваттметра



а = (1/Й/(Лд„е + Г2)){дЛ1да)Р (2.55)

имеет линейный характер.

Электродинамические ваттметры выполняют в виде многопредельных лабораторных переносных приборов самых различных, в том числе и достаточно высоких, классов точности (0,2; 0,1). Диапазон измеряемых мощностей таких приборов - от долей ватта до нескольких киловатт. Измерения могут выполняться как на постоянном токе, так и на токах промышленных частот (50 т, 400 Гц).

Погрешности электродинамических приборов возникают из-за температурных влияний и наличия внешних магнитных полей. При повышении частоты до нескольких сот герц существенными становятся также частотные погрешности. Они обусловлены ростом индуктивного сопротивления катушек, приводящим к уменьшению вращающего момента.

Ферродинамические приборы по существу являются разновидностью электродинамических приборов, от которых они отличаются не по принципу действия, а конструктивно. Для увеличения чувствительности катушка ферродинамических приборов имеет магнитно-мягкий серде ник - магнигопровод, между полюсами которого размещается подвижная катушка. Наличие сердечника значительно увеличивает магнитное поле неподвижной катушки, а следовательно, вращающий момент и чувствительность. Однако одновременно из-за нелинейности магнитных характеристик сердечника снижается точность прибора и увеличиваются его частотные погрешности. Ферродинамические приборы широко используются в качестве щитовых ваттметров, а также амперметров и вольтметров для измерения в цепях промышленной частоты.

2.5. ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ

Прршцип действия электростатических приборов основан на взаимодействии электрически заряженных проводников.

Одна из распространенных конструкций электростатического измерительного механизма приведена на рис. 2.21. Подвижная алюминиевая пластина /, закрепленная вместе со стрелкой на оси 3, может перемещаться, взаимодействуя с двумя электрически соединенными неподвижными пластинами 2. Входные зажимы (не показаны), к которым подводится измеряемое напряжение, соединены с подвижной и неподвижными пластинами. Под действием электростатических сил подвижная пластина втягивается в пространство между неподвижными пла-стинами. Движение прекращается, когда противодействующий момент закрученной пружины становится равным вращающему моменту.

Энергия электростатического поля, запасенная электростатическим измерительным механизмом, 54




Рис. 2.21

с2 =

Рис. 2.22

W= (1/2) Cf/,

(2.56)

где С - емкость между пластинами, зависящая от их взаимного расположения; и - измеряемое напряжение. Следовательно, вращающий момент

= miba = (l/2)(3C/3a)f/.

(2.57)

Противодействующий момент Л/пр= Wa при равновесии равен

Таким образом, уравнение преобразования электростатического прибора имеет вид

а - (l/2H/)(3C/3a)f/. (2.58)

Из (2.58) следует, что показание прибора не зависит от полярности приложенного напряжения.

В случае переменного тока следует произвести усреднение показаний по времени:

Т 1

7- о зи» За

-u{t)dt =

ЪС Т 1

- J (f) dt =-

За о 2W

ЗС То"

(2.59)

где u(t) - мгновенное значение измеряемого переменного напряжения; и - его действующее значение; Т - период времейи, за который производится усреднение.

Таким образом, квадратичность уравнения преобразования (при ЪС/да = const) сохраняется и на переменном токе. Поэтому приходится



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 [16] 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114


0.1082