Электродинамические приборы
Состав узла для создания вращающего момента. Взаимодействие магнитных полей неподвижной и подвижной катушек. Достоинства и недостатки приборов электродинамической системы. Принцип действия амперметра, ферродинамического и термоэлектрического прибора.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 20.02.2014 |
| Размер файла | 30,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Электродинамические приборы
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. магнитное электродинамический прибор амперметр
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,
где M1,2 - взаимная индуктивность между катушками.
Формула вращающего момента
и уравнение отклонения указателя
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:
Из формул 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:
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.
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.
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.
Преобразователь 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, бесконтактные и вакуумные.
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.
Выпрямительные приборы.
Для измерения переменного тока в цепях повышенной частоты широко применяют выпрямительные приборы, состоящие из выпрямительного преобразователя и магнитоэлектрического амперметра.
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 Rоб - прямое 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.
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 а показания миллиамперметра пропорционально постоянной составляющей тока или среднему значению Iср.
Если измеряемый ток синусоидальной формы, то
В схеме с двухполупериодного выпрямления 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
магнитный электродинамический амперметр
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.
В многопредельных амперметрах набор таких шунтов помещают внутри корпуса и переключают наружным ручным переключателем.
Выпрямительный вольтметр состоит из миллиамперметра и добавочного резистора Rд. 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.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Электродинамические измерительные приборы и их применение. Электродинамический преобразователь. Взаимодействие магнитных полей токов. Амперметры, ваттметры, фазометры на основе электродинамических преобразователей. Электромагнитные измерительные приборы.
реферат [101,8 K], добавлен 12.11.2008Исследование конструкции амперметра на растяжках. Расчет силы Лоренца, электромагнитного момента спирали, угла скручивания растяжки. Выражение значения полярного момента инерции. Определение параметров подвижной системы электроизмерительного прибора.
практическая работа [68,6 K], добавлен 26.06.2015Методы амперметра и вольтметра, ваттметра и баллистического гальванометра при измерении емкости. Формулы определения шунтов и добавочных резисторов. Устройство и работа измерительного механизма электродинамической системы, ее достоинства и недостатки.
контрольная работа [586,3 K], добавлен 05.11.2010Особая точность электродинамических приборов, их разновидности и применение для определения тока и напряжения в цепях переменного и постоянного тока. Принцип действия ваттметра, устройство магнитоэлектрического логометра, их распространение и применение.
реферат [511,9 K], добавлен 25.11.2010Исследование истории развития электрических измерительных приборов. Анализ принципа действия магнитоэлектрических, индукционных, стрелочных и электродинамических измерительных приборов. Характеристика устройства для создания противодействующего момента.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 24.06.2012Исследование конструкции амперметра на спирали. Изучение свойств и работы спирали амперметра. Расчет силы Лоренца и электромагнитного момента. Определение угла скручивания спирали. Осевой момент инерции. Механизм противодействия с использованием спирали.
лабораторная работа [81,4 K], добавлен 26.06.2015Общие вопросы устройства и теории электромеханических приборов. Магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические, ферродинамические, электростатические, индукционные измерительные механизмы. Условные обозначения электромеханических приборов.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 10.09.2012Основные методики поверки показывающих приборов постоянного тока. Измерительный механизм с подвижной катушкой. Класс точности измерительных приборов, работающих на постоянном токе. Проверка изоляции напряжением 2 кВ. Расчет погрешности измерений.
лабораторная работа [22,2 K], добавлен 18.06.2015Характеристики магнитного поля и явлений, происходящих в нем. Взаимодействие токов, поле прямого тока и круговой ток. Суперпозиция магнитных полей. Циркуляция вектора напряжённости магнитного поля. Действие магнитных полей на движущиеся токи и заряды.
курсовая работа [840,5 K], добавлен 12.02.2014Примеры расчета магнитных полей на оси кругового тока. Поток вектора магнитной индукции. Теорема Гаусса-Остроградского для вектора: основное содержание, принципы. Теорема о циркуляции вектора. Примеры расчета магнитных полей: соленоида и тороида.
презентация [522,0 K], добавлен 24.09.2013Основные типы, устройство, принцип действия датчиков, применяемых для измерения давления. Их достоинства и недостатки. Разработка пьезоэлектрического преобразователя. Элементы его структурной схемы. Расчет функций преобразования, чувствительности прибора.
курсовая работа [782,1 K], добавлен 16.12.2012Нетепловые процессы ЭМ полей. Основы электродинамики нетепловых процессов в материальных средах. О физическом смысле поля электромагнитного векторного потенциала. Электродинамические аспекты теории нетеплового действия электрического тока в металлах.
реферат [139,7 K], добавлен 20.01.2008Принцип работы Кирлиан-прибора. Устройство и принцип действия искрового генератора, катушки прерывателя, резонатора. Современные схемы Кирлиан–прибора и компоненты для их сборки. Влияние напряжения и частоты. Проблемы применения Кирлиан-прибора.
курсовая работа [630,7 K], добавлен 29.11.2010Электромагнитный пускатель - коммутационный электрический аппарат, предназначенный для пуска, остановки и защиты трехфазных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором. Установка и эксплуатация прибора. Ремонт катушек электромагнитов.
курсовая работа [483,7 K], добавлен 08.06.2015Характеристика устройства и принципа действия электроизмерительных приборов электромеханического класса. Строение комбинированных приборов магнитоэлектрической системы. Шунты измерительные. Приборы для измерения сопротивлений. Магнитный поток и индукция.
реферат [1,3 M], добавлен 28.10.2010Исследование капиллярного подъема магнитной жидкости при воздействии электрического и магнитного полей. Изучение проявления действия пондеромоторных сил на жидкие намагничивающиеся среды и процессы релаксации заряда в тонких слоях магнитных жидкостей.
лабораторная работа [1,9 M], добавлен 26.08.2009Принцип действия вентильного электропривода. Формирование вращающего момента, результирующей намагничивающей силы. Электрическая схема переключения полюсов вентильного электропривода. Моделирование переходных процессов. Суммарный момент возмущения.
курсовая работа [3,5 M], добавлен 15.03.2010Определение наличия и направления магнитного поля метки. Создание постоянного магнитного поля, компенсирующего действие постоянных внешних магнитных полей. Принципиальная схема зарядно-разрядного узла устройства. Определение разряда накопительной емкости.
лабораторная работа [1,2 M], добавлен 18.06.2015Анализом действующих на дипольную частицу сил. Изучение диполь-дипольного взаимодействия однодоменных дисперсных частиц. Формула расчета эффективных полей при разных формах зависимости, когда выполняется требование однородности среды.
доклад [47,9 K], добавлен 20.03.2007Основные характеристики электроизмерительных приборов. Надежное и бесперебойное электроснабжение сельскохозяйственных потребителей в производстве. Графики электрических нагрузок. Предохранители, тепловое реле, их устройство, принцип действия, применение.
контрольная работа [693,2 K], добавлен 19.07.2011
