Электродинамические приборы

Работа измерительных механизмов электродинамической схемы основана на взаимодействии магнитных полей двух катушек с токами: неподвижных 1 и подвижной 2 (рис. 5.4). Подвижная катушка, укрепленная на оси или растяжках, может поворачиваться внутри неподвижной. При протекании в обмотках катушек токов I₁ и I₂, стремящиеся так повернуть подвижную часть, чтобы магнитные потоки подвижной и неподвижной катушек совпали.

Рис. 5.4 Устройство электродинамического прибора

Неподвижная катушка 1 обычно выполняется из двух одинаковых частей, разделенных воздушным зазором. Благодаря этому обеспечиваются требуемая конфигурация магнитного поля и удобство расположения оси. Неподвижная и подвижная катушки механизма (обычно бескаркасные) имеют круглую или прямоугольную форму и изготовляются из медного или алюминиевого провода. Подвижная катушка укрепляется на опорах или растяжках. Для подвода тока к подвижной катушке используются спиральные пружины и растяжки.

Энергия магнитного поля двух катушек с токами I₁ и I₂

,

где L₁ и L₂ – индуктивности катушек; М₁₂ – взаимная индуктивность между катушками.

Взаимная индуктивность М₁₂ зависит от угла поворота подвижной части

.

При протекании по катушкам переменных токов и подвижная часть из-за инерционности реагирует на среднее значение вращающего момента , где I1 и I2 – действующие значения токов; M(t) – мгновенное значение вращающего момента; y – угол сдвига фаз между токами в катушках. Вращающий момент пропорционален произведению действующих значений токов в катушках и косинусу угла сдвига фаз между ними. Эта особенность электродинамического механизма открывает возможность для создания на его основе не только амперметров и вольтметров, но и средств измерения других величин. Если противодействующий момент создается упругими элементами, то для режима установившегося отклонения (M = -MПР) получим , откуда для механизма прибора, работающего на переменном токе, . Следовательно, характер шкалы зависит от произведения и производной . Взаимная индуктивность между катушками определяется их формой, размерами и взаимным расположением, т.е. . При протекании по катушкам постоянных токов I1 и I2 уравнение преобразования можно представить в следующем виде: . Достоинства: одинаковые показания на постоянном и переменном токе (при последовательном соединении катушек); стабильность показаний во времени; не содержат ферромагнитных сердечников. Недостатки: невысокая чувствительность; большое собственное потребление мощности; чувствительность к перегрузкам. Область применения: лабораторные многопредельные приборы высоких классов точности 0,5; 0,2; 0,1 для измерений на постоянном и переменном токе. Выпускаются миллиамперметры и амперметры с пределами от 1 мА до 10 А на частоты до 10 кГц, многопредельные вольтметры с пределами от 1,5 до 600 В на частоты до 5 кГц с током полного отклонения от 60 до 3 мА, многопредельные однофазные ваттметры с пределами по току от 25 мА до 10 А и по напряжению от 15 до 600 В.