Электрорадиоизмерения (В. И. Винокуров), страница 16

т~ (4.34) нз выражения (4.33) получаем 1 дМ г а= — — п„,„. =Ц Л,' да (4.35) й ='Л-. й=Ч(" причем для рассматриваемой схемы ~1+ йг (4.37) (4.38) Из выражений (4.37) следует, что .г Используя соотношения (4.26), (4.29) и (4.39), получаем (4,39) агат а= — — 7„, . (г да (4.40) Выражение (4.40) аналогично (4.30), однако в него входят ковффнцненты распределения тока. Иезависизюи включенне обмоток применяется в в а т т м е трах — приборах для измерення мощности (рнс. 4.11).

Неподвижную катушку, сопротивление которой должно быть мало, включают последовательно с нагрузкой, а цепь рамкн, состоящую из обмотки рамкн н добавочного резистора,— параллельно нагрузке. Покажем, что данное включение обмоток позволяет измерять Учитывая, что сила тока, проходящего через ИМ, 7им = и„ lй а* (4.36) делаем вывод, что выражения (4.30) и (4.35), по существу, идентичны.

Параллелычое включенне обмоток используют в амперметр а х (рис. 4.10, а). При этом появляется возможность пропустить значнтельную часть измеряемого тока через неподвижную катушку н уменьшить силу тока, проходящего через спиральные пружинки и рамку. Это достигается вьлюченнем дополнительного резистора в цепь рамкн. Введем коэффпциенты распределення сялы тока между обмот- ками активную мощность, рассеиваемую в нагрузке (среднюю за период. колебания Т). Эта величина определяется соотношением (4.41) где ии и (и — мгновенные значения напряжения на нагрузке и силы тока через нагрузку.

Для рассматриваемой схемы 1,=(„, (р= (4А2) ттр + )(лоб "~еоб Прн записи второго из этих выражений учитываем, что падение напряжения на катушке возбуждения мала по сравнению с напряжением на на- 1р грузке, а сопротивление рамки существенно меньше величины )ти б. Подставляя выражения (4.42) в соотношение (4.26) и учитывая (4.41), находим а= — Р„. (4.43) 1 дйт пт)4,б да Форму и взаимное расположение кату- рис.

б.ц. Схема еиектроиишек подбирают так, чтобы в пределах иимииеското ииттметри рабочей части шкалы выполнялась условие линеаризации (4А4) дМ/да =сапа(. При этом угол отклонения подвижной части ИМ пропорционален активной мощности в нагрузке. Свойства электрадинамических приборов. Приборы электродинамической системы могут применяться для измерения электрических величин в цепях как постоянного,. так и переменнога тока, но наиболее широко использу~от их для измерения тока н напряжения промышленной частоты. Электродинамнческне амперметры и вольтметры измеряют среднеквадратическае (действующее) значение тока нли напряжения.

Прн их разработке принимают меры для линеаризации шкалы. Практйческн шкала этих приборов получается равномерной начиная с 15 — 207о от конечного значения шкалы. В электродинамнческом ИМ отсутствуют ферромагнитные элементы. Эта устраняет погрешности, связанные с нелинейностью и нестабильностью свойств ферромагнетиков. Поэтому электродинамические приборы являются наиболее точными среди других приборов переменного тока (класс точности 0,5; 0,2; 0,1).

К сожалению, столь малая погрешность имеет место лишь на низких частотах. На повышенных частотах появляется погрешность, ойуслов- 73 ленная влиянием индуктивных сопротпвлений катушек. Она асо. бенно велика в амперметрах с параллельным включением обмоток (вследствие перераспределения тока между обмотками~ и в ватт« метрах. й 4.5.

Логометры Логометром называют измерительный механизм, показывающий отношение двух электрических величин, чаще всего двух токов. Рис. 4.12. Устройство Рис. 4.13. Схема омметра магнитозлехтричесхого с магнитозлеитричесиим логомегра логометром В логометре протнводействующий момент создают электрическим способом. Поэтому подвижная часть логометра состоит из двух жестко скрепленных между' собой рамок с токамн. Моменты, создаваемые рамками, 'направлены в противоположные стороны; хотя бы один из ннх должен зависеть от угла поворота подвижной части.

Спиральные пружинки в логометре отсутствуют, а токи к рамкам подводятся по мягким безмоментным ленточкам. Наиболее распространен логометр магнитоэлектрнческой системы (рис. 4.12). Направление токов в рамках выбирают так, чтобы вращающие моменты были направлены в разные стороны. Магнитное поле в зазорах логометра должно быть неравномерным, что обеспечивается специальной формой полюсных наконечников или сердечника. На рис. 4.12 показан логометр с 'эллиптическими полюсными наконечниками.

Вывод расчетных соотношений для рассматриваемой конструкции сделаем на основе полученных ранее выражений для магннтоэлектрического ИМ. Из формулы (4.9) следует, что моменты, приложенные к рамкам логометра, М = У В(и)КМ, ( .45) 4.45 л4я —— — ЮзтвзВ (а — ф) 1ря, название происходит, от греч. 1оаоз — отношеаие; логометр — измеритель от саня. ''К ГдЕ Впе1, ерце1 И )рце1 — СООтВЕтетВЕННО ПЛОщадЬ, ЧИСЛО ВИТКОВ И сила тока в первой и второй рамках; ф — угол между рамками. При записи выражений (4.45) учитываем, что индукции является функцией угла а.

При установившемся отклонении моменты, приложенные к рамкам, равны по величине. Поэтому Ю,ев,В (а) ур, —— Ю,а1еВ (а — ф) Уре или (4. 47) Р (7ре/7 ) Таким образом, магнитоэлектрический логомегр измеряет отношение токов, протекающих через рамки. Это позволяет использовать его для изме- р 4 Рис. 4.14. Элеитрорения сопротивлений резисторов. динамический лоНа рис; 4.13 показана схема омметра, изме- юиеер рительным механизмом которого является магиитоэлектрический логометр. Измеряемое сопротивление включают в цепь одной из рамок.

Резистор Д1 выполняет защитную роль. Согласно (4.47), (4.48) Показания логометра являются функцией измеряемого сопротивления и не зависят от значения питающего напряжения. Шкалу логометра градунруют в единицах сопротивления. В общем случае она получается неравномерной, однако, подбирая форму сердечника и полюсных наконечников, можно придать ей желаемый характер, например сделать логарифмической. Электродинамический логометр (рис. 4.14) состоит нз неподвижной катушки возбуждения и двух жестко скрепленных между собой рамок, токи к которым подводятся по безмоментным ленточкам. Угол отклонения подвижной части определяется отношением токов в.рамках и не зависит от тока в неподвижной катушке.

Логометры электродинамнческой системы применяют для измерення фазового сдвига, емкости и нндуктнвности на ннзких частотах. % 4.6. Самопишущие приборы Эти приборы служат для автоматической регистрации (записи) меняющихся во времени электрических и неэлектрическнх вели- чин. Их применяют в основном для записи непериодических, мед- ть ч.,.еВ(„ (4.46) тра 81и~еВ(а) Из выражения (4.46) следует, что каждому значению отношения токов соответствует определенный угол отклонения подвижной части, т. е. имеет место за- висимость лепно протекающих процессов. Наибольшая частота в спектре сигнала, которую самопишущий прибор воспроизводит с малыми искажениями, составляет несколько герц.

Однако разработаны прнборы с увеличенной частотой собственных колебаний подвижной части, работающие в более широком диапазоне частот. Самопишущий прибор состоит из измерительного механизма и записывающего устройства. Отклонение подвижной части регистрируется с помощью пера; при скольжении его на бумаге возникают дополнительные снлы трения. Поэтому в самопишущих приборах применяют механизмы с достаточно большим' вращающим моментом — магнитоэлектрические и ферродинамическне. а1 Рис.

4.15. Диаграммы: а — нвнтанна»; б — днснвввв Характерным для самопишущего прибора является записывающее устройство, состоящее нз диаграммной бумаги (диаграммы), механизма передвижения диаграммы и пишущего узла. Д н а г р а м м а. Запись исследуемого процесса производится на специальной бумаге, называемой для краткостн днаграммой. Чаще всего используют ленточные и днсковые диаграммы (рис. 4.15) . Ленточная диаграмма представляет собой перфорированную бумажную ленту, перематываемую с одной катушки на другую. На лицевую сторону ленты типографским способом наносят координатную сетку (рис.

4.15, а). Скорость передвижения ленточной диаграммы должна быть равна одному нз значений ряда, установленного ГОСТом. Практически используют скорости движения от 1О мм/ч до 10 мм/мин. На ленточной диаграмме можно записывать как медленно, так и быстро протекающие процессы. Даже при больших скоростях движения диаграммы запись может производиться длительно, в течение многих часов.

В При исследованин медленно протекающих процессов нспольауют дисковые диаграммы (рис. 4.15, б). Запись на дисковой диаграмме производится в системе координат, близкой к полярной; Угловая скорость вращения диска должна быть строго постоянной. Значения ее выбирают в пределах от О,! до 24 об/ч. Механизм передвнж ения ди а г р ам м ы. Для передвижения диаграммы используют миниатюрные синхронные двигатели, питаемые от сети переменного тока, илн пружинные часовые механизмы.

Самопишущие приборы имеют несколько скоростей передвижения (вращения) диаграммы. Это позволяет выбирать скорость записи с учетом характера изменения исследуемой величины. Пишущий узел. Сущест- -2 вуют различные способы реги- 4 страции исследуемого процес- в са — с помощью чернил, специ- вг альной пасты, карандаша, выжнгання. У Наиболее распространенные конструкции пишущих узлов Рнс. 4.16. Пишущий узел для иепреизображены на рис, 4.16 н 4,17.

рыаной записи чернилами: На рис. 4.16 показан пишущий г — чврнввьвика; з — пеРо: 3 — диаграмма; узел для непрерывной записи чернилами. Он состоит из неподвижной чернильницы ! и металлической или стеклянной трубки с капилляром — пера 2, жестко скрепленного со стрелкой 4 измерительного механизма. Такое устрбйство используют как при малых, так и при больших скоростях движения диаграммы, Исследуемый процесс записывают в криволинейных координатах, изображенных на рнс. 4.15, а, б. Запись черниламн прнме7 няют в самопишущих приборах с большим врайцающим.