Приборы электродинамической системы. Приборы электромагнитной системы

Приборы электромагнитной системы

а) б) Рис. 1.31.Прибор

Принцип действия основан на втягивании стального сердечника 2 (рис. 1.31) в неподвижную рамку с током 1. На рис. 1.31 а показан разрез рамки, на рис. 1.31 б – вид сбоку. Рамка может иметь квадратную, круглую или, как в данном случае, овальную форму.

Сердечник вращается на оси, к которой прикреплена стрелка, показывающая на шкале угол поворота. Сердечник уравновешен пружиной (на рис. не показана).

При протекании тока I через рамку возникает магнитное поле, втягивающее сердечник в внутрь рамки. Полностью втянуться ему не дает пружина. Вращающий момент, действующий на сердечник:

М_вр = С₁*I₂,

где С – постоянный коэффициент.

Противодействующий момент пружины

М_пр = С₂*a.

Тогда, учитывая, что в уравновешенном состоянии прибора М_вр = М_пр, можно получить:

a = (С₂ / С₁)*I₂,

то есть, угол поворота сердечника и стрелки пропорционален квадрату величины тока.

Достоинства приборов данной системы:

– пригодность для измерения как постоянного, так и переменного токов;

– простота конструкции (по сравнению, например, с приборами магнитоэлектрической системы они имеют меньше элементов);

– надежность (как следствие простоты конструкции).

Недостатки:

– малая чувствительность,

– значительное потребление мощности из измеряемой цепи,

– влияние температуры, посторонних электромагнитных полей и др. на точность показаний,

– неравномерность шкалы (из-за того, что a зависит от квадрата тока, расстояния между делениями шкалы будут неравномерны).

Рис. 1.32.Прибор

Конструкция прибора состоит из двух обмоток:

- неподвижной (обмотка 1 рис. 1.32), по которой протекает ток I₁; она может быть конструктивно выполнена в виде двух обмоток, как изображено на рисунке;

- подвижной (обмотка 2), вращающейся внутри неподвижной; по ней протекает ток I₂.

При протекании токов I₁ и I₂ по обмоткам в них возникают электромагнитные поля, взаимодействие которых приводит к появлению вращающего момента, действующего на подвижную обмотку

М_вр = С₁*I₁*I₂,

Вращающему моменты противодействует спиральная пружина. Угол поворота подвижной обмотки показывается стрелкой.

Данные приборы используются для измерения напряжений, токов, мощностей.

Достоинства:

– высокая точность,

– применимость в цепях переменного тока,

– возможность перемножать измеряемые величины, т.е. измерять мощность.

Недостатки:

– значительное потребление мощности из измеряемой цепи,

– сложность конструкции,

– нелинейность шкалы,

– влияние температуры и посторонних электромагнитных полей на точность.

Разновидностью электродинамических приборов являются ферродинамические приборы. В них неподвижные катушки заключены в сердечники из ферромагнитного материала. Такая конструкция обеспечивает значительное увеличение вращающего момента и хорошую защиту от внешних магнитных полей. Однако это приводит к увеличению погрешности прибора.