Рис. 89
В измерительных приборах электромагнитной системы перемещение сердечника (подвижной части) из мягкого ферромагнитного материала осуществляется силами магнитного поля неподвижной катушки, по виткам которой протекает измеряемый ток.
Различают приборы с плоской катушкой и с круглой катушкой. В приборах с плоской катушкой неподвижная часть состоит из плоской катушки А (рис. 89).
Подвижная часть прибора представляет собой ферромагнитный сердечник Б, закрепленный на оси, с которой скреплены указательная стрелка прибора и один конец противодействующей спиральной пружины.
При прохождении по виткам катушки дается магнитное поле, замыкающееся через специальную плоскую щель, против которой установлен сердечник. Под влиянием магнитно-
откуда
(205)
(206)
электрического тока поля сердечник намагничивается и втягивается в щель, поворачиваясь на оси. При этом энергия вращательного движения, определяемая величиной MBPd, будет равна приращению энергии магнитного поля:
так как
(207)
где
— скорость изменения индуктивности катушки при втягивании сердечника; может быть принята постоянной.
Обозначив получим:
(208)
Положение равновесия подвижной системы определяется равенством вращающего момента и момента противодействия, создаваемого спиральной пружиной:
(209)
где D — удельный противодействующий момент; а — угол поворота сердечника.
С учетом выражения (208) имеем
(210)
откуда
(211)
где k2=k1/D — коэффициент, постоянный для данной системы.
В соответствии с выражением (211) угол поворота стрелки прибора пропорционален квадрату измеряемого тока, что определяет возможность использования приборов электромагнитной системы для измерения в цепях постоянного и переменного тока, так как вращающий момент в течение периода остается положительным.
Эта же зависимость определяет неравномерность (квадратичность) шкалы прибора. При этом соответствующие одной и той же величине изменения тока деления в начале шкалы сжаты, а к концу шкалы все более растягиваются. Отсчет в первой половине такой шкалы менее точен, чем в конце, вследствие чего рабочей частью шкалы технических приборов считается часть шкалы от 25 до 100% верхнего предела измерений.
Приборы с круглой катушкой отличаются от рассмотренных только конструктивным использованием катушки, которая выполнена в виде цилиндра; полученные зависимости справедливы и для этих приборов. К достоинствам приборов электромагнитной системы следует отнести возможность использования для измерения как в цепях постоянного тока, так и в цепях переменного тока, а также способность к перегрузкам, обусловленную тем, что измеряемый ток протекает по неподвижной обмотке и сечение проводников можно брать с запасом.
К недостаткам приборов относятся:
неравномерность шкалы и меньшая, чем у приборов других систем, точность;
влияние внешних магнитных полей из-за отсутствия собственной сильной магнитной системы;
уменьшение точности измерений в цепях переменного тока из-за возникновения в сердечниках вихревых токов.
