Ustrój elektrodynamiczny

Symbol ustroju elektrodynamicznego umieszczany na skali miernika

Ustrój elektrodynamiczny – element pomiarowy mierników elektrodynamicznych.

Zasada działania

Zasada działania ustroju elektrodynamicznego polega na wzajemnym oddziaływaniu dwóch cewek, w których płyną prądy. Pierwsza z nich (ruchoma), umieszczona jest wewnątrz drugiej (nieruchoma). Przepływ prądu przez cewki powoduje ruch cewki ruchomej oraz odchylenie się przymocowanej do niej wskazówki.

W zależności od przeznaczenia miernika cewki mogą być połączone szeregowo, równoległe lub przez każdą z nich może płynąć prąd z innego obwodu.

Dla prądów stałych $I_1$ i $I_2$ płynących przez cewki moment napędowy wynosi:

$M_n=k_n{I}_1{I}_2\frac{\mathrm{\Delta }{M}_{12}}{\mathrm{\Delta }\alpha },$

gdzie $k_n$ jest stałą, zależną od konstrukcji miernika, a $\frac{\mathrm{\Delta }{M}_{12}}{\mathrm{\Delta }\alpha }$ jest zmianą indukcyjności wzajemnej pomiędzy cewkami $1$ i $2$ w funkcji kąta $\alpha .$

Natomiast dla prądów przemiennych $i_1(t)$ i $i_2(t)$ o przebiegach:

$i_1(t)=\sqrt{2}{I}_1\sin \omega t,$

$i_2(t)=\sqrt{2}{I}_2\sin (\omega t+\phi ),$

średni moment obrotowy wynosi:

$M_n=k_n{I}_1{I}_2\cos \phi \frac{\mathrm{\Delta }{M}_{12}}{\mathrm{\Delta }\alpha },$

gdzie $I_1$ i $I_2$ to wartości skuteczne powyższych prądów, a jest $\phi$ kątem przesunięcia fazowego pomiędzy prądami.

Natomiast ustalone wychylenie $\alpha$ wskazówki mirnika jest proporcjonalne do średniego momentu obrotowego:

$\alpha =\frac{k_n}{k_z}{I}_1{I}_2\cos \phi \frac{\mathrm{\Delta }{M}_{12}}{\mathrm{\Delta }\alpha }.$

Wychylenie miernika o ustroju elektrodynamicznym będzie się równało $0,$ w wypadku kiedy kąt $\phi =\pm \frac{\pi }{2}$ oraz kiedy częstotliwości prądów $I_1$ i $I_2$ będą różne.

Zastosowanie ustroju elektrodynamicznego

Mierniki tego typu są mało trwałe oraz drogie. Ustrój ten najczęściej stosowany jest w watomierzach oraz waromierzach, a także amperomierzach i woltomierzach wartości skutecznej prądu przemiennego o małej częstotliwości.

Moc pobierana przez mierniki o ustroju elektrodynamicznym jest stosunkowo duża, wynosi 1-10 VA.

Ustrój ferrodynamiczny

Watomierz o ustroju ferrodynamicznym

Budowa oraz zasada działania ustroju ferrodynamicznego są podobne ustroju elektrodynamicznego. Różnicą jest wprowadzenie do obwodu magnetycznego ferromagnetyku. Powoduje to, że pole magnetyczne oddziaływające na cewkę ruchomą jest o wiele większe niż w przypadku ustroju elektrodynamicznego.

Zaletami takiego rozwiązania jest znacznie większy moment napędowy, większa czułość oraz mniejszy pobór mocy. Natomiast wadami takiego ustroju są: histereza magnetyczna, nieliniowość indukcji w funkcji amperozwojów oraz wpływ prądów wirowych w ferromagnetyku.

Mierniki o ustroju ferrodynamicznym stosowane są przede wszystkim w elektroenergetyce.

Bibliografia

• Szablon:Cytuj książkę