Ток күшін өлшеу

Жұмыс түрі: Дипломдық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 59 бет
Таңдаулыға:

МАЗМҰНЫ

Кіріспе . . . 3

Физкалық шамалар . . . 4

Электрлік өлшеу туралы негізгі түсініктер . . . 5

1. 2. Өлшеу қателіктері. Аспаптардың дәлдік сыныптары . . . 6

1. 3. Магнитэлектрлік аспаптар . . . 7

1. 4. Электрмагниттік аспаптар . . . 10

1. 5. Электрдинамикалық және ферродинамикалық аспаптар . . . 11

1. 6. Индукциялық аспаптар . . . 14

1. 7. Жарық-сәулелі және электрон-сәулелі осциллографтар . . . 18

1. 8. Цифрлық өлшеуіш аспаптар туралы түсінік . . . 22

1. 9. Ток күшін өлшеу . . . 24

1. 10. Кернеуді өлшеу . . . 27

1. 11. Қуатты өлшсу . . . 29

1. 12. Электр энергиясын өлшеу . . . 34

2. 1. Бейэлектрлік шамаларды өлішеу туралы . . . 37

2. 2. Электр емес шамаларды электрлік тәсілмен өлшеу . . . 39

2. 3. Температура . . . 40

2. 3. 1. Жалпы температура туралы . . . 42

2. 3. 2. Температураны өлшейтін аспаптардың классификациясы . . . 42

2. 3. 3. Термоэлектрлік термометрлер (терможұптар) . . . 42

2. 3. 4. Кедергі термометрлері (термокедергі) . . . 45

2. 3. 5. Жартылай өткигіш кедергі термометрлер . . . 46

2. 3. 6. Жартылай өткигіш кедергі термометрлер . . . 47

2. 4. Қысым . . . 49

2. 5. Шығын . . . 51

2. 5. 1. Электрлік дифференциалды трансформаторлы манометр - шығын өлшегіш. . . . …51

2. 5. 2. Электромагниттік шыгын өлшегіш . . . 53

2. 6. Деңгей . . . 55

2. 7. Жарық . . . 57

2. 7. 1. Фоторезистор . . . 58

2. 7. 2. Фотодиод . . . 60

2. 8. Дифференциалды - трансформаторлы схема . . . 62

Қорытынды . . . 64

Пайдаланылған әдебиеттер: . . . 66

Кіріспе

Жалпы физикалық шамаларды өлшеу дегеніміз бізді қоршаған ортаны танудың әдістерінің бірі болып саналады және әртүрлі технологиялық процестерге бақылау жасаудың негізгі құралы болып саналады. Өлшеулер туралы ғылымды метрология деп атайды. Мұның ғылым мен техниканың дамытудағы маңызының ерекшелігі соншалық, қазіргі кезде өлшемдер қолданылмайтын ғылымның бірде бір саласы жоқ.

Физикалық шамаларды өлшеудің өзіндік тарихы бар. Сонау орта ғасырлардың өзінде ақ уақытты, (қум сағаттар) денелердің геометриялық өлшемдерімен массасын өлшей бастаған. Ал XVII- ғасырда температураны өлшейтін термометрлер, қысымды өлшейтін монометрлер мен атмосфералық қысымды өлшейтін барометрлер пайда болды. XVIII- XIX - ғасырларда күш өлшегіш динамометрлер, жылу өлшейтін калориметрлермен қатар электр шамаларын өлшейтін аспаптар шыға бастады.

Дипломдық жұмыстың практикалық маңыздылығы: Мектеп оқушылары табиғат құбылыстарын, заңдарын зерттеуде сонымен қатар әртүрлі технологиялық процестерді бақылауда, физикалық шамаларды өлшеуде құрылысы қарапайым, дәлдігі жоғары, сезімтал және тездігі өте жоғары деңгейде болатын электрлік әдістерді қолдануды және талдап білуді үйрету.

Қазіргі пайдаланылатын өлшегіш аспаптарының көпшілігі электрлік емес шамаларды өлшеу үшін электрлік әдісті қолдануға негізделген. Электрлік немесе электрлік емес шамалардың қайсы бір мәндерінің өзара қатынасына құрылған бұл принцип өлшеудің дәлдігі мен сенімділігін арттырады, аспаптар құрылыстарын қарапайым түрге келтіреді және алған көрсеткіштерді белгілі бір ара қашықтыққа жеткізуге мүмкіндік береді.

Дипломдық жұмыстың мақсаты: Физикалық шамаларды электрлік әдістермен өлшеу және оны практикалық жағдайда қолдана білу.

Қазіргі кезде техникалық өлшемдерді өлшеуде автоматты электронды өлшегіш аспаптар кеңінен қолданыла бастады. Олардың құрылысы қарапайым, дәлдігі жоғары, сезімтал және тездігі өте жоғары деңгейде және осылармен қатар радиоизатоптың, ультрадыбыстың, жоғары жиіліктің және де өлшеудің басқа да прогрессивті әдістеріне негізделген аспаптар да бар.

Дипломдық жұмыстың өзектілігі: Күнделікті тұрмыста, өндірісте, ауыл шаруашылығында және технологиялық процестерде физикалық шамаларды өлшеулердің қажеттіліктерін оқушыларда ойату. Қалған шамалар туынды шамалар болып есептеледі. Дипломдық жұмыста физиқалық шамаларды электрлік әдістермен өлшеуге көп мән берілген. Электрлік өлшеу құралдарының жұмыс істеу принциптері, және олардың ерекшеліктері сонымен қатар кемшіліктері де қарастырылған. Электрлік емес шамаларды электрлік әдістермен өлшеу мысалы: қысым, температура, жарық куші т. б. Дипломдық жұмыс 64 бет, 41 сүрет, 2 кестелер, қорытынды және пайдаланған әдебиеттер тізімінен тұрады.

Физкалық шамалар

Қазіргі кезде ғылыми және оқулық әдебиеттерінде міндетті түрде қолданылып жатқан физикалық шамалар жетеу болып, ол бірліктердің халықаралық жүйесін құрайды. Бұл жүйеде ұзындық бірліігі ретінде -метр, масса бірліігі ретінде-килограмм, уақыт бірліігі ретінде секунд, ток күші бірліігі ретінде ампер, температура бірліігі ретінде кельвин, жарық күші бірліігі ретінде кандела және қосымша бірліктерге радиан мен стерадиан қабылданған.

Метр (м) жарықтың вакуумда секунд ішінде жүрген жолы.

Килограмм (кг) Халықаралық килограмм прототипына тең масса. Францияның Север қаласындағы Халықаралық өлшеу және аурлық бюросында сақталатын платина ирдий қоспасынан құралған цилиндр.

Секунд (с) цезий -133 атомының екі өте нәзік деңгейлеріне сәйкес келетін сәулелену периодына 9 192 631 770 тең болған уақыт.

Ампер (А) - ампер деп вакуумда бір- бірімен 1 метр арақашықты орналасқан шексіз ұзын параллель екі өткізгішпен тұрақты ток өткенде олардың арасында әрбір метр ұзындыққа 2*10 ^-7 Н-ға тең күш әсер туғызатын ток күшін айтады.

Кельвин (К) - судың үштік нүктесі термодинамикалық температурасының бөлігіне тең шаманы айтады.

Моль (моль) - массасы 0, 012 кг ¹² С нуклидинде қанша атом болатын болса, соншама структуралық әлемент болатын зат мөлшері.

Кандела (Кд) - берілген бағытта сәуленің жиілігі 540*10 ¹² Гц болатын монохроматты сәуле шығаратын сол бағыт үшін энергетикалық жарық күші Вт / ср болған жарық күшін айтады.

Радиан (рад) - доға ұзындығы радиусқа тең болатын шеңбер екі радиус арасындағы бұрыш.

Стерадиан - сфера бетінен, жақтары сфера радиусына тең квадрат ауданымен шектелген ұшы сфера центрінде болатын денелік бұрыш.

1. Электрлік өлшеу әдістері

1. 1. Электрлік өлшеу туралы негізгі түсініктер

Қазіргі кезде электрлік немесе бейэлектрлік шамаларды өлшеу жұмыстарының көпшілігі электр тогын қолдануға негізделген. Ал электр тогын пайдалану үшін әртүрлі электрлік кұрал-жабдықтар керек. Электрлік өлшеу құрал-жабдықтарына физикалық шамалардың өлшемдіктері, өлшеуіш аспаптар мен өлшеуіштік түрлендіргіштер кіреді.

Өлшемдік деп физикалық шаманың қабылданган мәнін сақтайтын, оны қайталайтын немесе оның орнына қолданылатын өлшеу құралын айтады. Мысалы: электрлік кедергінің өлшемдігі, электр сыйымдылығының өлшемдігі, т. с. с. Өлшеу дәлдігіне және қолдану аймақтарына қарай өлшемдіктер эталондық, үлгілік және жұмыстық өлшемдіктерге бөлінеді. Эталондық өлшемдік деп физикалық шаманың өлшем бірлігін сақтайтын

және одан басқа өлшемдіктер үшін көшірме алуға арналған құралды айтады. Үлгілік өлшемдіктер жұмыстық өлшемдіктер мен өлшеуіш аспаптарын өлшемдеуге және оларды тексеруге, ал жұмыстық өлшемдіктер өндіріс орындарында, ғылыми, т. б. мекемелерде өлшеу жұмыстарын жүргізуге арналған.

Электрлік өлшеуіш аспаптары деп физикалық шамалардың мәндерін адамның қабылдауына қолайлы түсінікті информация түрінде бере алатын өлшеуіш құралдарын айтады. Мысалы: вольтметр, амперметр, ваттметр, санауыш, т. б.

Өлшеуіштік түрлендіргіштер негізінде электрлік немесе бейэлектрлік шамаларды электр сигналдарына түрлендіріп, кейін оны электрлік өлшеуіш аспаптарымен цифрлық мәнге айналдыру үшін керек. Әдетте, электрлік шамаларды электр сигналына түрлендіргіштер ретінде шунттар, кернеу бөлгіштер, өлшеуіштік трансформаторлар, т. б. қолданылса, ал бейэлектрлік шамаларды электр сигналдарына түрлендіру үшін терморезисторлар, терможұптар, тензорезисторлар, сыйымдылықты және индуктивті түрлендіргіштер, т. б. колданылады [1] .

Өлшеу тәсілдерін тікелей және жанамалап өлшеу деп бөледі. Егер электрлік шаманың мәні өлшеу аспаптары арқылы тікелей анықталатын болса, онда мұндай өлшеуді тікелей өлшеу деп атайды. Мысалы, кернеуді вольтметрмен, қуатты ваттметрмен өлшеу. Жанамалап өлшеу тәсілінде керекті шаманың мәні басқа бір шаманың тікелей өлшенген мәні арқылы, осы екі шаманың арасындағы белгілі тәуелділікті пайдалана отырып анықталады. Мысалы, элементтің кедергісін оның кернеуі мен тогының өлшенген мәндерін Ом заңының өрнегіне қойып табу. Жанамалап өлшеуге керекті шаманың мәнін өлшемдікпен салыстырып табуда жатады. Мысалы, кедергінің мәнін көпірлі тізбектің қасиетін пайдаланып мәндері белгілі кедергілер арқылы табу.

1. 2. Өлшеу қателіктері. Аспаптардың дәлдік сыныптары

Өлшеу құрал-жабдықтарының техникалық сапасының төмендігі және өлшеу тәсілдерінің жетілдірілмегендігі нәтижесінде шаманың өлшенген мәнінің оның шаманың мәнінен ауытқу мөлшері өлшеудің қателігі болып табылады. Қателікке сыртқы жағдайдың (температура, ыллфдгалдық, т. б. ) өзгерісі мен тәжірибешінің шеберлігі де әсер етеді. Қателіктер әрдайым қайталанып отыратын жүйе және кездейсоқ болуы мүмкін. Жүйелі қателік өлшеу тәсіліне және өлшеуіш аспаптың кемшіліктеріне байланысты туады. Сондықтан өлшеу кезінде ол тұрақты болып қалып отырады. Жүйелі қателіктерді болдырмау үшін өлшеу тәсілдерін жетілдіріп, ал өлшеу аспаптарын үнемі тексеруден өткізіп отыру керек.

Кездейсоқ қателіктердің себептері әр түрлі болады және әрбір өлшеу сайын өзгеріп отырады. Бірақ, өлшеу саны белгілі бір шамаға жеткенде өлшеу деректері қайсыбір заңдылыққа бағынады. Ал бұл заңдылық ықтимал шаманың таралу зандылығымен сәйкес келетіндіктен, әрбір өлшеудің қателігін осы заңдылықты пайдаланып табуга болады.

Еселеніп көп өлшенген шаманың шын мәніне жақын мәні үшін оның арифметикалық орташа мәнін алуға болады, яғни:

мұндағы b ₁ , b ₂ , . . . b _n - жеке өлшеудің деректері; n - өлшеу саны.

Шаманың арифметикалық орташа мәнінің қателігі ретінде оның орташа квадраттық қателігі алынады:

, (2)

мұндағы р = b ₁ - B ₀ - өлшеу дерегінің шаманың арифметикалық орташа мәнінен кездейсоқ ауытқуы.

Кездейсоқ қателіктің таралу заңын пайдаланған кезде қателіктің ықтималдығы жататын сенімді аралықты табу керек. Егер өлшеу саны 3≤ п < 20 шамасында болса сенімді аралық үшін Стьюденттің коэффициенттерін пайдаланған қолайлы. Қабылданған сенімді аралық пен өлшеу санына байланысты Стьюдент коэффициенттерін мағлұматнамалардан табуға болады. Ендеше, қателіктің оң не теріс мәнді болу мүмкіндігін ескере отырып, өлшеу дерегін былай жазу керек:

, (3)

мұндағы t _с - Стьюденттің коэффициенті.

Электр өлшеуіш аспаптары өлшеу қателіктеріне қарай сегіз дәлдік сыныбына бөлінеді: 0, 05; 0, 1; 0, 2; 0, 5; 0, 1; 1, 5; 2, 5; 4, 0. Мұндағы дәлдік сыныбының сандық мәні өлшеуіш аспаптың пайызбен алынған келтірілген қателігіне тең.

Өлшеуіш аспаптың келтірілген кателігі деп оның абсолюттік қателігінің өлшеу аралығына пайыздық қатынасын айтады:

, (4)

мұндағы Δ - абсолюттік қателік; N-аспаптың өлшеу аралығы.

Егер шкаланың нөлдік белгісі оның шетінде болса, онда өлшеу аралығы үшін жоғарғы өлшеу шегі алынады да, ал нөлдік белгі шкаланың ішінде тұрса, онда шкаланың шеткі мәндерінің арифметикалық қосындысы алынады.

Өлшеуіш аспаптың қателігін әрдайым қайталанып отыратын жүйелі қателік деп есептесе, өлшенген шаманың мәні:

, (5)

Мысалы, 10 амперлік амперметр 4А ток көрсетіп тұр екен делік. Дәлдік сыныбы 2, 5, ал нөлдік белгі шкаланың шетінде орналасқан. Егер кездейсоқ қателікті ескермесе, онда өлшеу дерегі төмендегіше жазылады:

Аспаптардың көрсетуіне қоршаған ортаның температурасы мен ылғалдылығы, электр және магнит өрістері де әсер етеді. Температура өзгергенде аспапта қолданылған орамалардың, шунт немесе қосымша резисторлардың кедергілерінің өзгеруі салдарынан оның көрсетуі де өзгеріп отырады. Сыртқы магнит немесе электр өрісінің әсерінен аспаптың магнит индукциясы немесе сыйымдылығы өзгереді. Осы себепті оның көрсетуі де басқаша болады.

Сондықтан өлшеуіш аспаптар сыртқы магнит және электр өрістерінен экрандар арқылы қорғалған болуы керек, ал сыртқы ортаның температурасы мен ылғалдылығы оның паспортында көрсетілген мәндеріне сәйкес келуі керек.

1. 3. Магнитэлектрлік аспаптар

Магнитэлектрлік аспаптардың жұмыс істеу тәртібі тұрақты магниттің (1) магнит өрісі мен айналып тұратын жақтауша түріндегі ораманың (2) магнит өрісінің өзара әсерлесуіне негізделген. (1 -сурет) .

1 -сурет. Магнитэлектрлік аспаптың сұлбалық құрылысы:

1- тұрақты магнит; 2 - жақтауша орама; 3 - ось; 4 - уяшық; 5 - серіппе; 6 - аспаптың miлi; 7 - шкала; 8 - корректор

Жақтауша орама оське (3) бекітілген, ал ось қатты тастан жасалған ұяшықтарға(4) орнатылған. Жақтаушаға әсер ететін айналдырушы момент серіппелердің (5) қарсы моментімен теңгеріледі. Аспаптың тілін (6) шкаланың (7) нөліне келтіріп қою үшін корректор (8) қолданылады.

Жақтаушамен ток жүрген кезде оның әрбір сымына эсер ететін ығыстырушы күш:

мұндагы В - магнит өрісінің индукциясы; l - жақтауша сымының активті ұзындығы; I- жақтаушаның тогы.

Егер жақтауша ораманың орам саны w болса, онда жақтаушаны ығыстырушы күш:

Жақтауша орама айналмалы оське орнатылғандықтан, оның қарама-қарсы жатқан сымдарына әсер ететін қос күш айналдырушы момент тудырады:

мұндағы b - жақтауша ораманың ені.

(6) өрнегінен күштің мәнін (8) өрнегіне қойса, айналдырушы момент

мұндағы - жақтауша ораманың ауданы; - жақтаушамен ілініскен магнит ағыны.

Тұрақты магнит өрісі тудыратын жақтаушамен ілініскен магнит ағыны тұрақты шама болғандықтан, (9) өрнегінен айналдырушы моменттің токтан ғана тәуелді екендігі көрініп тұр.

Айналдырушы моменттің әсерінен жақтауша орама айналып, оған бекітілген аспаптың тілін белгілі бір бұрышқа бұрады. Жақтаушаның бұрылуы айналдырушы момент серіппелердің қарсы моментімен теңгерілген кезде тоқталады, яғни:

Серіппелердің қарсы әрекеттік моменті олардың материалдарымен және геометриялық өлшемдерімен анықталатын рауалы қарсы әрекеттік момснті k мен жақтаушаның бұрылу бұрышынан α тәуелді болады:

(9) және (11) өрнектерінен моменттердің мәндерін (10) теңдігіне қойса, жақтаушаның бұрылу бұрышы:

(12)

мұндагы өлшеуіш аспаптың токқа сезгіштігі деп аталатын тұракты шама:

(12) өрнегінен магнитэлектрлік өлшеуіш аспаптың шкаласы бірқалыпты болатындығы көрініп тұр.

Магнитэлектрлік аспаптар негізінен тұрақты токтың кернеуі мен күшін және кедергілерді өлшеу үшін қолданылады.

Бір фазалы екі жарты периодты көпірлі түзеткішті пайдаланып, магнитэлектрлік аспаппен өзгермелі токтың кернеуі мен күшін де өлшеуге болады (2, а-сурет) . Мұндай түзеткішті өлшеуіш аспаптардың шкаласы электрлік шамалардың әрекеттік мәндеріне өлшемденеді. Әдетте, түзеткішті магнитэлектрлік аспаптар мультиметрлерде қолданылады. Мультиметр деп бірнеше электрлік шамаларды өлшеуге арналған құралды атайды.

2-сурет. Тузеткішті (а) және термоэлектрлі (б) магнитэлектрлік аспаптардың жалғану сулбалары

жабдықталған магнитэлектрлік аспаптар

( 2, б-сурет) бейсинусоидал токтар мен жоғары жиілікті токтарды өлшеуге мүмкіндік береді. Термотүрлендіргіш терможұптан және ток жүретін сымнан тұрады. Терможұптың салқын ұштары магнитэлектрлік аспаппен жалғанған да, ал жапсары ток жүретін сымға тиіп тұрады. Жапсардың қызуы Джоуль-Ленц заңы бойынша токтың квадратына тура пропорционал болатындықтан, терможұпта пайда болатын ЭҚК те токтың квадратына тура пропорционал болады. Ендеше, жақтаушаның бұрылу бұрышы да токтың квадратына пропорционал. Осы себепті, термоэлектрлі магнитэлектрлік аспаптың шкаласы бірқалыпты болмайды, квадраттық шкала болады. Термоэлектрлі аспаптардың негізгі кемшілігі - олардың нашар сезгіштігі мен энергияны көп тұтынатындығы.

1. 4. Электрмагниттік аспаптар

Электрмагниттік өлшеуіш аспаптар қозғалмайтын шарғы (1) мен шарғының ішіне кіріп-шығып тұратын жұдырықша өзекшеден (2) тұрады (3-сурет) . Өзекше мен аспаптың тілі (3) айналмалы оське (4) бекітілген де, ал ось қатты тастардан жасалған ұяшықтарға (5) отырғызылған. Бір ұшы оське, екінші ұшы аспаптың қозғалмайтын бөлігіне бекітілген спираль серіппе (6) өзекшенің айналуына қарсы момент тудыруға арналган.

3-сурет. Электрмагниттік аспаптың сұлбалық құрылысы: 1 - шаргы; 2 - ферромагнит өзекше; 3 - аспаптың тілі; 4 - ось; 5- ұяшық; 6 - серіппе; 7 - шкала

Шарғымен тұрақты ток жүргенде ферромагнит өзекшені шарғының ішіне тартатын күш әсер етеді. Бірақ, өзекше шарғының ішіне кірген сайын шарғының индуктивтілігі өзгеретіндіктен, оның магнит өрісінің энергиясы да өзгереді. Осы себепті өзекшені айналдырушы момент магнит өрісінің бұрылу бұрышынан тәуелді өзгерісіне пропорционал болады, яғни

, (13)

мұндағы W- магнит өрісінің энергиясы; I - шарғының тогы (өлшенетін ток) ; L - шарғының индуктивтілігі.

Шарғымен айнымалы ток жүргенде өзекшеге түсірілетін айналдырушы момент оның орташа мәнімен анықталады:

, (14)

мұндағы - айналдырушы моменттің лездік мәні.

(13) және (14) өрнектері электрмагниттік аспаппен тұрақты және айнымалы токтың шамаларын өлшеуге болатындығын көрсетеді.

Айналдырушы момент серіппенің қарсы моментімен (11) теңгерілетіндіктен, өзекшенің (аспап тілінің) бұрылу бұрышы:

, (15)

мұндағы аспаптың токқа сезгіштігі деп аталатын тұрақты шама I

(16)

(15) өрнегінен электрмагниттік өлшеуіш аспап шкаласының квадраттық шкала болатындығы көрінеді. Бірақ, ферромагнит өзекшенің геометриялық өлшемдерін өзгерте отырып, яғни оның бұрылу бұрышына байланысты шарғының индуктивтілігін өзгерте отырып, шкаланы бірқалыпты жасауға болады.

Электрмагниттік аспаптар, әдетте, тұрақты және өзгермелі токтың кернеулері мен күштерін өлшеу үшін қалқандық вольтметрлер мен амперметрлер ретінде қолданылады.

1. 5. Электрдинамикалық және ферродинамикалық аспаптар

Электрдинамикалық аспап қозғалмайтын (1) және айналып тұратын оське (2) бекітілген қозғалмалы (3) екі шарғыдан тұрады (11. 4-сурет) . Қозғалмалы ораманың айналуына қарсы моментті ток жүретін спираль серіппелер (4) тудырады. Ұяшықтарға (5) отырғызылған оське аспаптың тілі (6) бекітілген. Тіл мен шкала (7) арқылы аспаптың көрсетуі анықталады.

Шарғылармен ток жүргенде пайда болатын магнит өрісінің энергиясы

(17)

мұндағы L ₁ , L ₂ - қозғалмайтын және қозғалмалы шарғылардың индуктивтілігі; I ₁ , I ₂ - қозғалмайтын және қозғалмалы шарғылардың тогы;

M ₁₂ - шарғылардың өзара индуктивтілігі.

4-сурет. Электрдинамикалық аспаптың сұлбалық құрылысы:

1 - қозғалмайтын шарғы; 2 - ось; 3 - қозгалмалы шаргы; 4 - серіппе; 5 -ұ яшық; 6 - аспаптың тілі; 7 - шкала

Қозғалмайтын және қозғалмалы шарғылардың магнит өрістерінің әсерлесуі нәтижесінде қозғалмалы шарғыға түсірілетін айналдырушы момент магнит өрісі энергиясының шарғының бұрылу бұрышына байланысты өзгерісімен анықталады, яғни

(18)

Шарғылардың тогы мен индуктивтілігі олардың кеңістіктегі орнынан

тәуелсіз болатындықтан, айналдырушы момент:

(19)

Айналдырушы моменті серіппелердің қарсы әрекеттік моменті (11) теңгеріп тұратындықтан, бұрылу бұрышы:

(20)

мұндағы аспаптың сезгіштігі деп аталатын тұрақты шама:

(21)

Егер шарғылармен және синусоидал токтар жүрсе, онда айналдырушы моменттің орташа мәні:

мұндағы айналдырушы моменттің лездік мәні:

(23)

ал φ - шарғы токтарының фазалық ығысуы.

Айналдырушы момент пен серіппелердің қарсы моментін (11) теңестірсе, қозғалмалы шарғының (аспап тілінің) бұрылу бұрышы:

(24)

мұндағы тұрақты шама

Eгep (20) немесе (24) өрнектеріндегі токтардың біреуінің орнына оның кернеуі мен кедергісі арқылы анықталған мәнін қойса, онда:

Жалпы алғанда

(25)

(20), (24) және (25) өрнектері электрдинамикалық аспаптармен тұрақты және айнымалы токтың кернеуін, күшін және қуатын өлшеуге болатынын көрсетеді. Осы себепті, әдетте, электрдинамикалық аспаптар вольтметр, амперметр және ваттметр ретінде қолданылады.

Егер қозғалмайтын шарғының ферромагнитті өзегі болса, онда электрдинамикалық аспапты ферродинамикалық аспап деп атайды. Ферромагнитті өзек айналдырушы моментті жоғарылатуға және сыртқы

магнит өрісінің әсерін жоюга мүмкіндік береді.

1. 6. Индукциялық аспаптар

Индукциялық аспаптардың жұмыс істеу парқы екі немесе бірнеше шарғылар қоздыратын магнит өрістері мен осы магнит өрістері тудыратын индукциялық токтардың өзара әсерлесуіне негізделген.

Индукциялық аспап қозғалмайтын екі шарғыдан тұрады (11. 5-сурет) : оның біреуінің өзегінің үш негізгі (1) және бір қосымша жұмысшы (2) шыптасы болады, ал екіншісінің (3) өзегі П-тәрізді. Индукциялық аспап негізінен электр энергиясын санауыш және ваттметр ретінде қолданылатындықтан, оның бір шарғысы электр қабылдағышқа параллель жалғанады, яғни оған электр қабылдағыштың кернеуі беріледі. Сондықтан оны кернеулік орама деп атайды. Ал екінші шарғы электр қабылдағышқа тіркес жалганады да, онымен электр қабылдағыштың тогы жүретіндіктен, токтық орама деп аталады. Осы екі шарғының арасына айналып тұратын оське (4) бекітілген диск (5) орналасқан. Диск бекітілген ось қатты тастардан жасалған ұяшықтарға (6) отырғызылған. Тежеуші және қарсы әрекетті момент тудырушы тетік ретінде тұрақты магнит (7) қол данылады.

5-сурет. Индукциялық аспаптың сұлбалық құрылысы:

1, 3- шарғылар; 2 - бірінші шарғының жұмысшы өзегі; 4 - ось; 5 - диск; 6 - ұяшық; 7 - тұрақты магнит

Аспапты айнымалы ток тізбегіне қосқан кезде шарғылардың тогы айнымалы магнит өрісін қоздырады. Магнит өрістері

Ф ₁ =Ф _m1 sinωt

Ф ₂ =Ф _m2 sin(ωt-ψ) (26)

дискіде олардан 90°-қа қалып отыратын ЭҚК-тер тудырады:

(27)

Ал ЭҚК-тердің әсерінен дискіде индукциялық токтар пайда болады (6-сурет) :

(28)

Мұндағы

Ф ₁ магнит ағыны мен i ₂ тогының әсерлесуі нәтижесінде дискіге сағат тілінің бағытына қарсы бағытталған күш әсер етсе, Ф ₂ магнит ағыны мен i ₂ тогының әсерлесуі нәтижесінде дискіге сағат тілімен бағыттас күш әсер етеді (оларды сол қол ережесі бойынша оңай анықтауға болады) :

(29)

Бұл күштердің айналдырушы моменттері:

M ₁ =c _м i ₁ Ф ₂

M ₂ =c _м i ₂ Ф ₁ (30)

Ендеше, дискіге осы екі моменттің айырымына тең айналдырушы момент әсер етуі керек:

M=M ₁ -M ₂ =c _м (i ₁ Ф ₂ - i ₁ Ф ₁ ) =

= с _м fФ _m1 Ф _m2 * с _м Ф _m1 Ф _m2 sinψ. (31)

Бұл өрнек қорытқы айналдырушы моменттің тұрақты шама болатындығын көрсетеді. Ендеше, айналдырушы моменттің орташа мәні осы айналдырушы моменттердің лездік мәндерінің айырымына тең. Бірінші шарғыға электр қабылдағыштың кернеуі U берілетіндіктен, оның магнит ағыны кернеуден тәуелді болады, яғни