APARATE ELECTRODINAMICE

APARATE ELECTRODINAMICE

Principiul de functionare

Functionarea aparatelor electromagnetice se bazeaza pe actiunea fortelor electromagnetice ce se exercita intre bobine fixe si mobile parcurse de curenti . Din aceasta interactiune ia nastere cuplul activ care tinde sa roteasca bobina mobila .

Descrierea aparatului

Aparatul electrodinamic este reprezentat in figura 3.3. Dispozitivul pentru producerea cuplului activ este realizat in doua bobine fixe 1 , legate in serie sau in paralel , printre care trece axul 3 al echipajului mobil pe care este fixata bobina mobila 2 . Cuplul rezistent este creat de doua arcuri spirale 8 , care servesc si la aducerea curentului la bobina mobila . Unul dintre arcuri este un capat fixat la corectorul de zero 5 . Pe ax este montat si acul indicator 4 , care impreuna cu scara gradata formeaza dispozitivul de citire . Amortizorul este pneumatic , cu paleta sau cu piston (6 , 7).

Functionarea

Cuplul activ. Aparatele electromagnetice avand doua circuite (bobinele fixe si bobina mobila )pot fi parcurse de doi curenti I prin bobinele fixe si I prin bobina mobila . D in interactiunea campurilor create de cei doi curenti , apar fortele electrodinamice care actioneaza asupra bobinei mobile . Cuplul activ depinde de produsul celor doi curenti .

In curentul continuu , cuplul activ va fi :

Ma=kI I (3.3)

In curentul alternativ , cuplul activ depinde de produsul valorilor instantanee ale intensitatilor celor doi curenti :

M =ki i (3.4)

In cazul curentilor sinusoidali :

I =I / 2 sinωt ;

i =I sin(ωt+j

unde j este defazajul dintre cei doi curenti . In acest caz , cuplul activ va fi :

m= kI / 2 sin wt . I / 2 sin(wt+j

=kI I [cosj+cos(2wt+j

=kI I cosj+kI I cos(2wt+j (3.5)

Dupa cum reiese di relatia(3.5) , cuplul activ are doua componente . Cea de-a doua , variind cosinusoidal in timp , are valuarea medie zero . Rezulta ca valuarea medie a cuplului activ este :

Ma med kI I cosj (3.6)

Echipajul mobil nu va putea urmari vatiatiile cuplului activ , ci se va deplasa sub actiunea cuplului activ mediu , pana cand cuplul rezistent devine egal cu cuplul activ .

Din relatia de echilibru Ma=M , rezulta caracteristica statica de functionare a aparatelor electrodinamice .

In curent continuu .

a=KI I (3.7)

In curent alternativ .

a=KI I cosj (3.8)

UTILIZARI

Aparatele electrodinamice se pot folosi ca ampermetre , voltmetre sau wattmetre .

Ampermetrele electrodinamice. Pentru curenti mici, sub 0,5 A, bobinele fixe si bobina mobila se leaga in serie (fig.4.4 a) .

Relatia (3.9) indica o scara patratica pentru ampermetrele electrodinamice cand K este independent de a . In practica , prin solutii construnctive adecvate se obtine un factor K scazator cu a , astfel incat scara aparatului se uniformizeaza (cu exceptia primelor repere ) .

Pentru curenti mai mari se foloseste de obicei schema din figura 3.4 ,b , in care bobina mobila este legata in serie cu bobina fixa si este montata in paralel cu sirul r s . Astfel , prin bobina mobila trece numai o parte din curentul care strabate bobinele fixe . Rezistenta rB , in serie cu bobina mobila , are rolul de a evita erorile suplimentare date de variatia temperaturii sau de variatia frecventei .

Voltmetre electrodinamice . Voltmetrele electrodinamice se realizeaza dintr-un miliampermetru electrodinamic in serie cu o rezistenta aditionala (fig.3.5). Curentul I=I =I ce trece prin bobinele aparatului legate in serie va fi :

U

I= , (3.10)

ra+rad

unde :

U este tensiunea de masurat ;

ra -rezistenta bobinelor aparatului legate in serie ;

rad -rezistenta aditionala.

Tinand seama de relatia (4.10), relatiile (4.7)si (4.8) devin :

U ²

a = K =k U². (3.11)

ra+rad

Relatia (4.11) indica o scara patratica cand K este independent de a . Si in acest caz , ca si la ampermetrele , prin solutii construnctive convenabile se poate obtine un factor K scazator cu a , astfel incat scara aparatului sa se uniformizeze .

Wattmetre electrodinamice . Cel mai frecvent , aparatele electrodinamice sunt utilizate ca wattmetre . In acest caz , bobina mobila si bobinele fixe nu se leaga intre ele , ci formeaza circuite independente (fig. 3.6) . Bobinele fixe , numite bobine de curent , se leaga in serie in circuit , prin ele trecand acelasi curent ca si prin sarcina (I = I ) .Bobina mobila , numita bobina de tensiune , se leaga impreuna cu o rezistenta aditionala in paralel pe circuit astfel incat curentul ce o parcurge este

I U , unde r este rezistenta bobinei mobile.In acest caz ,relatia(4.7)

r+ rrd

devine:

U

a=KI = K IU = K P  (3.12)

r+rad

iar relatia(3.8) devine :

U

a=KI cosj = K IU cosj = K P (3.13)

r+rad

In cazul wattmetrelor se poate realiza o scara uniforma , obtinand prin constructie un factor K independent de a

De obicei , in schemele electrice wattmetrele se figureaza printr-un cerc intersectat de o linie orizontala , care reprezinta bobinele fixe , si o linie verticala care reprezinta bobina mobila (ca in fig. 3.6 , b)

. PROPRIETATI

Aparatele electromagnetice , cand sunt folosite ca wattmetre , au scara uniforma . Ca ampermetre si voltmetre au scara neuniforma , dar prin solutii construnctive convenabile se poate realiza o uniformizare a scarii gradate .

Sensibilitatea aparatelor electrodinamice este buna , putandu-se masura intensitati ale curentului incepand cu ordinul miliamperilor .

Precizia este foarte buna , ele fiind cele mai precise aparate de curent altenativ (incepand cu clasa 0,1) . Din acest motiv sunt folosite ca ampermetre si voltmetre etalon si de laborator pentru c.a.

Consumul propriu de putere este foarte mare (2-10W) .

Aparatele electrodinamice functioneaza atat in curent continuu , cat si in curent alternativ , curentul isi schimba sensul in ambele bobine simultan , astfel incat cuplul activ are mereu acelasi sens .

Indicatiile sunt influentate de frecventa curentului , ceea ce face ca aceste aparate sa fie utilizate doar pana la circa 1500 Hz .

Aparatele electrodinamice sunt puternic influentate de campurile magnetice exterioare , deoarece campul lor propriu , incalzindu-se prin are , este slab . Din acest motiv aparatele se ecraneaza sau se construiesc astatice .

Deoarece curentul este adus la bobina mobila prin arcurile spirale , aparatele electrodinamice sunt sensibile la suprasarcini .

Datorita constructiei complicate , au cost ridicat .

6.PREVEDEREA DEFECTIUNILOR SI REMEDIERI

Aparatele electrodinamice sunt sensibile le supratensiuni . De aceea este necesar sa se aleaga cu atentie aparatele si domeniile lorde functionare , corespunzator tensiunilor si intensitatilor curentilor care intervin in timpul curentilor masurarilor .

La montarea unui wattmetru in circuit , bobina de curent trebuie montata in serie , iar bobina de tensiune - in paralel .

Se reaminteste ca in cazul in care apar defectiuni la aparatele de masurat , se recomanda repararea acestora in laboratoarele specializate , si ca in urma reparatiilor trebuie supuse verificarilor metodologice .