Системы электроизмерительных приборов, их характеристике: ферродинамическая система

Принцип действия ферродинамического измерительного механизма заключается во взаимодействии магнитных полей двух систем проводников с токами, и по существу является разновидностью электродинамического механизма. Отличие заключается в том, что для увеличения чувствительности неподвижная катушка имеет магнитопровод (рис. 4.11) из магнитно-мягкого материала. Наличие сердечника 1 значительно увеличивает магнитное поле неподвижной катушки 2. Подвижная катушка 3 перемещается в воздушном зазоре. С подвижной катушкой соединен указатель 4, который перемещается по шкале 5. Так как в воздушном зазоре, где помещается подвижная катушка 3, магнитное поле равномерное и радиальное, то dM_1,2/da =const. Вращающий момент можно представить выражением

М_ВР = k I₁ I₂ cosy, (4.18)

где k - коэффициент, определяемый конструктивными параметрами и материалом магнитопровода 1.

Уравнение преобразования ферродинамического прибора имеет вид

a = (k/W) I₁^.I₂ cosy. (4.19)

Области применения, достоинства и недостатки

Ферродинамические измерительные механизмы применяются в амперметрах, вольтметрах, ваттметрах, частотомерах и фазометрах. Ферродинамические приборы выпускаются классов точности не выше 0,2; 0,5. Они широко используются в качестве щитовых приборов (амперметров), амперметров и вольтметров промышленной частоты, но наиболее характерными являются ваттметры [6].

Достоинствами ферродинамических измерительных механизмов являются: большой вращающий момент; возможность использовать их как на постоянном, так и на переменном токах; малое влияние внешних магнитных полей; стабильность параметров при механических воздействиях; меньшее, чем у электродинамических, собственное потребление мощности [2].

К основным недостаткам ферродинамических механизмов относятся: невысокая точность, влияние изменений частоты входного сигнала, влияние температуры на угол отклонения подвижной части.

Погрешности ферродинамических приборов

Основными погрешностями являются температурная и частотная погрешности, погрешность от нелинейности кривой намагничивания, погрешность от электромагнитного взаимодействия.

Температурная погрешность возникает вследствие изменения сопротивления катушек, упругих свойств пружинок или растяжек и изменение характеристик материала магнитопровода. Уменьшение этой погрешности достигается различными схемными решениями, например, применением последовательно-параллельных схем компенсации температурной погрешности.

Частотная погрешность возникает вследствие различия фазовых соотношений в приборе и измерительной цепи. Для компенсации частотной погрешности применяются, как и для температурной погрешности, различные компенсационные схемы.

Так как кривая намагничивания ферромагнитного материала магнитопровода нелинейная, возникает непропорциональность между током, проходящим по неподвижной катушке, и создаваемым им магнитным потоком. Эта непропорциональность приводит к появлению погрешности прибора. Снизить данную погрешность можно выбором рабочего участка кривой намагничивания материала магнитопровода.

Погрешность от электромагнитного взаимодействия характерна для ферродинамических ваттметров и обусловлена асимметрией воздушного зазора. При прохождении тока по подвижной катушке и разомкнутой цепи неподвижной, подвижная катушка из-за электромагнитного взаимодействия отклоняется от нулевого положения. Данная погрешность уменьшается тщательной регулировкой измерительного механизма