Принцип действия и устройство

Принцип действия магнитоэлектрических приборов основан на взаимодействии магнитного поля постоянного магнита и рамки с током. В воздушном зазоре 1 (рис.1) между неподвижным стальным цилиндром 2 и полюсными наконечниками N–S неподвижного постоянного магнита расположена алюминиевая рамка с обмоткой 3, состоящей из w витков изолированной проволоки.

Рамка жестко соединена с двумя полуосями О и О¢, которые своими концами опираются на подшипники. На полуоси О закреплены указательная стрелка 4, две спиральные пружинки 5 и 5¢, через которые к катушке подводится измеряемый ток I, а также противовесы 6. Полюсные наконечники N–S и стальной цилиндр 2 обеспечивают в воздушном зазоре 1 равномерное радиальное магнитное поле с индукцией В.

В результате взаимодействия магнитного поля с током рамки создается вращающий момент, и рамка вместе со стрелкой поворачивается на угол a. Электромагнитная сила, действующая на проводники с током, согласно закону Ампера равна F_эм = wBIl. Вращающий момент

где d и l – соответственно ширина и длина рамки; С₁ – постоянный коэффициент, зависящий от размера и числа витков обмотки, а также магнитной индукции В = const.

Противодействующий момент, создаваемый пружинками 5 и 5¢, прямо пропорционален углу закручивания пружин a:

где С₂ – постоянный коэффициент, зависящий от жесткости пружинок.

Стрелка устанавливается на определенном делении шкалы при равенстве моментов М_вр = М_пр, то есть когда C₁I = C₂a. Угол поворота стрелки

где С = С₁/С₂ – постоянный коэффициент.

Как видно из равенства 3, угол поворота a прямо пропорционален току, то есть шкала равномерная, что является достоинством приборов магнитоэлектрической системы.

Если такой прибор включить непосредственно в цепь переменного тока, то стрелка прибора останется на нулевой отметке, поскольку рассматриваемый измерительный механизм измеряет среднее за период значение тока, а оно при синусоидальном законе изменения равно нулю. Очевидно, и среднее значение вращающего момента М_вр тоже будет равно нулю.

Успокоение подвижной части прибора достигается тормозящим действием вихревых токов, наводимых в алюминиевой рамке при перемещении ее в магнитном поле постоянного магнита (рис.1). Алюминиевая рамка относится к классу успокоителей (демпферов) магнитоиндукционного типа.