Приборы электродинамической и ферродинамической систем.

Работа измерительного механизма электродинамической системы (рис.3) основана на взаимодействии магнитных полей двух катушек: неподвижной 1 и подвижной 2. Подвижная катушка, укрепленная на оси или растяжках, может поворачиваться внутри неподвижной.

Рис.3. Ферродинамический

измерительный механизм.

При протекании в обмотках катушек токов i₁ и i₂ возникают электромагнитные силы, стремящиеся так повернуть подвижную часть, чтобы магнитные потоки подвижной и неподвижной катушек совпали.

Основными достоинствами электродинамического механизма являются одинаковые показания на постоянном и переменном токе, что позволяет с большой точностью градуировать их на постоянном токе.

Недостатками электродинамического механизма являются невысокая чувствительность, большое собственное потребление мощности, чувствительность к перегрузкам.

Механизм ферродинамической системы отличается от рассмотренного электродинамического механизма тем, что неподвижная катушка имеет магнитопровод из магнитомягкого листового материала.

Благодаря наличию магнитопровода магнитный поток и, следовательно, вращающий момент существенно возрастают, поэтому МДС катушки может быть снижена и, следовательно, уменьшено собственное потребление мощности механизма.

Наличие магнитопровода обусловливает появление погрешности от гистерезиса и вихревых токов, поэтому ферродинамические приборы обладают большей основной погрешностью, чем электродинамические.

Достоинствами ферродинамических приборов являются меньшая, чем у электродинамических, восприимчивость к внешним магнитным полям, меньшее собственное потребление мощности, больший вращающий момент. Однако точность и частотный диапазон у них ниже, чем у электродинамических.

Приборы индукционной системы.

В основе работы индукционного измерительного механизма – действие переменного магнитного поля на индуктированные им токи. Отсюда можно заключить, что такой измеритель может работать только в цепях переменного тока.

В конструктивную схему его (рис.4) входят:

два электромагнита 1 и 4; алюминиевый диск 3; постоянный магнит 2.

Рис.4

Обмотка электромагнитов включается в электрическую цепь так же, как катушки ваттметра. Обмотка первого электромагнита имеет относительно большое число витков, включается в цепь так же, как вольтметр; обмотка второго электромагнита имеет малое число витков, включается так же, как амперметр.

Переменные токи в обмотках обоих электромагнитов создают переменные магнитные патоки, которые, пронизывая край диска, индуктируют в нем вихревые токи.

Вращающий момент создается в результате действия переменного магнитного потока первого электромагнита на ток, индуктированный магнитным полем второго электромагнита, и наоборот.

Вращающий момент пропорционален активной мощности цепи

М_вр = К₁Р.

Под действием этого момента диск вращается. Край алюминиевого диска входит в воздушный зазор постоянного магнита 2. Если диск вращается, то постоянное магнитное поле индуктирует в диске токи и взаимодействует с этими токами. В результате на диск действуют электромагнитные силы, направленные против вращения.

Величина тормозного момента пропорциональна скорости вращения диска:

, где

N – число оборотов диска.

При равенстве вращающего и тормозного моментов диск вращается с постоянной скоростью:

М_вр = М_т

- постоянная прибора

P t = W – энергия в цепи за время t

W = C N

Отсюда следует, что для измерения расхода электроэнергии надо считать количество оборотов диска. Счет ведет специальный счетный механизм, связанный с осью диска механической передачей, передаточное число которого подобрано так, что расход электроэнергии можно читать на цифровом указателе в киловатт – часах.

Индукционный измерительный механизм, снабженный вместо стрелки и шкалы счетным механизмом, называют счетчиком электрической энергии.