Приборы электродинамической системы

Принцип действия электродинамических приборов основан на взаимодействии токов, протекающих по двум рамкам (катушкам 1), из которых одна подвижная, другая неподвижная. На рисунке 1.3 показана схема устройства прибора электродинамической системы.

Рисунок 1.3 – Схема прибора электродинамической системы

Неподвижная катушка 1состоит из двух разделенных небольшим зазором одинаковых частей, обмотки которых соединены последовательно между собой. Внутри неподвижно закрепленной катушки 1 может вращаться на оси подвижная катушка 2, с которой жестко связана стрелка 3, перемещающаяся над шкалой. Противодействующий момент создается спиральными пружинами 4. Измеряемый ток проходит через обе катушки. В результате взаимодействия магнитного поля неподвижной катушки и тока в подвижной создается вращающий момент M₁, под влиянием которого подвижная катушка будет стремиться повернуться так, чтобы плоскость ее витков стала параллельна плоскости витков неподвижной катушки, а их магнитные поля совпадали бы по направлению.

Этому противодействуют пружины, вследствие чего подвижная катушка устанавливается в положение, когда вращающий момент становится равным противодействующему. Вращающий момент M₁, обусловленный взаимодействием магнитных потоков, равен:

,

где: I₁– величина тока, протекающего по неподвижной катушке;

I₂ – величина тока, протекающего по подвижной катушке;

k₁ – коэффициент пропорциональности, зависящий от конструкции прибора.

Под действием M₁ подвижная рамка повернется на угол α, тогда создаваемый пружиной противодействующий момент удовлетворяет соотношению

.

Из условия равенства моментов получаем, что , гдеr wsp:rsidR="00000000"><w:pgSz w:w="12240" w:h="15840"/><w:pgMar w:top="1134" w:right="850" w:bottom="1134" w:left="1701" w:header="720" w:footer="720" w:gutter="0"/><w:cols w:space="720"/></w:sectPr></wx:sect></w:body></w:wordDocument>"> .

Из формулы видно, что шкала электродинамического прибора неравномерная. Однако подбором конструкции катушек можно улучшить шкалу, т. е. приблизить к равномерной.

В зависимости от назначения приборов рамки соединяют или параллельно, или последовательно. Если катушки прибора соединены параллельно, то он может быть использован как амперметр. Если же катушки соединить последовательно и присоединить к ним добавочное сопротивление, то прибор может быть использован как вольтметр.

Электродинамические приборы применяют для измерения постоянного и переменного токов (амперметры, вольтметры, ваттметры).

Пригодность этих приборов для переменного тока обусловлена тем, что при одновременном изменении направления тока в обеих рамках направление вращения подвижной части остается неизменным.

Достоинствами приборов электродинамической системы являются: возможность измерения как на постоянном, так и на переменном токе, достаточная точность. К недостаткам приборов этой системы относятся: неравномерность шкалы амперметров и вольтметров, чувствительность к перегрузкам.

Приборы других систем

Тепловая система – принцип действия приборов основан на изменении длины проводника при его нагревании. Приборы могут измерять и постоянные, и переменные токи.

Индукционная система – принцип действия приборов основан на взаимодействии токов, индуцируемых в подвижной части прибора магнитным потоком неподвижных электромагнитов. К индукционной системе принадлежат электрические счетчики переменного тока.

Вибрационная система основана на резонансе при совпадении частот собственных колебаний подвижной части прибора с частотой переменного тока. Приборы этой системы применяются для измерения частоты тока.