Главная Движение носителей электрических зарядов



вательно, и подвижной 3, закрепленной на оси и вращающейся на ней внутри неподвижной катушки. Ток к подвижной катушке подводят через закрепленные на оси спиральные пружинки 1, которые одновременно создают противодействующий момент М„р, пропорциональный углу закручивания а. При этом пружинки электрически изолированы от оси. На оси подвижной катушки закреплены также указательная стрелка 4 и крыло воздушного успокоителя 5. Для повышения. класса точности прибора и его чувствительности обмотку подвижной, катушки выполняют из тонкой изолированной проволоки на ток не более 0,5 А.

При прохождении токов по катушкам электродинамического прибора ток подвижной катушки /г взаимодействует с магнитным потоком Ф1, созданным током Ii неподвижной катушки, т. е. создается вращающий момент Мцр. Вращающий момент определяют через изменение энергии магнитного поля при повороте его подвижной части, т. е. согласно выражению Мвр = dW/da. При перемещении подвижной катушки изменяются энергия магнитного поля и, следовательно, взаимная индуктивность М катушек. Энергия магнитного поля взаимной индуктивности

(9.13)

Подставляя в выражение вращающего момента значение из (9.13) и считая токи подвижной I2 и неподвижной Ii катушек неизменными, получают общее выражение вращающего момента для электродинамических приборов:

Мвр = IJidM/da. (9.14)

Противодействующий момент, уравновешивающий вращающий момент, пропорционален углу перемещения подвижной части прибора: Мпр = Ка. При установившемся состоянии подвижной части прибора, когда вращающий момент равен противодействующему, имеем Mjp - Мпр, или Iil28M/da - Ка. Из этого выражения находят зависимость для угла перемещения подвижной части прибора:

I1I2 SM

К да

(9.15)


Рис. 9.7

Рис. 9.8



Из (9.15) следует, что угол поворота подвижной части электродинамического прибора пропорционален произведению токов в его катушках и изменению их взаимной индуктивности при повороте подвижной части прибора дМ/да. На характер изменения взаимной индуктивности можно воздействовать путем подбора формы катушек и их начального взаимного расположения.

При использовании электродинамического прибора в качестве амперметра на ток свыше 0,5 А подвижную и неподвижную катушки соединяют параллельно (рис. 9.8). При этом Jj = Kyi; I2 = K2I и

0.1 =

KjKl j2

P8M/8a = CiP8M/8a,

(9.16)

где Cj = К1К2/К. Следовательно, в амперметре электродинамической системы шкала неравномерная (квадратичная), причем в ее начале деления сильно сжаты. Для получения более равномерной шкалы катушкам придают специальную форму.

В вольтметрах электродинамической системы катушки в большинстве случаев соединяют между собой последовательно и снабжают добавочным сопротивлением (рис. 9.9). В этом случае в вольтметрах ток, проходящий через подвижг1ую и неподвижную катушки, одинаковый и равный /[, = = /2 = и/гу, где U - измеряемое напряжение; Гу = = к + "л - сопротивление измерительной цепи вольтметра, которое равно сумме сопротивлений катушек и добавочного сопротивления Гд.

Подставив значения токов в (9.14), получают

Мвру = (и/гЬ)8М/8а,

откуда, согласно (9.15), угол поворота стрелки вольтметра

ay=CyU8MI8a, (9.17)

где Су = 1/{Кгу). Таким образом, в вольтметрах электродинамической системы шкала прибора, как и в амперметрах этой системы, квадратичная.

В отличие от амперметров и вольтметров ваттметры электродинамической системы имеют практически равномерную шкалу. В самом деле, через неподвижную катушку ваттметра, включенную последовательно, проходит ток нагрузки I = 1„, а на подвижную катушку, включенную параллельно, воздействует напряжение сети (рис. 9.10). Следовательно,

Рис. 9.9 6 А. Г. Морозов




Мпр или --Р Ка. Тогда, согласно (915), угол поворота

ток подвижной катушки 1 = и/гу, где гу = + г, - сопротивление параллельной цепи, или цепи напряжения ваттметра, которое состоит из сопротивления подвижной катушки Гк и добавочного сопротивления Гд. Подставляя значения токов катушек ваттметра в (9.14), получаем

IV 8М 1 дМ

"Р" да гу да

где Р = UI - мощность.

При установившемся состоянии подвижной части прибора Mcpw =

гу да стрелки ваттметра

где Сц/= -. Следовательно, угол поворота подвижной системы (или

стрелки) ваттметра связан с измеряемой мощностью линейной зависимостью. Однако, чтобы шкала ваттметра была равномерной, необходимо соблюдать условие дМ/да - const. Это условие вьшолняется при М = Ка, когда К„ = const. Последнее условие практически легко осуществить за счет конструкции ваттметра. Поэтому обычно ваттметры электродинамической системы имеют равномерную шкалу.

Так как при одновременном изменении тока в обеих катушках электродинамических приборов направление вращающего момента не изменяется, то эти приборы пригодны для измерений в цепях как постоянного, так и переменного тока.

При переменном токе мгновенное значение вращающего момента пропорционально произведению мгновенных значений токов:

Mp{t) = hi2dMlda,

где il = /i„ sin tot; i,, = sin (tot + v]/).

Угол поворота 1ЮДвижной части прибора вследствие инерции пропорционален средним за период значениям вращающего момента:

Мвр =

Мвр (t) dt = IJ2 cos дМ/да,

где /i и /2 - действующие значения синусоидальных токов; vj; - угол сдвига фаз между / и I2.

Согласно (9.15), угол перемещения подвижной части прибора электродинамической системы при переменном токе будет равен

а=Щсо5дМ1да. (9.19) К

Так как при конструировании прибора легко осуществить условие дМ/да = const, то

а = CI1I2 cos (9.20)



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 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148


0.0127