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:
Мвр = С1*I2,
где С – постоянный коэффициент.
Противодействующий момент пружины
Мпр = С2*a.
Тогда, учитывая, что в уравновешенном состоянии прибора Мвр = Мпр, 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
Мвр = 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.