7. Измерительные приборы электромагнитной системы. Измерительные приборы электродинамической системы. Цифровые измерительные приборы. Электронный частотометр.

Измерительные приборы электромагнитной системы.

Прибор состоит из неподвижной катушки 1 прямоугольного сечения, в центре имеется щель 2, рядом на оси 4 укреплен эксцентрический лепесток 3ферромагнит. материала, под действием протекающего тока в цепи 2 возникает электромагнитная сила, которая затягивает или выталкивает лепесток с осью и лепестком сопряжена измерительная стрелка 5. Действие вращающего момента вызванного электромагнитной силой уравновешивается пружинами 6.

М_вр=dw/dα; М_вр=I²dL(α)/2dα; w=1/2l(α)I².

Для получения выражения вращающего момента при переменном токе возьмем среднее от предыдущего за период:

Достоинства:

• Простота конструкции

• Возможность измерения больших токов и устойчивость при повышении номинал. нагрузок.

Недостатки:

• Низкая чувствительность

• Влияние внешних магнитных полей даже небольшой величины, что вынуждает испытывать приборы специальных конструкций (2-х катушек токи в которых противоположно направлены).

• Необходимость использования специальных успокоителей компенсирующих колебания измерительной стрелки.

• Неравномерность шкалы. На практике подбирают такую форму катушки и сердечника, чтобы сделать шкалу равномерной. Тем не менее, шкала всегда сжата вначале.

Измерительные приборы электродинамической системы.

Принцип действия измерительного механизма реализован на взаимодействии проводников с токами.

Измерительный механизм состоит из подвижной и неподвижной катушек, расположенных на одной оси. Подвижная находится внутри неподвижной.

Под действием протекания токов внутри механизма возникает магнитное поле, энергия которого w=M(α)i₁i₂.

M(α) – взаимная индуктивность катушек, зависящая от угла между ними.

i₁=I_m1sin(ωt+α); i₂= I_m1sinωt.

Таким образом, получаем:

М_вр(t)=dw/dα=dM(α)/dα· I_m1 I_m2/2·{cosφ-cos(2ωt+φ)} зависимость вращательного момента от мгновенного значения мощности М_вр(t)= dM(α)/dα·P(t)/R.

Усредняя М_вр(t) по периоду получим:

М_вр(t)= dM(α)/dα·P/R; P=UIcosφ.

При разработке конструкции прибора размеры и формы катушек подбирают таким образом, чтобы добиться независимой производной dM(α)/dα от угла поворота.

М_вр ~ Р= UIcosφ – это позволяет использовать прибор электродинамической системы для измерения мощности.

Цифровые измерительные приборы.

Измерительные приборы аналоговых систем позволяют проводить измерения с точностью до 3-х десятичных значений. Цифровые измерительные приборы, точнее их еще на 3 порядка и таким образом обладают более высоким классом точности.

∆U/U – приведенная погрешность; ∆U/U_max – класс точности.

Приборы аналоговых систем проводят непрерывные измерения в диапазоне от минимального до максимального значения, то есть значение измеряемой величины принимает любое значение.

Электронный частотометр.

Простейшим цифровым прибором является частотометр.

Исследуемый сигнал (ИС) представляет собой гармонические колебания.

Генератор импульсов (ГИ) генерирует высокочастотные импульсы частотой ν_ГИ.

Исследуемый сигнал (ИС) подается на электрический ключ (ЭК), который открывается на ∆t=T/2, за которое через него пройдет N=∆t ν_ГИ.

Счетчик импульсов (СИ) и цифровой индикатор (ЦИ).