Опишите устройство и принцип действия электродинамического электроизмерительного прибора кратко

Обновлено: 02.07.2024

Измерительный прибор, принцип действия которого основан на механическом взаимодействии двух проводников при протекании по ним электрического тока. Э. п. состоит из измерительного преобразователя (См. Измерительный преобразователь), преобразующего измеряемую величину в переменный или постоянный ток, и измерительного механизма электродинамической системы (рис.). Наиболее распространены Э. п. с подвижной катушкой, внутри которой на оси со стрелкой расположена подвижная катушка. Вращающий момент на оси возникает в результате взаимодействия токов в обмотках катушек 1 и 2 и пропорционален произведению действующих значений этих токов. Уравновешивающий момент создаёт пружина, с которой связана ось. При равенстве моментов стрелка останавливается.

Э. п. — наиболее точные электроизмерительные приборы, применяемые для определения действующих значений тока и напряжения в цепях переменного и постоянного тока. При последовательном соединении обмоток катушек угол поворота стрелки пропорционален квадрату измеряемой величины. Такое включение обмоток применяется в Э. п. для измерения напряжения и силы тока (Вольтметры и Амперметры). Электродинамические измерительные механизмы используют также для измерения мощности (Ваттметры). При этом через неподвижную катушку пропускают ток, пропорциональный току, а через подвижную — ток, пропорциональный напряжению в измеряемой цепи. Показания прибора пропорциональны активному или реактивному значению электрической мощности. В случае исполнения электродинамических механизмов в виде Логометров их применяют как частотомеры, фазометры и фарадометры. Э. п. изготовляют главным образом переносными приборами высокой точности — классов 0,1; 0,2; 0,5. Разновидность Э. п. — ферродинамический прибор, котором для усиления магнитного поля неподвижной катушки применяют магнитопровод из ферромагнитного материала. Такие приборы предназначаются для работы в условиях вибрации, тряски и ударов. Класс точности ферродинамических приборов 1,5 и 2,5.

Электродинамический измерительный прибор: 1 и 2 — неподвижная и подвижная катушки; 3 — ось; 4 — пружина; 5 — стрелка; 6 — шкала.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .

Полезное

Смотреть что такое "Электродинамический прибор" в других словарях:

ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЙ ПРИБОР — позволяет измерять электрическое напряжение, силу тока, мощность в цепях переменного тока; основан на взаимодействии магнитных полей двух (или более) контуров с током … Большой Энциклопедический словарь

электродинамический прибор — [IEV number 314 01 19] EN electrodynamic instrument instrument comprising one or more measuring elements which operate by the interaction of a current in one or more movable coils with a current in one or more fixed coils NOTE – This term… … Справочник технического переводчика

электродинамический прибор — elektrodinaminis matuoklis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Matuoklis, kurio veikimas grindžiamas sąveika tarp judamojoje ritėje arba rėmelyje tekančios srovės sukurto magnetinio lauko ir vienoje ar daugiau nejudamųjų… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

электродинамический прибор — elektrodinaminis matuoklis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Nuolatinės ir kintamosios elektros srovės matuoklis, kurio judamąją dalį pasuka magnetinio lauko jėgos, atsirandančios tarp nejudamosios ir judamosios ričių,… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

электродинамический прибор — elektrodinaminis matuoklis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. electrodynamic instrument; electrodynamic measuring instrument; electrodynamic meter vok. elektrodynamisches Gerät, n; elektrodynamisches Meßgerät, n; elektrodynamisches… … Fizikos terminų žodynas

электродинамический прибор — позволяет измерять электрическое напряжение, силу тока, мощность в цепях переменного тока; основан на взаимодействии магнитных полей двух (или более) контуров с током. * * * ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЙ ПРИБОР ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЙ ПРИБОР, позволяет… … Энциклопедический словарь

электродинамический прибор — elektrodinaminis prietaisas statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. electrodynamic instrument vok. elektrodynamisches Meßinstrument, n rus. электродинамический прибор, m pranc. appareil électrodynamique, m … Radioelektronikos terminų žodynas

ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЙ ПРИБОР — позволяет измерять электрич. напряжение, силу тока, мощность в цепях переменного тока; осн. на взаимодействии магн. полей двух (или более) контуров с током … Естествознание. Энциклопедический словарь

электродинамический измерительный прибор — elektrodinaminis matuoklis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Matuoklis, kurio veikimas grindžiamas sąveika tarp judamojoje ritėje arba rėmelyje tekančios srovės sukurto magnetinio lauko ir vienoje ar daugiau nejudamųjų… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

электродинамический измерительный прибор — elektrodinaminis matuoklis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Nuolatinės ir kintamosios elektros srovės matuoklis, kurio judamąją dalį pasuka magnetinio lauko jėgos, atsirandančios tarp nejudamosios ir judamosios ričių,… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

Принцип действия электродинамических приборов основан на взаимодействии магнитных полей двух катушек одной, неподвижно закрепленной, и другой, сидящей на оси и могущей поворачиваться. На рис. а) показано устройство электродинамического прибора.

Катушка 1 (здесь — состоящая из двух половин) неподвижно закреплена. К подвижной катушке 2, укрепленной на оси прибора 3, ток подводится через спиральные пружины 4, которые одновременно служат для создания противодействующего момента. При пропускании тока по виткам обеих катушек они создадут магнитные поля, которые, взаимодействуя между собой, будут стремиться повернуть катушку 2 так, чтобы ее магнитное поле и поле катушки 1 совпадали по направлению. Кроме круглых катушек, встречаются конструкции приборов с прямоугольными катушками. Магнитное поле каждой катушки зависит от тока, поэтому сила взаимодействия обеих катушек пропорциональна квадрату тока. Следовательно, шкала прибора неравномерна. Успокоение приборов этой системы воздушное, так как применение электромагнитного тормоза вызвало бы искажение показаний прибора. Это объясняется тем, что собственные магнитные поля катушек очень малы и сильное поле постоянного магнита электромагнитного тормоза оказывало бы влияние на работу прибора.

Одновременное изменение направления тока в обеих катушках не меняет направления силы взаимодействия. Поэтому электродинамические приборы применяются в цепях как постоянного, так и переменного тока. В цепях переменного тока приборы этой системы показывают действующее значение измеряемой величины. Точность электродинамических приборов I велика (класс точности — 0,2—0,5), и поэтому они нашли себе применение как контрольные приборы для измерений на переменном токе. К недостаткам приборов нужно отнести достаточно большое потребление мощности, составляющее в амперметрах 5—10 Вт, в вольтметрах — 7—15 Вт, чувствительность к перегрузкам и влияние на показание прибора внешних магнитных полей вследствие слабого собственного поля прибора. При перегрузках прибора спиральные пружинки теряют упругость и могут перегореть.

На рис. в) показано устройство электродинамического прибора в упрощенном виде, где хорошо видно взаимное расположение катушек.

На рис. г) показано устройство электродинамического прибора неподвижная катушка, которого состоит из двух полукатушек, внутри которых расположена подвижная катушка аналогично рис. б).

Устройство и применение электродинамического прибора. Работа электродинамического прибора основана на взаимодействии двух катушек, обтекаемых электрическим током. Электродинамический измерительный механизм (рис. 326, а) состоит из двух катушек: неподвижной 2 и расположенной внутри нее подвижной 1. Подвижная катушка 1 связана с осью прибора со стрелкой и с двумя спиральными пружинами 4 (или растяжками), которые служат для создания противодействующего момента и подвода тока к подвижной катушке 1. В приборе применяется демпфер 3, аналогичный ранее рассмотренному.

При прохождении по катушкам токов I₁ и I₂ возникают электродинамические силы F (рис. 326,б), которые стремятся повернуть подвижную катушку относительно неподвижной на некоторый угол. Вращающий момент, действующий на подвижную катушку,

где с₁ — постоянная величина, зависящая от параметров катушек (числа витков и размеров), их формы и взаимного расположения.

Повороту подвижной катушки противодействует момент М_пр = = с₂?. В момент равновесия М = М_пр, откуда

где к — постоянная величина.

При переменном токе мгновенное значение вращающего момента М пропорционально произведению мгновенных значений токов i₁ и i₂, проходящих по катушкам. Средний же за период вращающий момент

где I₁ и I₂ — действующие значения токов i₁ и i₂; ? — угол сдвига фаз между ними.

Поэтому при переменном токе

Значение вращающего момента М, созданного катушками электродинамического прибора, а следовательно, и угол поворота стрелки ? пропорциональны произведению проходящих по катушкам токов I₁ и I₂. Поэтому в зависимости от схемы включения катушек прибор может быть использован в качестве амперметра, вольтметра и ваттметра.
При включении обеих катушек прибора последовательно в цепь измеряемого тока (рис. 327,а) прибор будет работать в качестве амперметра; при подключении катушек к двум точкам (рис. 327,б), между которыми действует подлежащее измерению напряжение,

Рис. 326. Устройство (а) и принципиальная схема (б) электродинамического измерительного механизма

Класс устройств, которые применяются для измерения электрических величин, называются электроизмерительными приборами. Наиболее известные из них – амперметры, вольтметры и омметры.

Сфера применения

Электроизмерительный прибор является необходимым устройством в связи, энергетике, промышленности, на транспорте, в медицине и научных исследованиях. Применяется это устройство и в быту, например для учета потребленной электроэнергии.
А если применить специальные преобразователи величин неэлектрических в электрические, то диапазон применения электроизмерительных приборов становится значительно шире.

Классификация электроизмерительных приборов

Один из существенных признаков систематизации подобных устройств - воспроизводимая или измеряемая физическая величина. Согласно ему приборы подразделяются:

- на измеряющие силу электрического тока – амперметры,

- измеряющие электрическое напряжение – вольтметры,

- измеряющие электрическое сопротивление – омметры,

- измеряющие частоту колебаний электротока – частотомеры,

- измеряющие различные величины – мультиметры или авометры, тестеры,

- для воспроизведения указанных сопротивлений – магазины сопротивлений,

- измеряющие мощность электрического тока – варметры и ваттметры,

- измеряющие потребление электрической энергии – электросчетчики и пр.

Другие признаки систематизации

Существуют и другие признаки, по которым классифицируют такой вид устройств, как электроизмерительный прибор. Это может быть:

1. Назначение: меры, измерительные приборы и преобразователи, измерительные системы и установки, прочие вспомогательные устройства.

2. Система предоставления полученного результата: регистрирующие (графическое изображение на фотопленке или бумаге либо в виде компьютерного файла) или показывающие.

3. Способ измерения: приборы сравнения или непосредственной оценки.

4. Способ использования и конструктивные особенности: переносные, щитовые (закрепляются на специальной панели или щите), стационарные.

По принципу действия классификация электроизмерительных приборов выглядит следующим образом:

электромеханические, которые, в свою очередь, подразделяются:

электронные;
электрохимические;
термоэлектрические.

Система обозначений

За рубежом заводы-изготовители устанавливают свои обозначения на выпускаемых измерительных устройствах. В России и некоторых бывших республиках Советского Союза традиционна унифицированная система знаков. Основана она на принципе работы конкретного прибора. Основные электроизмерительные приборы в обозначении всегда имеют прописную букву русского алфавита, которая указывает на принцип действия устройства. А также число, которое обозначает условный номер модели. Иногда можно встретить прописную букву М, которая обозначает, что прибор модернизированный или К (контактный). Есть и другие, обозначения. Например, Д (электродинамические приборы), Н (самопишущие приборы), Р (меры, устройства, измеряющие параметры элементов электросетей, измерительные преобразователи), И (индукционные приборы), Л (логометры) и пр.

Показатели точности

Одна из главных характеристик прибора для электроизмерений – класс точности. Их существует несколько. А определяется он по зависимости от допустимого предела погрешности, вызванной конструктивными особенностями отдельно взятого устройства.

Точность электроизмерительных приборов не может быть равна погрешности относительной или абсолютной. Последняя не является определителем точности, а относительная имеет зависимость от значения величины, подвергшейся изменению, то есть для различных участков шкалы будет иметь разные значения.

Поэтому для характеристики точности электроприбора применяется приведенная погрешность (ɣ). Определяется она отношением погрешности абсолютной конкретного прибора (∆x) к максимуму (или пределу) измеряемой величины (x_пр). Полученная величина, выраженная в процентах, и будет классом точности конкретного прибора:

Любой электроизмерительный прибор на шкале обязательно имеет указание на класс точности. Согласно ГОСТу он может быть 0,05, 0,1, 0,2, 0,5, 1,0, 1,5, 2,5 и 4,0. На этом основании приборы можно классифицировать следующим образом:

- класс точности 0,05 и 0,1 - образцовые, использующиеся для поверки точных приборов (например, лабораторных);

- класс точности 0,2 и 0,5 – лабораторные, используются в лабораториях для производства измерений и поверки технических приборов;

- класс точности 1,0, 1,5, 2,5 и 4,0 – технические, применяются для технических измерений.

Электроизмерительные приборы: принцип действия

Работа большей части электроизмерительных приборов основана на магнитоэлектрическом эффекте. Электроны, двигаясь по проводнику электрической цепи, образуют вокруг себя магнитное поле. В нем и перемещается стрелка измеряющего устройства, реагируя на силу окружающего поля. Чем магнитное поле слабее, тем меньше отклонение стрелки и наоборот.

Если в непосредственной близости от проводника, через который не протекает электрический ток, подвешена стрелка, то реагировать она может только на магнитное поле Земли. Но если через проводник пропустить ток, стрелка будет уже реагировать на магнитное поле электрического тока. Таким образом, механическое отклонение стрелки провоцируют электроны, двигаясь через проводник. И следовательно, чем больше электрический ток, тем сильнее образованное им поле и тем дальше от начального положения отклоняется стрелка. Этот незатейливый принцип является основополагающим для большинства электроизмерительных приборов.

Описанные выше приборы проводят измерения одинаковым способом, притом что подача нагрузки и источники питания у них разные.

Измерительное смещение стрелки, провоцируемое магнитным полем движущихся электронов, указывает на какое-либо деление шкалы. Их обычно несколько, и у каждой свой предел измерения напряжения, сопротивления и тока. На некоторых приборах для удобства пользователя продуман селекторный переключатель.

Как работают цифровые измерители

Цифровые электроизмерительные приборы имеют высокий класс точности (погрешность варьируется от 0,1 до 1,0 %) и широкий предел измерений. Они быстродейственны и могут совместно работать с электронно-вычислительными машинами, что позволяет передавать результаты измерений без каких-либо искажений на различные расстояния.

Эти устройства считаются приборами сравнения и непосредственной оценки. Их работа основана на принципе перевода измеряемой величины в код, благодаря чему пользователь имеет цифровое представление информации. Ещё какие электроизмерительные приборы относятся к цифровым? Это устройства, которые, измеряя непрерывную электрическую величину, автоматически конвертируют её в дискретную, кодируют и выдают результат в цифровой форме, удобной для считывания пользователем.

Устройства, расположенные в одном корпусе

Это приборы, которые для неодновременного измерения нескольких величин используют один механизм для измерения. Или же они имеют несколько преобразователей с общим для всех отсчетным устройством (шкалой). Она градуируется в единицах измеряемых величин. Чаще всего комбинированные электроизмерительные приборы совмещают в себе устройства, измеряющие силу постоянного или переменного тока и электрического напряжения (ампервольтметры); сопротивления, силы постоянного и переменного тока, напряжение (авометры или ампервольтомметры). А также существуют универсальные цифровые электроизмерительные приборы, которые измеряют напряжение постоянного и переменного тока, индуктивность и количество импульсов.

Примером такого устройства может служить новая разработка "Актаком ADS-4031". Прибор от компании "Актаком" гармонично сочетает в себе функциональный генератор, цифровой осциллограф, частотомер, RLC-метр и цифровой мультиметр. Кроме основных пяти совмещенных устройств, осциллографический тестер благодаря дополнительным приспособлениям может использоваться для ряда других измерительных задач.

Производство и разработка электроизмерительных приборов

На территории России работают и активно продвигают на рынок свою продукцию как новые предприятия, так и заводы, ведущие свою историю со времен СССР. Рассмотрим их более подробно.

Пользуются большим спросом приборы с электронными преобразователями, измеряющими частоту реактивной или активной мощности, а также ее коэффициент. Не менее популярны индикаторы, приборы для оснащения специализированных учебных кабинетов, различные цифровые приборы и комплектующие. В конце прошлого века предприятие получило сертификат, подтверждающий систему менеджмента качества ИСО 9001, соответствующую международному стандарту.

Чебоксарский завод более 55 лет занимает лидерские позиции среди производителей электроизмерительных приборов.

65 лет назад, согласно Постановлению Совета министров СССР, был образован ВНИИЭП - Всесоюзный научно-исследовательский институт электроизмерительных приборов. Кроме научно-исследовательских работ по разработке новейших образцов техники здесь изготавливали небольшие серии высокоточных, уникальных приборов.
Разрабатывая системы электроизмерительных приборов, предназначенных для автоматизации экспериментов и промиспытаний сложной техники, институт создал измерительно-управляющие комплексы.

Читайте также: