§ 92. Электродинамические измерительные приборы

Принцип действия электродинамических приборов основан на взаимодействии магнитных полей двух катушек: одной, неподвижно закрепленной, и другой, сидящей на оси и могущей поворачиваться. На рис. 214 показано устройство электродинамического прибора. Катушка 1 (здесь - состоящая из двух половин) неподвижно закреплена. К подвижной катушке 2, укрепленной на оси прибора 3, ток подводится через спиральные пружины 4, которые одновременно служат для создания противодействующего момента. При пропускании тока по виткам обеих катушек они создадут магнитные поля, которые, взаимодействуя между собой, будут стремиться повернуть катушку 2 так, чтобы ее магнитное поле и поле катушки 1 совпадали по направлению. Кроме круглых катушек, встречаются конструкции приборов с прямоугольными катушками. Магнитное поле каждой катушки зависит от тока, поэтому сила взаимодействия обеих катушек пропорциональна квадрату тока. Следовательно, шкала прибора неравномерна. Успокоение приборов этой системы воздушное, так как применение тормоза вызвало бы искажение показаний прибора. Это объясняется тем, что собственные магнитные поля катушек очень малы и сильное поле постоянного магнита электромагнитного тормоза оказывало бы влияние на работу прибора.

Рис. 214. Электродинамический прибор с круглой катушкой

Одновременное изменение направления тока в обеих катушках не меняет направления силы взаимодействия. Поэтому электродинамические приборы применяются в цепях как постоянного, так и переменного тока. В цепях переменного тока приборы этой системы показывают действующее значение измеряемой величины. Точность электродинамических приборов велика (класс точности - 0,2-0,5), и поэтому они нашли себе применение как контрольные приборы для измерений на переменном токе. К недостаткам приборов нужно отнести достаточно большое потребление мощности, составляющее в амперметрах 5-10 вт, в вольтметрах - 7-15 вт, чувствительность к перегрузкам и влияние на показание прибора внешних магнитных полей вследствие слабого собственного поля прибора. При перегрузках прибора спиральные пружинки теряют упругость и могут перегореть.

Другой разновидностью электродинамических приборов являются ферродинамические приборы (рис. 215). Неподвижная катушка 1 наматывается на ярмо 2 из листовой электротехнической стали. Внутри подвижной катушки 3 закреплен стальной цилиндр 4. Подвижная катушка вращается вокруг цилиндрического сердечника. Усиление магнитного поля прибора приводит к увеличению вращающего момента и к уменьшению влияния внешних магнитных полей. Но присутствие стали имеет и отрицательное влияние, так как возникают дополнительные погрешности (например, при переменном токе потери на гистерезис и вихревые токи). Точность ферродинамических приборов меньше, чем электродинамических приборов. Благодаря большому вращающему моменту приборы этой системы часто применяются в качестве самопишущих приборов. Стрелка этих приборов снабжена пером, лежащим на бумажной ленте, которая перемещается при помощи часового механизма. Стрелка с пером чертит на бумаге кривую изменений тока, напряжения, мощности и т. п.

Рис. 215. Схема устройства ферродинамического прибора