35.Электродинамические ваттметры.

Электродинамический ваттметр устроен принципиально так же, как и электродинамический амперметр и вольтметр, отличие заключается только в параметре катушек и в их способе их подключений. Ваттметр имеет не меньше 3-6 контактов. Его недвижная катушка обмотана толстым проводом и последовательно включается с тем участком цепи, которого мощность измеряется. Подвижная же катушка содержит огромное число витков из тонкой проволоки и подключается параллельно потребителю. Последовательно с движимой катушкой вводится и добавочное сопротивление. Ток, который идет по движущей катушке, пропорционален напряжению, которое подается на нагрузку.  Таким образом, отклонения движущейся части пропорционально мощности, и потому шкалу прибора вполне можно градуировать в ваттах. А из точной формулы следует, что шкала ваттметра равномерная. Например, электрический счетчик прибор электродинамической системы, который можно применять и для определений работы тока. Такие приборы, сокращенно еще называют счетчиками. Работу, производимую током, можно посчитать по формулам, то есть счетчик это по сути интегрирующий прибором. Для того чтобы приборы электродинамической системы сделать счетчиками, не нужно к оси движущей катушки прикреплять пружину, а насаждать на ось диск из металла, который когда будет вращаться, будет проходить между полюсами постоянного магнита.

  прибор для измерения мощности электрического тока в ваттах. Наиболее распространены электродинамические В. (см.Электродинамический прибор), механизм которых (рис.) состоит из неподвижной катушки 1, включенной последовательно с нагрузкой Н (цепь тока), и подвижной катушки 2, включенной через большое добавочное сопротивление R параллельно нагрузке (цепь напряжения). Работа В. такого типа основана на взаимодействии магнитных полей подвижной и неподвижной катушек при прохождении по ним электрического тока. При этом вращающий момент, вызывающий отклонение подвижной части прибора и соединённой с ней стрелки (указателя), при постоянном токе пропорционален произведению силы тока на напряжение, а при переменном токе — также косинусу угла сдвига фаз между током и напряжением. Применяются также ферродинамические В., реже индукционные, термоэлектрические и электростатические.

INCLUDEPICTURE "http://dic.academic.ru/pictures/bse/gif/0249661633.gif" \* MERGEFORMATINET

36. Электромагнитные приборы

Электромагнитный прибор имеет электромагнитный измерительный механизм с неподвижной катушкой, по обмотке которой протекает электрический ток, и один или несколько ферромагнитных сердечников, установленных на оси. 

Электромагнитные измерительные приборы используют в амперметрах, вольтемтрах, частотометрах и фазометрах.

Электромагнитные приборы изготавливают либо с плоской, либо с круглой катушкой. Плоскую неподвижную катушку (рис. 1, а) наматывают обычно из толстой проволоки 1 на неферромагнитный каркас 2 так, что внутри нее образуется воздушный зазор. Рядом с зазором располагают ферромагнитную пластинку 7, ось пластинки расположена асимметрично, на оси крепят стрелку 8 прибора, перемещающуюся вдоль шкалы 3 прибора. На оси укреплены противодействующая пружина 6 и алюминиевый сектор 5, который может поворачиваться в поле постоянного магнита 4.

Электромагнитный прибор с круглой катушкой устроен следующим образом. Из толстой проволоки намотана круглая катушка 10 (рис. 1, б) с воздушным центральным зазором. Внутри зазора неподвижно расположена ферромагнитная пластина 11, а на оси закреплена вторая, но уже подвижная ферромагнитная пластина 12. На оси пластины 12 закреплены противодействующая пружинка 13 и стрелка 14 прибора. Для создания противодействующего момента закрепляют на оси алюминиевый сектор и устанавливают постоянный магнит - на рисунке не показаны. 

INCLUDEPICTURE "http://electricalschool.info/uploads/posts/2010-03/1267795356_33.jpg" \* MERGEFORMATINET

Рис. 1. Электромагнитный измерительный механизм: а - с плоской катушкой, б - с круглой катушкой

Достоинства электромагнитных измерительных приборов

Угол отклонения стрелки электромагнитного измерительного прибора зависит от квадрата тока. Это говорит о том, что приборы электромагнитной системы могут работать в цепях постоянного и переменного тока.

При протекании по катушке переменного тока подвижный сердечник перемагничивается одновременно с изменением направления магнитного поля, и направление вращающего момента не меняется, то есть изменение знака тока не влияет на знак угла отклонения. Показание прибора в цепи переменного тока пропорционально действующим значениям измеряемых величин.

Электромагнитные измерительные приборы просты по устройству, дешевы, особенно щитовые. Они могут непосредственно измерять большие токи, так как катушки у них неподвижны и их легко изготовить из проводов с большой площадью сечения.

Промышленность изготовляет амперметры электромагнитной системы для непосредственного включения на токи до 150 А.

Электромагнитные измерительные приборы выдерживают не только кратковременные, но и длительные перегрузки, если таковые возникают в процессе измерения. 

Недостатки электромагнитных измерительных приборов

К недостаткам электромагнитных измерительных приборов можно отнести: неравномерность шкалы и относительно низкую чувствительность при измерении малых токов, то есть сравнительно низкую точность измерения в начале шкалы, зависимость показаний приборов от влияния внешних магнитных полей, низкий частотный диапазон измерений, большую чувствительность приборов к колебаниям частот тока и большое их собственное потребление (достигающее 2 Вт у амперметров на токи до 10 А и 3 - 20 Вт у вольтметров в зависимости от напряжения).

У многих приборов шкала близка к равномерной.

Электромагнитные измерительные приборы подвержены влиянию внешних магнитных полей, так как имеют очень слабое собственное магнитное поле. Дело в том, что катушки изготовляют без ферромагнитных сердечников, поэтому создаваемое в них магнитное поле замыкается по воздуху, а известно, что воздух представляет собой, среду с очень большим магнитным сопротивлением. Для устранения влияния магнитных полей широко используют различные магнитные экраны или изготовляют приборы в астатическом исполнение

В астатических измерительных приборах вместо одной катушки с сердечником применяют две неподвижные катушки и два сердечника, соответственно насаженных на одну ось со стрелкой. Обмотки катушек соединены между собой последовательно и так, что при прохождении через них измеряемого тока в них создаются магнитные потоки, направленные навстречу один другому.

Если измерительный прибор оказывается во внешнем магнитном поле, то оно усиливает магнитное поле у одной катушки и уменьшает у другой. Следовательно, увеличение вращающего момента у одной катушки компенсируется таким же уменьшением вращающего момента у второй. Так компенсируется влияние внешнего однородного магнитного поля. Если внешнее магнитное поле неоднородно, то происходит только частичная компенсация.