Приборы электродинамической системы

Устройство: Измерительный механизм (рис. 1.5) [2] включает: – подвижную катушку 1; – неподвижную катушку 2, которая разделена на две части, расположенные на некотором расстоянии друг от друга для создания равномерного магнитного поля; – ось 3; – стрелку 4. На оси прибора жестко закреп­лены подвижная катушка, указательная стрелка с балансными грузиками, магнитоиндукционный или воздушный успокоитель и концы двух противодействующих токопроводящих пружин. Противоположные концы пружин соединены с неподвижной катушкой. Одна из пружин соединена с рычажком корректора для установки стрелки на нуль.

Катушки приборов электродинамической системы, в зависимости от рода измеряемой величины, имеют свои особенности. У амперметров неподвижную катушку наматывают медным проводом диаметром 1–1,5 мм (несколько десятков витков), а подвижную – тонким алюминиевым проводом диаметром десятые доли миллиметра (до 250 витков). У вольтметров неподвижная катушка разделена на две части, каждая содержит по 1700 витков изолированного медного провода диаметром 0,2–0,27 мм. Подвижная катушка состоит из 200 витков алюминиевого изолированного провода такого же диаметра. У ваттметров неподвижная катушка такая же, как у амперметров, а подвижная, как у вольтметров.

Принцип действия. Перемещение подвижной части прибора происходит в результате взаимодействия магнитных полей подвижной и неподвижной катушек, по которым протекает измеряемый ток. При этом подвижная катушка стремится изменить свое положение таким образом, чтобы направления магнитных полей совпали. Возникающий вращающий момент пропорционален силе взаимодействия магнитных полей:

; (1.9)

, (1.10)

где и коэффициенты пропорциональности, зависит от конструкции прибора.

Отсюда

. (1.11)

Равновесие подвижной части прибора наступает при равенстве вращающего и противодействующего моментов: , т. е.

. (1.12)

Угол поворота подвижной катушки

. (1.13)

 

При изменении полярности тока изменяются направления токов в обеих катушках, а направление вращающего момента не изменяется, что позволяет применять эти приборы для измерений в цепях переменного и постоянного токов.

 

При измерении переменного тока

 

, (1.14)

где угол сдвига фаз токов и .

Шкала прибора квадратична, начальные 20 % шкалы считают нерабочими. При измерении малых токов до 0,5 А катушки амперметра соединяют последовательно, а при измерении больших токов свыше 0,5 А – параллельно. Катушки вольтметра соединяют последовательно друг с другом. Шкала прибора квадратична. Катушки ваттметра соединяют параллельно друг с другом. Шкала ваттметра линейна.

Достоинства:

– высокая точность;

– пригодность для измерений разных физических величин в цепях переменного и постоянного токов.

Недостатки:

– малая чувствительность;

– чувствительность к перегрузкам;

– чувствительность к воздействию внешних магнитных полей;

– большая потребляемая мощность;

– ограниченный частотный диапазон (до 1,5 кГц).