Просмотр кода страницы Электродинамический фазометр

[[Файл:Electrical Devices at the Museum of the Ural Energy Industry - 40.jpg|мини|200px|Электродинамический фазометр Weston в [[Музей энергетики Урала|Музее энергетики Урала]]]]
'''Электродинами́ческий фазоме́тр с логометри́ческим измери́тельным механи́змом''' — электроизмерительный прибор электродинамической системы, предназначенный для измерения [[Фаза колебаний|фазового сдвига]] между током и напряжением в исследуемой цепи переменного тока, как правило, промышленной частоты (50 или 60 Гц).

Обычно используется для определения [[Коэффициент мощности|коэффициента мощности]] и имеет шкалу, оцифрованную в <math>\cos \varphi</math>.

== Устройство прибора ==
Прибор относится к приборам [[Системы измерительных приборов|электродинамического принципа действия]], то есть вращающий момент возникает от взаимодействия магнитных полей токов в обмотках и не содержит постоянные магниты, как приборы магнитоэлектрической системы измерения.

Подвижная часть прибора, скреплённая с показывающей стрелкой, представляет собой две жестко скрепленные между собой рамки с обмотками, плоскости рамок образуют между собой угол 60°. Ось, проходящая через прямую пересечения плоскостей рамок крепится на двух опорах. Система рамок может свободно вращаться в подшипниках опор и не имеет пружин, создающих возвращающие моменты силы. Рамки помещены в воздушном зазоре магнитопровода с третьей дополнительной обмоткой — токовой обмоткой, эта обмотка включается последовательно с нагрузкой и ток в этой обмотке порождает переменное магнитное поле в магнитопроводе и кольцеобразном воздушном зазоре.

Обмотка одной из рамок включена последовательно с постоянным внутренним добавочным резистором, Обмотка второй рамки включена последовательно с внутренней дополнительной [[Катушка индуктивности|катушкой индуктивности]]. Цепи обеих рамок включены параллельно источнику напряжения, питающего нагрузку. Так как в цепи одной из рамок включена катушка индуктивности с больши́м значением индуктивности, ток в цепи этой рамки сдвину относительно тока в цепи другой рамки на некоторый фазовый угол, практически близкий к 90°. Взаимодействие магнитных полей в воздушном зазоре и рамках порождает вращающий момент, зависящий от фазовых сдвигов токов в рамках и фазы тока обмотки магнитопровода, стремящийся развернуть рамки таким образом, чтобы противоположно направленные вращающие моменты рамок взаимно скомпенсировались и суммарный вращающий момент стал равен нулю. Положение рамок, при котором их вращающие моменты уравновешиваются зависит от фазового сдвига между током и напряжением нагрузки. Именно угол поворота рамок и является мерой фазового сдвига между током и напряжением нагрузки.

== Принцип действия ==
[[Файл:Логометрический фазометр.svg|350px|thumb|Электрическая схема логометрического фазометра и его подключение в измерительную цепь]]
По неподвижной и обмоткам рамок протекают токи <math>I,\ I_1,\ I_2</math> соответственно. От взаимодействия [[Магнитный поток|магнитных потоков]], создаваемых токами, протекающими по неподвижной обмотке и обмоткам подвижных рамок создаются два вращающих момента от тока рамок <math>M_1</math> и <math>M_2.</math> Так как по всем обмоткам протекает переменный ток, то и моменты непостоянныи и изменяются во времени с частотой изменения токов. Усреднённые по времени за период изменения токов моменты <math>M_1</math> и <math>M_2</math> зависят от угла поворота подвижной части относительно магнитопровода и всегда направлены в противоположные стороны. Выражения для средних значений моментов имеют вид:

: <math>M_1 = c_1 \cdot I \cdot I_1 \cdot \cos{\psi}_1 \cdot f_1(\alpha),</math>
: <math>M_2 = c_2 \cdot I \cdot I_2 \cdot \cos{\psi}_2 \cdot f_2(\alpha),</math>

: где <math>\psi_1,</math> <math>\psi_2</math> — углы сдвига фаз между токами в неподвижной обмотке <math>I</math> и токами <math>I_1,</math> <math>I_2</math> соответственно в рамках;
: <math>c_1</math> и <math>c_2</math> — коэффициенты, зависящие от конструкции устройства системы единиц. Под действием этих моментов подвижная часть поворачивается до тех пор, пока не будет достигнуто равенство моментов.

При этом:

<math>M_1 = M_2</math> или <math>c_1 \cdot I \cdot I_1 \cdot \cos{\psi}_1 \cdot f_1(\alpha) = c_2 \cdot I \cdot I_2 \cdot \cos{\psi}_2 \cdot f_2(\alpha).</math>

Тогда:

<math>\frac {I_2 \cos{\psi_2}} {I_1 \cos {\psi_1}} = \frac {c_1 f_1 (\alpha)} {c_2 f_2 (\alpha)} = f_3 (\alpha),</math>

и угол поворота рамок не зависит от амплитуд токов и напряжений, а только от фазового сдвига между током и напряжением нагрузки. Применение воздушного зазора с изменяемой шириной и угла между рамками шкалу прибора можно сделать линейно или от фазового сдвига, или от косинуса фазового сдвига.

== Недостатки электродинамического фазометра ==
Недостатком таких фазометров является сравнительно большая потребляемая мощность от цепи, в которой производится измерение и некоторая зависимость показаний от частоты в сети.

== См. также ==
* [[Фазометр]]
* [[Логометр]]

== Литература ==
* {{книга
|автор=Мансуров Н. Н., Попов  В. С.
|заглавие=Теоретическая электротехника
|издание=изд. 9-е, исправленное
|место=М.-Л.
|издательство=Издательство "Энергия"
|год=1966|
страниц=624}}

{{rq|wikify|sources}}

[[Категория:Электроизмерительные приборы]]
[[Категория:Электромеханика]]