2.3. Приборы электродинамической системы.

Принцип действия электродинамических приборов основан на взаимодействии токов, протекающих по двум рамкам (катушкам), из которых одна подвижная, а другая неподвижная (рис.6). Обе катушки подключаются к сети, и взаимодействие их магнитных полей приводит к повороту подвижной катушки относительно неподвижной.

Из уравнения =k’I₁I₂ видно, что шкала системы имеет квадратический характер. Для устранения этого недостатка подбирают геометрические размеры катушек таким образом, чтобы получить шкалу близкую к равномерной. Эти системы чаще всего используются для измерения мощности, т.е. в качестве ваттметров, тогда:

=k’I₁Ucos= k’P

В этом случае шкала ваттметра равномерная.

Рис.6

Основным достоинством прибора является высокая точность измерения. К недостаткам относятся малая перегрузочная способность, низкая чувствительность к малым сигналам, заметное влияние внешних магнитных полей.

2.3.Приборы индукционной системы

Принцип действия основан на взаимодействии токов, индуктируемых в подвижной части прибора с магнитным потоком неподвижного магнита.

Рис.7.

Приборы индукционной системы получили широкое распространение для измерения электрической энергии. Принципиальная схема прибора приведена на рис.7. Электрический счетчик содержит магнитопровод – 1 сложной конфигурации, на котором размещены две катушки: напряжения – 2 и тока – 3. Между полюсами электромагнита помещен алюминиевый диск – 4 с осью вращения -5. Принцип действия индукционной системы основан на взаимодействии магнитных потоков, создаваемых катушками тока и напряжения с вихревыми токами, наводимыми магнитным полем в алюминиевом диске.

Вращающий момент, действующий на диск, определяется выражением:

М_вр = k_iФ_UФ_Isin

где Ф_U–часть магнитного потока, созданного обмоткой напряжения и проходящего через диск счетчика; Ф_I – магнитный поток, созданный обмоткой тока; - угол сдвига междуФ_U и Ф_I. Магнитный поток Ф_U пропорционален напряжению Ф_U=k₂U. Магнитный поток Ф_I пропорционален току: Ф_I=k₃I. Для того чтобы счетчик реагировал на активную энергию, необходимо выполнить условие: sin = cos .

В этом случае М_вр = k₁k₂k₃UIcos = k₄P, т.е. вращающий момент пропорционален активной мощности нагрузки.

Противодействующий момент создается тормозным магнитом -6 и пропорционален скорости вращения диска:

В установившемся режиме М_пр=М_ври диск вращается с постоянной скоростью. Приравнивая два последних уравнения и решив полученное уравнение относительно угла поворота диска

Таким образом, угол поворота диска счетчика пропорционален активной энергии. Следовательно, число оборотов диска n тоже пропорционально активной энергии.

Тепловая система – принцип действия основан на изменении длины проводника при его нагревании. Эти приборы могут измерять и постоянный и переменный ток.

Вибрационная система – основана на резонансе при совпадении частот собственных колебаний подвижной части прибора с частотой переменного тока. Приборы этой системы применяются для измерения частоты тока.