Электродинамические измерительные приборы

Механизмы этих приборов работают на принципе взаимодействия магнитных потоков двух катушек, по которым протекают токи. Измерительный механизм состоит из неподвижной катушки и подвижной катушки, ось которой жёстко соединена со стрелкой. Подвижная катушка находится внутри неподвижной. Для подвода тока в подвижную ка­тушку и создания противодействующего момента применяют спиральные пружинки.

Запасенная в системе электромагнитная энергия

.

где L₁, L₂ - индуктивности катушки, М - взаимная индуктивность.

При повороте подвижной катушки на угол a изменяется взаимная индуктивность M, зависящая от формы и взаимного расположения катушек, а индуктивности L₁, и L₂ остаются постоянными

;

При включении электродинамического механизма в цепь переменного тока мгновенное значение вращающего момента

;

где ;

мгновенные значения токов в катушках; y_1,2 - начальные углы сдвига фаз.

Среднее значение вращающего момента за период, на который реагирует подвижная часть механизма,

где I_1,2 - действующие значения токов в катушках; y=y₁ - y₂ - угол сдвига фаз между токами I₁, I₂;

Величина вращающего момента пропорциональна произведению токов. При одновременном изменении направления обоих токов знак угла поворота не изменяется. Поэтому электродинамические приборы могут применяться в цепях переменного и постоянного тока. Характер шкалы прибора зависит от функции изменения производной взаимной индуктивности. Путём подбора этого закона шкалу можно приблизить к равномерной. В отличие от ранее рассмотренных приборов электродинамические приборы являются множительным устройством и обладает фазовой чувствительностью. Применяются три схемы включения неподвижной и подвижной катушек - последовательная, параллельная и независимая. Первые две используются в амперметрах и вольтметрах, третья - в ваттметрах и фазометрах.

К достоинствам электромагнитных приборов относят высокую точность, возможность использовать в цепях постоянного и переменного тока; к недостаткам - малую чувствительность; влияние внешних магнитных полей на показания ИМ (слабое собственное магнитное поле); большую мощность потребления; ограниченный частотный диапазон (до 1,5 кГц).

Существует разновидность электродинамических приборов, которые называются ферродинамические. Они отличаются наличием магнитопровода, выполненного из ферромагнитных материалов. Это позволяет усилить собственное магнитное поле, увеличить вращающий момент и, следовательно, повысить чувствительность. При этом несколько снижается точность измерений.