Принцип действия и устройство

Электродинамические приборы (рис.7а) имеют две катушки. Неподвижную катушку 1 выполняют из двух половинок, между которыми находится ось ОО¢ с укрепленной на ней подвижной катушкой 2. На оси ОО¢ укреплены указательная стрелка 3 и две спиральные пружинки 4 и 4¢, через которые подводится ток к обмотке 2. Эти же пружинки создают противодействующий момент М_пр = K₂a, пропорциональный углу закручивания a.

Принцип действия прибора (рис. 7б) основан на взаимодействии двух катушек. В магнитном поле двух катушек с постоянными токами I₁ и I₂ запасается энергия

где W_м – энергия магнитного поля; L₁ и L₂ – индуктивности катушек; М₁₂ – их взаимная индуктивность.

Рис. 7

Взаимодействие двух токов (их магнитных полей) вызывает вращающий момент, стремящийся повернуть подвижную катушку в положение, при котором энергия магнитного поля обеих катушек будет наибольшей. Этот момент (см. формулу 5) равен:

т.к. индуктивности L₁ и L₂ от поворота a не зависят, и, следовательно, dL₁ = = dL₂ = 0. Из равенства (9) следует, что вращающий момент зависит от токов I₁ и I₂ и от положения подвижной катушки относительно неподвижной (a). Величина производной  определяется формой катушек и их взаимным расположением. Приняв в первом приближении  постоянным, получим выражение для вращающего момента:

зависящего от произведения токов в катушках.

Вращающий момент М_вр вызывает поворот подвижной части на угол a, при котором он уравновешивается противодействующим моментом пружин: М_пр = М_вр, то есть K₂a = K₁I₁I₂, откуда

Таким образом, угол отклонения стрелки прибора пропорционален произведению токов в катушках.

Если по катушкам протекают переменные токи i₁ и i₂, то мгновенное значение вращающего момента M =K₁i₁i₂, а средний момент

Если токи синусоидальны и сдвинуты по фазе на угол y, то есть i₁ = I_m1sinwt и i₂ = I_m2sin(wt – y), то, выполнив подстановки, получим:

где  - действующие значения синусоидальных токов катушек.

Положение равновесия подвижной части измерительного механизма определяется равенством М_ср = М_пр, откуда

Следовательно, при синусоидальном переменном токе вращающий момент М_вр = М_ср, и угол отклонения стрелки a зависит от произведения действующих значений токов в катушках и косинуса угла y сдвига фаз между этими токами.

В зависимости от способа включения катушек электродинамический прибор может быть использован как амперметр, вольтметр, ваттметр или фазометр.