Электродинамические амперметры и вольтметры.

Если неподвижные и подвижные катушки соединить последовательно и по ним пропустить один и тот же ток I = I₁ = I₂ ,то угол отклонения подвижной части механизма

где k — коэффициент пропорциональности.

Следовательно, отклонение подвижной части прибора пропор­ционально квадрату тока (напряжения). При изменении направле­ния токов в обеих катушках отклонение подвижной части прибора останется прежним. Так как токи I₁ и I₂ совпадают по фазе, то прибор может иметь одну шкалу для постоянных и переменных токов (например, для амперметров на малые токи до 0,1 А и вольтметров). При токах выше 0,1 А катушки соединяются параллельно. Электродинамические амперметры применяют для измерения токов 0,1—10 А. Использование их для измерения токов миллиамперного диапазона в маломощных цепях ограничивается боль­шой мощностью потребления и малой чувствительностью. Изме­нение пределов измерения достигается секционированием непод­вижных катушек, а также комбинацией последовательно-парал­лельного соединения секций неподвижных катушек с подвижной катушкой.

В электродинамических вольтметрах неподвижная и подвижная катушки соединяются последовательно с добавочным резистором и по ним проходит один и тот же ток.

Электродинамические вольтметры выпускаются на несколько пределов (до 300 В) и используют их в основном для точных изме­рений. Внутреннее сопротивление их мало (примерно 1 кОм на пре­деле 30 В), мощность потребления изменяется в зависимости от пре­дела измерения, максимум до 10 Вт, чувствительность низкая.

Пределы измерения амперметров и вольтметров могут быть рас­ширены с помощью измерительных трансформаторов токов и напря­жений.

Электромагнитные измерительные механизмы.

В электромагнитных механизмах (рис. 2.13) для создания вращающего момента используют дей­ствие магнитного поля катушки с током на подвижный пермаллоевый лепесток , эксцентрично насаженный на оси прибора.

1 – катушка стационарная;

2 – лепесток пермаллоевый;

3 – пружина;

4 – ось;

5 – демпфер;

6 – стрелка со шкалой;

Противодействующий момент создается спиральной пружиной 3. При прохождении по неподвижной плоской катушке измеряемого тока / возникает магнитное поле, которое, воздействуя на лепе­сток 2, стремится расположить его так, чтобы энергия магнитного поля была наибольшей, т. е. втянуть ле­песток внутрь катушки. Подвижная часть механизма поворачивается до тех пор, пока вращающий момент не станет равным противодействую­щему моменту. Энергия магнитного поля катушки с током , где L — индуктивность катушки. Вра­щающий момент

Угол отклонений подвижной ча­сти механизма определяют из равен­ства М_вр = М_пр

(W – предельный момент отклонения)

- угол отклонения подвижной части.

Шкала прибора квадратична, по­этому она в начале сжата, а в кон­це растянута. Поскольку является функцией , знак угла поворота не зависит от направления тока в катушке, поэтому электромагнитные приборы одинаково при­годны для измерения в цепях постоянного или переменного то­ка. Если по катушке пропустить переменный ток i, то мгновен­ное значение вращающего момента:

Прибор реагирует на среднее значение вращающего момента

и одинаковую пригодность для измерений в цепях постоянного и переменного тока:

- I – среднеквадратичное значение тока, T- период переменного тока.

К достоинствам электромагнитных приборов следует отнести: простоту и надёжность, хорошую перегрузочную способность и одинаковою пригодность для измерения в цепях постоянного и переменного тока.

К недостаткам - большое собственное потреб­ление энергии, невысокую точность (при измерениях в цепях постоянного тока сказывается явление гистерезиса в ферромагнит­ном лепестке), малую чувствительность, влияние внешних магнит­ных полей из-за слабого собственного магнитного поля.

Электромагнитные приборы применяют как измерители тока и напряжения преимущественно в цепях переменного тока про­мышленной частоты в качестве щитовых приборов классов 1,0 и 1,5 и многопре­дельных лабораторных классов 0,5 и 1,0. Использование их в цепях повышенной и высокой частоты недопустимо из-за боль­ших дополнительных частотных погрешностей.