3.2.2 Электромагнитная система (рисунок 2)

Приборы электромагнитной системы предназначаются для измере-ния силы тока и напряжения в цепи переменного тока. Принцип действия приборов этой системы основан на взаимодействии магнитного поля катушки, по которой протекает измеряемый ток, и железного или ферритового сердечника, являющегося подвижной частью.

Железный сердечник в форме круглой пластины закреплен эксцентрично на оси. При прохождении тока по неподвижной катушке сердечник втягивается внутрь катушки так, чтобы его пересекало как можно больше силовых линий магнитного поля. Движению сердечника противодействует спиральная пружина. Магнитное поле катушки пропорционально току, намагничивание сердечника тоже увеличивается с возрастанием тока. Поэтому можно приблизительно считать, что в электромагнитном приборе вращающий момент М₁ пропорционален квадрату тока (k₁ - коэффициент пропорциональности, зависящий от конструкции прибора). Противодействующий момент М₂, создаваемый пружиной, пропорционален углу поворота подвижной части прибора: , k₂ - коэффициент пропорциональности, зависящий от упру-гих свойств пружины).

Сердечник при прохождении тока останавливается тогда, когда мо-менты М₁ и М₂ окажутся равными, т.е.

Отсюда видно, что у приборов электромагниткой системы отклонение стрелки, скрепленной с сердечником, пропорционально квадрату тока, т.е. шкала такого прибора неравномерна. С изменением направления тока меняется как направление магнитного поля неподвижной катушки, так и полярность магничивания сердечника. Поэтому при изменении направления тока сердечник не будет выталкиваться, а будет втягиваться. Таким образом, приборы электромагнитной системы можно применять при измерениях как постоянного тока, так и переменного. В этом основное достоинство приборов этой системы. Кроме того, к достоинствам этих приборов нужно отнести: простоту конструкции, механическую прочность, выносливость в отношении перегрузок.

Недостатками приборов электромагнитной системы являются: не-равномерность шкалы, меньшая точность, чем у магнитоэлектрических приборов, большая зависимость показаний от внешних магнитных полей.

3.2.3 Электродинамическая система (рисунок 3)

Электродинамические измерительные приборы предназначены для измерения тока, напряжения и мощности в цепях постоянного и пере-менного тока.

Принцип действия приборов электродинамической системы основан на взаимодействии катушек, по которым протекает измеряемый ток. Таким образом, приборы электродинамической системы отличаются от приборов магнитоэлектрической системы тем, что магнитное поле создается не постоянным магнитом, а катушкой, питаемой измеряемым током. На рисунке 3 схематически изображен прибор электродинамической системы. Внутри неподвижно закрепленной катушки 1 может вращаться на оси подвижная катушка 2, с которой жестко связана стрелка 3, перемещающаяся над шкалой. Измеряемый ток протекает через обе катушки. Внутри каждой катушки возникает магнитное поле. Взаимо-действие магнитных полей и приводит к созданию вращающего момента М₁, под влиянием которого подвижная катушка будет стремиться повернуться так, чтобы плоскость ее витков стала параллельна плоскости витков неподвижной катушки, а их магнитные поля совпали бы по направлению. Этому противодействует пружина. Подвижная катушка останавливается тогда, когда вращающий момент станет равным противодействующему.

Катушки в электродинамических приборах, в зависимости от наз-начения, соединяются между собой параллельно или последовательно. Если катушки прибора соединить параллельно, то он может быть ис-пользован как амперметр. Если же катушки соединить последовательно и присоединить к ним добавочное сопротивление, то прибор может быть использован как вольтметр.

В первом приближении вращающий момент, действующий на под-вижную катушку, пропорционален как току, протекающему по подвижной катушке I₁, так и току, протекающему по неподвижной катушке I₂:

Противодействующий момент, создаваемый пружиной, пропорци-онален углу закручивания, т.е. углу поворота стрелки Подвижная катушка останавливается, когда , т.е. или

(1)

Если катушки соединены последовательно, то I₁=I₂ и .

Отсюда видно, что шкала электродинамического прибора неравно-мерна. Тем не менее, совершенствованием конструкции катушек можно улучшить шкалу, приблизить ее к равномерной.

При перемене направления тока в обеих катушках направление вращающего момента не меняется, т.е. приборы этой системы пригодны для измерения как постоянного, так и переменного тока.