15.4. Електродинамічні вимірювальні прилади.

Ці механізми (рис. 15.12) працюють на принципі взаємодії магнітних потоків двох котушок, по яких протікають струми.

Рис. 15.12. Електродинамічний вимірювальний механізм

Вимірювальні механізми складаються з пари нерухомих котушок 1 (округлої або прямокутної форми), сполучених послідовно. Усередині цих котушок на осі знаходиться безкаркасна рухома котушка (рамка) 2. Для підведення струму в рухому котушку і створення протидіючого моменту застосовують спіральні пружини.

Щоб отримати обертаючий момент М, використовують електромагнітну енергію _э системи з двох котушок, по яких протікають постійні струми I₁ і I₂, тобто

_э = 0,5 I₁2L₁+0,5 I₂2L₂ ± I₁I₂.

де L₁, L₂ - індуктивності котушок;  - їх взаємна індуктивність. Якщо потоки рухомої і нерухомих котушок співпадають, то взаємна індуктивність котушок  позитивна, якщо ж потоки направлені в різні боки - то негативна. При повороті рухомої котушки на кут  змінюється взаємна індуктивність , залежна від форми і взаємного розташування котушок, а індуктивності L₁ і L₂ залишаються постійними. Обертаючий момент механізму

M = I₁I₂(д/д). (15.25)

При деяких певних співвідношеннях розмірів рухомої і нерухомих котушок можна отримати д/д = const в межах робочої частини шкали.

Під дією обертаючого моменту рухома котушка прагне заняти таке положення, при якому напрям її магнітного поля співпадав би з напрямом магнітного поля нерухомих котушок. При цьому вона повертатиметься до тих пір, поки обертаючий і протидіючий моменти не порівняються, тобто М = М_. Отже, кут відхилення рухомої частини механізму

 = (1/W)I₁I₂(д/д). (15.26)

При включенні електродинамічного механізму в ланцюг змінного струму миттєве значення обертаючого моменту

m(t)= i₁i₂(д/д) , (15.27)

де i₁ = IM₁ sin(t + ₁); i₂ = IM₂ sin(t + ₂) - миттєві значення струмів в котушках (₁ _2- початкові кути зсуву фаз). Середнє значення обертаючого моменту за період, на який реагує рухома частина механізму

, (15.28

де I₁, I₂ - середньоквадратичні значення струмів в котушках;  = ₁ - ₂ - кут зсуву фаз між векторами струмів I₁ і I₂.

Кут відхилення рухомої частини механізму

 = (1/W)I₁I₂ cos (д/д), (15.29)

показує, що при неспівпаданні по фазі струмів відхилення рухомої частини  пропорційно твору середньоквадратичних значень цих струмів на косинус кута зсуву фаз між ними.

Електродинамічні механізми містять два ланцюги струму, тому є розмножувальним пристроєм і володіють фазочутливістю. Дана особливість дозволяє застосовувати їх не тільки в амперметрах, вольтметрах, але і у ватметрах, фазометрах і ін.

До достоїнств електродинамічних механізмів відносять високу точність і можливість використовування їх як в ланцюгах постійного струму, так і в ланцюгах змінного струму, до недоліків - малу чутливість; вплив зовнішніх магнітних полів на показання ВМ (слабе власне магнітне поле); велику потужність споживання; обмежений частотний діапазон (до 1,5 кГц).

Електродинамічні механізми використовують в амперметрах, вольтметрах, ватметрах при лабораторних вимірюваннях в ланцюгах постійного і змінного струмів промислової частоти, фазометрах. Для зменшення впливу зовнішніх магнітних полів на свідчення приладів застосовують магнітне екранування вимірювального механізму. При астатичному виконанні є два вимірювальні механізми із загальною віссю. Власні магнітні поля вимірювального механізму направлені в протилежні сторони. Зовнішнє рівномірне магнітне поле, усилюючи поле одного вимірювального механізму на якесь значення, на це ж значення ослабляє поле іншого, але не змінює їх сумарний обертаючий момент.