2.5.2 Область применения

Ферродинамические измерительные механизмы применяются в амперметрах, вольтметрах, ваттметрах, частотомерах и фазометрах. По сравнению с аналогичными приборами других систем они обеспечивают большой вращающий момент при сравнительно малых габаритах, что требуется, например, в самопишущих приборах или в приборах, предназначенных для работы в условиях тряски и вибрации, когда необходим большой коэффициент добротности.

Вследствие нелинейности кривой намагничивания, наличия гистерезиса и других явлений, присущих магнитным материалам, возрастают основная и некоторые дополнительные погрешности. Поэтому ферродинамические приборы, как правило, выпускают не выше класса точности 0,5 и только в редких случаях - класса точности 0,2.Рабочая частота для ферродинамических приборов обычно 50 или 400 Гц. Допустимые отклонения значения частоты, при которых прибор остается в указанном классе точности, составляют не более 10--20% от ее номинального значения.

Ферродинамическим ИМ свойственны также хорошая защита от влияния внешних магнитных полей, возможность использования магнитоиндукционного успокоения без применения специальных мер защиты от влияния поля магнита успокоителя (что требуется для электродинамических приборов) и некоторые другие особенности.

2.6 Электростатические ИП

2.6.1 Принцип работы электростатических ИП

Электростатические приборы строятся на основе электростатического измерительного механизма, который представляет собой систему подвижных и неподвижных электродов. Под действием напряжения, приложенного к электродам, подвижные электроды отклоняются относительно неподвижных. В электростатических ИМ отклонение подвижной части связано с изменением емкости.

В настоящее время практическое применение нашли два вида измерительных механизмов: в первом изменяется активная площадь электродов (рис.2.6.1.а) (данная конструкция применяется в основном в вольтметрах на низкие напряжения), во втором - расстояние между электродами (рисунок 2.6.1б) (эта конструкция используется в киловольтметрах). Для успокоения используются секторы подвижных электродов (в магнитноиндукционных успокоителях) или крыльчатые воздушные успокоители.

На рисунке 2.6.1а показан механизм с изменением активной площади электродов. Неподвижная часть ИМ состоит из одной или более камер 1, в воздушные зазоры которых свободно входят тонкие пластины 2 подвижной части. Подвижные пластины закреплены на оси вместе со стрелкой 4. При подключении напряжения к электродам 1 и 2 под действием электростатических сил, подвижные пластины 2 втягиваются в воздушные зазоры камер 1. При этом стрелка перемешается по шкале. Угол поворота б подвижной части находится из равенства вращающего и противодействующего моментов, возникающих в измерительном механизме

. (2.17)

где С - емкость между пластинами; U - приложенное к электродам.

Электростатические ИМ обладают малым вращающим моментом. Для получения необходимой величины M_ВР число активных сторон электродов выбирают от 4 до 20 за счет многокамерной или многолучевой системы электродов. Для повышения чувствительности также применяют крепление подвижной части на растяжках. Кроме того, многие современные механизмы имеют световой отсчет, который позволяет увеличить чувствительность прибора, уменьшить массу и момент инерции подвижной части и улучшить характер шкалы.

Рисунок 2.6.1 - Электростатический ИМ

Из (2.17) следует, что угол отклонения подвижной части не зависит от полярности приложенного напряжения. В случае переменного напряжения угол отклонения подвижной части пропорционален квадрату действующего значения напряжения.

Для получения равномерной шкалы необходимо выполнить условие

, (2.18)

где k - конструктивная постоянная ИМ.

Практически равномерный шкалы на всем ее протяжении (от 0 до б_МАХ) получить нельзя, так как при малых углах емкость ИМ должна быть отрицательной.

Для того чтобы получить характер шкалы вольтметра, близкий к равномерному, применяют один из двух методов выравнивания шкалы: а) метод разбивки шкалы на два участка; б) метод создания начальной емкости. По первому методу шкалу вольтметра разбивают на два участка: квадратичный и равномерный. По второму методу при соответствующем выборе формы подвижных и неподвижных электродов можно получить практически равномерную шкалу на участке от 25% до 100% от ее номинального значения) [3].