Электромагнитный измерительный механизм
Электромагнитные приборы действуют по принципу перемещения подвижного сердечника из ферромагнитного магнитномягкого материала под влиянием магнитного ноля неподвижной катушки. Сердечник укреплен на одной оси со стрелкой указателя.
При наличии в катушке тока создается магнитное поле, которое намагничивает ферромагнитную пластинку, и она втягивается внутрь катушки. Возникающий при этом вращающий момент пропорционален квадрату тока.
Знак угла отклонения стрелки прибора не зависит от направления тока в катушке. Следовательно, приборы пригодны для измерения в цепях постоянного и переменного токов. В цепи переменного тока они измеряют действующее значение тока или напряжения.
Приборы с электромагнитным измерительным механизмом наиболее распространены, измеряют постоянные и переменные по знаку величины и реагируют на квадрат действующего значения измеряемой величины (оно же — среднеквадратическое):
Квадратичная шкала не удобна. Подбором формы ферромагнитной пластины, удается линеаризовать шкалу на большей ее части (кроме начальной — слишком мал вращающий момент).
Конструктивная особенность электромагнитного прибора позволяет изготовить амперметры этой системы на токи 200-300 А для прямого включения в цепь. Действительно, неподвижная катушка может быть выполнена из провода любого сечения. Амперметр на 150-300 А выполняется с катушкой в виде одного витка из медной шины. Вольтметры электромагнитной системы изготовляют на напряжение до 660 В, катушку выполняют из большого числа витков медной проволоки небольшого сечения, а для компенсации температурной погрешности включают добавочные резисторы из манганина.
Ввиду относительно слабого собственного магнитного поля на показания электромагнитных приборов весьма значительное влияние оказывают внешние магнитные поля. Для снижения их влияния измерительный механизм защищают стальным экраном.
Электродинамический измерительный механизм
Электродинамический механизм состоит из неподвижной и подвижной катушек, поршня и камеры. Подвижная катушка может поворачиваться вокруг оси внутри двух секций неподвижной катушки. При наличии в катушках токов возникают электромагнитные силы взаимодействия, стремящиеся повернуть подвижную катушку соосно с неподвижной. В результате возникает вращающий момент. При синусоидальных токах вращающий момент электродинамического измерительного механизма пропорционален произведению действующих значений токов в катушках и косинусу угла сдвига фаз между ними.
Приборы с электродинамическим измерительным механизмом применяются для измерения активной мощности в цепях переменного тока и реагируют на произведение действующих значений двух измеряемых величин и косинус угла сдвига фаз между ними:
Электродинамические измерительные механизмы обладают максимальной разрешающей способностью в классе электромеханических преобразователей, поскольку не содержат ферромагнитных деталей, технология изготовления которых не может гарантировать отсутствие неоднородностей и характеризуется плохой повторяемостью в серии.