Приборы электродинамической и ферродинамической систем

Действие приборов электродинамической и ферродинамической систем основано на взаимодействии магнитных полей двух катушек, по которым проходят токи.

Различие приборов электродинамической и ферродинамической систем заключается в отсутствии и наличии соответственно ферромаг­нитных сердечников у катушек.

На рисунке 3 схематически показано устройство электроприбора электродинамической системы. Катушка 2 неподвижна, катушка 1 имеет возможность поворачиваться на оси 3. Ток i₂к подвижной ка­тушке подводится при помощи двух спиральных пружин, служащих одновременно и для создания противодействующего момента.

Угол поворота а подвижной катушки и связанной с ней стрелки пропорционален произведению токов подвижной i₂ и неподвижной 1, катушек, т.е.

где к - постоянный коэффициент.

Приборы этих систем могут работать как в цепях постоянного то­ка, так и переменного, поскольку направление магнитных полей обеих катушек меняется синхронно, и, следовательно, направление вращаю­щего момента и перемещения стрелки не меняются; при этом угол а будет дополнительно пропорционален косинусу угла ф сдвига фаз то­ков катушек, т.е.

Наличие двух катушек у приборов электродинамической и фер­родинамической систем дает возможность включать каждую из них в разные участки электрической цепи, что позволяет измерить не только отдельные величины (например, ток или напряжение), но и величины, пропорциональные их произведению, например, мощность. Если не­подвижную катушку включить последовательно в цепь с нагрузкой, а подвижную - параллельно нагрузке, то ток в первой из них будет равен току нагрузки, а во второй будет пропорционален напряжению, при­ложенному к нагрузке. В этом случае выражение для угла поворота стрелки примет вид

где R₁ - сопротивление обмотки подвижной катушки;

-активнаямощность.

Так как в приборах электродинамической системы используют магнитные потоки, действующие в воздухе, то исключается возмож­ность возникновения различного рода погрешностей, связанных с вих­ревыми токами, гистерезисом и т.п.

Благодаря этому они обладают рядом достоинств, основные из которых: относительно высокая точность и пригодность для измерений в цепях постоянного и переменного токов.

Однако действующие в приборах электродинамической системы магнитные поля относительно слабы, что обуславливает ряд их недостатков: повышенную потребляемую мощность (повышенные токи в катушках), необходимую для создания достаточных магнитных пото­ков и, следовательно, вращающего момента; повышенную чувстви­тельность к внешним магнитным полям, что требует применения за­щитных экранов; низкую перегрузочную способность и, как следствие, относительно высокую стоимость.

В приборах ферродинамической системы магнитные потоки дей­ствуют, в основном, в магнитопроводе, выполненном из магнитомягкого ферромагнитного материала, благодаря чему они слабо подвержены воздействию внешних магнитных полей. Это достоинство; однако, применение магнитопроводов существенно снижает точность прибо­ров вследствие влияния гистерезиса и вихревых токов; наиболее высо­кий класс точности у них - 0,5.

Приборы электродинамической и ферродинамической систем ис­пользуются в качестве измерителей силы тока - амперметров, напряже­ния - вольтметров, мощности - ваттметров и сдвига фаз - фазометров.

Шкала прибора

Движущаяся стрелка и шкала образуют устройство отсчета изме­рительного прибора. Шкала представляет собой совокупность отметок и проставленных у некоторых из них чисел отсчета, соответствующих ряду последовательных значений измеряемой величины. Промежуток между двумя соседними отметками шкалы называется делением шка­лы. Разность значений измеряемой величины, соответствующих сосед­ним отметкам, называется ценой деления шкалы. Наименьшее значе­ние измеряемой величины, указанное на шкале, называется нижним, а наибольшее - верхним пределами измерения прибора; разность между верхним и нижним пределами - диапазон измерения прибора. Нижний предел у электроизмерительных приборов чаще всего устанавливается равным нулю, однако он может быть как положительным, так и отри­цательным числом, отличным от нуля. В зависимости от принципа

действия и особенностей конструктивного устройства измерительные приборы могут иметь равномерную шкалу (длина деления в угловых или линейных единицах одинакова по всей шкале) или неравномерную (длина деления или цена деления разные на участках шкалы). У прибо­ров повышенной точности шкалу обычно выполняют зеркальной, что снижает до минимума ошибку при отсчете показания прибора. Много­предельные или универсальные приборы могут иметь не одну, а иногда и несколько шкал с разной ценой деления.

Для правильного отсчета показания измерительного прибора не­обходимо предварительно определить цену деления шкалы. Цена деле­ния с определяется как отношение разности двух значений А1 и А2 измеряемой величины, соответствующих двум числовым отметкам шкалы, в том числе нижнему и верхнему пределам измерения, к числу делений шкалы между этими отметками Δ N

У многопредельных измерительных приборов цена деления шка­лы определяется с учетом конкретного верхнего предела измерения, установленного с помощью переключателя пределов. У многопредель­ных ваттметров цена деления определяется как отношение произведе­ния предельных (номинальных) значений напряжения и тока, подво­димых к прибору и указанных у соответствующих переключателей или присоединительных клемм, к полному числу делений шкалы.