4.4. Приборы ферродинамической системы

Назначение, схемы включения и принцип действия - те же, что и у ЭД - приборов. Как видно из рис. 29, конструктивное различие заключается в том, что с целью усиления электромагнитного поля неподвижной катушки, она снабжена магнитопроводом из листовой наборной электротехнической стали. По аналогии с МЭ - приборами, магнитопровод снабжен наконечниками и - для уменьшения магнитного сопротивления - сердечником, так что для подвижной катушки обеспечивается равномерный воздушный зазор.

За счет указанных мероприятий вращающий момент ФД - приборов существенно увеличен, а вся магнитная система оказывается экранированной от действия внешних магнитных полей, которые могут возникать на энергоемких предприятиях, особенно в местах расположения приборных щитов. Поэтому чаще всего ФД - приборы применяются, как щитовые приборы для вертикального расположения. Из-за сравнительно большого вращающего момента ФД - приборы устойчивы к тряске и вибрациям и успешно применяются на железнодорожных, морских и воздушных транспортных средствах. Стрелка и шкала и иные индикаторы ФД - приборов обычно делаются хорошо видимыми с обычного расстояния от щита 1 - 2,5 м, за которым следит технолог, управляющий производственным процессом.

С другой стороны, наличие магнитопровода значительно увеличивает индуктивность неподвижной катушки, и поэтому частотный диапазон ФД - приборов существенно уже частотного диапазона ЭД - приборов.

Диапазоны измерений действующих значений тока, напряжения и активной мощности те же, что и у ЭД - приборов. Точность ФД - приборов ниже и не бывает лучше, чем 0,5%. Частотный диапазон 0 Гц, 45 ¸ 500 Гц. Собственное сопротивление ФД вольтметров составляет (100 ¸ 2000) Ом. Большое значение вращающего момента дает возможность использовать ФД механизм для построения самопишущих приборов. Для этого на стрелке устанавливается пишущий инструмент (перо, чернильница), и в прибор встраивается лентопротяжный механизм, перемещающий бумажную ленту - диаграмму.

4.5. Приборы электромагнитной системы

Принцип действия приборов электромагнитной системы (в дальнейшем ЭМ - приборы) поясняется рис. 30, на котором приведены типичные надписи на шкале. Вращающий момент создается за счет того, что ток i(t), протекающий по катушке, выполненной, как соленоид со щелевидным отверстием, создает электромагнитное поле, которое втягивает внутрь катушки фигурную пластину, изготовленную из электротехнической стали. Этот момент пропорционален квадрату силы тока и содержит поэтому постоянную и переменную составляющие. Частота первой гармоники переменной составляющей равна удвоенной частоте первой гармоники измеряемой силы тока. В силу инерционности подвижной части переменная составляющая фильтруется, и средний вращающий момент равен

,

где T - период измеряемого тока, - постоянный коэффициент.

Как видно из этого выражения, ЭМ - приборы позволяют измерять действующее значение переменного тока, а также силу постоянного тока, о чем свидетельствует также соответствующий знак на шкале.

Из принципа действия ЭМ - приборов следует, что на его показания могут оказывать сильное воздействие внешние магнитные поля. Чтобы уменьшить их действие, в ЭМ - приборах предусматривается дифференциальная конструкция, как это показано на рис. 30. Компенсация действия внешнего поля происходит за счет того, что моменты, которые оно создает при воздействии на обе стороны подвижной части, действуют в противоположных направлениях, а моменты, создаваемые измеряемым током, действуют в одном направлении. Эта компенсация будет неполной, если внешнее поле неоднородно в объеме подвижного механизма прибора.

На рис. 30 показан ЭМ амперметр. ЭМ вольтметр получается присоединением к ЭМ амперметру последовательно добавочного сопротивления.

В силу квадратичной зависимости вращающего момента от силы тока шкала ЭМ - приборов неравномерна. Равномерности шкалы на рабочей части добиваются путем подбора формы пластин, втягивающихся в катушку.

Метрологические и эксплуатационные свойства ЭМ - приборов невысоки. Ток полного отклонения стрелки не менее 5 мА, предел допускаемой основной приведенной погрешности не менее 0,5%, частотный диапазон составляет 0 Гц и 40¸3000 Гц. Собственное сопротивление ЭМ - вольтметров составляет (100 ¸ 2000) Ом.

Достоинством ЭМ - приборов является отсутствие токоподводов к подвижной части, низкая трудоемкость в изготовлении и низкая стоимость используемых материалов и, следовательно, пониженная цена по сравнению с другими приборами, имеющими равные метрологические свойства.

Основное применение - в качестве щитовых приборов, в том числе, на транспортных средствах.