III Задание:

1. ознакомиться с данным руководством

2. повторить теоретический материал по

принципу работы приборов электро-

магнитной системы измерений:

3. при помощи инструмента разобрать электро-

измерительный прибор и исследовать конструк

цию прибора и отдельных его элементов,

определить их назначение

4. сделать вывод о достоинствах и недостатках

приборов данной системы измерения и

оформить отчет в электронном виде.

Контрольные вопросы

1. В чем заключается принцип действия приборов электромагнит- ной системы измерения?

2. Какие достоинства и недостатки имеют приборы данной систе-

мы измерения?

3. Какие условные обозначения должен иметь прибор данной

системы измерения?

4. Какую шкалу имеют приборы электромагнитной системы

измерения и почему?

Основная литература:

1. В.Ю. Шишмарёв Измерительная техника - М. : Издательский центр «Акдемия», 2008, 288 с

2. В.А. Панфилов. Электрические измерения - М. : Издательский центр «Акдемия», 2008, 288 с

3. В.Ю. Шишмарёв Электрорадиоизмерения. Практикум - М. : Издательский центр «Акдемия», 2006, 240 с

Лабораторная работа №3

Наименование работы: Изучение устройства электродинамического

прибора

I Цель работы: Исследование конструкции и принципа

работы приборов электродинамической

системы измерения

II. Пояснения к работе Краткие теоретические сведения

Принцип действия электродинамических измерительных механизмов основаны на взаимодействии полей двух токов, протекающих соответственно по двум катушкам: неподвижной катушке 1 и подвижной катушке (рамке) 2 (рис. 1).

Рис. 1 Электродинамический измерительный механизм:

Неподвижную катушку выполняют из двух частей, между ними проходит сквозная ось 3, на которой укреп­лена подвижная катушка. Противодействующий момент создается пружинами, служащими также и для подвода тока к подвижной катушке.

В электродинамических механизмах применяются воздушные успокоители. цифрой 4 обозначено крыло успокоителя, а циф­рой 5 — камера успокоителя.

В данном механизме подвижная катушка помещается в неравномерном поле. Поэтому вращающий момент, действующий на под­вижную катушку, зависит от взаимного расположения катушек.

В этом случае выражение для вращающего момента в общем виде можно получить, исходя из того, что подвижная часть любо­го электромеханического устройства стремится расположиться та­ким образом, чтобы электромагнитная энергия устройства была наибольшей. При этом вращающий момент определяется скоро­стью изменения электромагнитной энергии А_е при пере­мещении подвижной части на угол α:

Электромагнитная энергия ме­ханизма, состоящего из двух катушек с токами I₁ I₂, может быть представлена в виде:

Следовательно, вращающий момент зависит не только от токов I₁ и I₂, но и от взаимного расположения катушек, т.е. от угла отклонения α подвижной катушки

где: ψ — сдвиг по фазе между токами I₁ и I₂

Шкала электродинамического измерительного механизма имеет квадратичный характер. Электродинамические измерительные механизмы обладают сле­дующими свойствами:• применяются как для измерений на постоянном, так и на переменном токе. На переменном токе эти механизмы измеряют действующее значение;

• характер шкалы неравномерный; при использовании электродинамического измерительного механизма в ваттметрах шкала практически равномерна;

• непосредственное измерение тока обычно ограничивается верхним пределом, составляющим 5 А (редко 10 А), и нижним преде­лом порядка 30...60 мА. Повышение предела измерения требует использования дополнительных преобразователей (трансформаторов тока);

• потребление мощности относительно велико. Например, при пределе измерения 5 А потребление мощности достигает порядка 5 Вт, что примерно в 20 раз больше, чем у магнитоэлектрического измерительного механизма с дополнительным преобразователем (шунтом) на тот же предел измерения.

Основными достоинствами электродинамических меха­низмов являются:

• одинаковые показания на постоянном и переменном токе, что позволяет с большой точностью градуировать их на постоянном токе, на переменном токе эти механизмы измеряют действующее значение;

• стабильность показаний во времени, не содержат ферромагнитных сердечников.

• непосредственное измерение тока возможно примерно до 100 А, дальнейшее увеличение предела измерения требует использования дополнительных преобразователей;

Указанные свойства электродинамических механизмов позволяют выпускать на их основе лабораторные много­предельные приборы высоких классов точности 0,5; 0,2; 0,1 для измерений на постоянном и переменном токе.

Выпуска­ются миллиамперметры и амперметры с пределами от 1 мА до 10 А на частоты до 10 кГц, многопредельные вольтметры с пределами от 1,5 до 600 В на частоты до 5 кГц с током полного отклонения от 60 до 3 мА, многопредельные одно­фазные ваттметры с пределами по току от 25 мА до 10 А и по напряжению от 15 до 600 В.

Недостатки электродинамических механизмов:

невысо­кая чувствительность;

большое собственное потребление мощности;

чувствительность к перегрузкам;

характер шкалы неравномерен: в начале ее деления сильно сжаты, однако последние (примерно) две трети шкалы можно сделать близкими к равномерной;

• потребление мощности относительно велико. Например, при пределе измерения, равном 5 А. потребление мощности достига­ет порядка 2...5 Вт.