2. Защита от внешних магнитных полей

Для ослабления влияния внешних магнитных полей в электромагнитных приборах применяют стальные экраны или астатирование. Принцип действия и устройство астатического прибора можно пояснить из рис.6, где показаны две неподвижные катушки 1 и 2 с двумя сердечниками, закрепленными на общей оси и создающими согласованные моменты (М_вр1 + М_вр2 = М_вр).

Рис. 6

Катушки включены последовательно так, что их рабочие магнитные поляФ₁ и Ф₂ направлены в противоположные стороны. Постороннее внешнее магнитное поле Ф_вн ослабляет магнитный поток Ф₁, но усиливает поток Ф₂. в результате общий вращающий момент М_вр остается неизменным и зависит только от величины тока катушки.

4. Приборы электродинамической системы

   1. Принцип действия и устройство

Электродинамические приборы (рис.7а) имеют две катушки. Неподвижную катушку 1 выполняют из двух половинок, между которыми находится ось ОО с укрепленной на ней подвижной катушкой 2. На оси ОО укреплены указательная стрелка 3 и две спиральные пружинки 4 и 4, через которые подводится ток к обмотке 2. Эти же пружинки создают противодействующий момент М_пр = K₂, пропорциональный углу закручивания .

Принцип действия прибора (рис. 7б) основан на взаимодействии двух катушек. В магнитном поле двух катушек с постоянными токами I₁ и I₂ запасается энергия

(8)

где W_м – энергия магнитного поля; L₁ и L₂ – индуктивности катушек; М₁₂ – их взаимная индуктивность.

Рис. 7

Взаимодействие двух токов (их магнитных полей) вызывает вращающий момент, стремящийся повернуть подвижную катушку в положение, при котором энергия магнитного поля обеих катушек будет наибольшей. Этот момент (см. формулу 5) равен:

(9)

т.к. индуктивности L₁ и L₂ от поворота  не зависят, и, следовательно, dL₁ = = dL₂ = 0. Из равенства (9) следует, что вращающий момент зависит от токов I₁ и I₂ и от положения подвижной катушки относительно неподвижной (). Величина производной определяется формой катушек и их взаимным расположением. Приняв в первом приближении постоянным, получим выражение для вращающего момента:

(10)

зависящего от произведения токов в катушках.

Вращающий момент М_вр вызывает поворот подвижной части на угол , при котором он уравновешивается противодействующим моментом пружин: М_пр = М_вр, то есть K₂ = K₁I₁I₂, откуда

(11)

Таким образом, угол отклонения стрелки прибора пропорционален произведению токов в катушках.

Если по катушкам протекают переменные токи i₁ и i₂, то мгновенное значение вращающего момента M =K₁i₁i₂, а средний момент

(12)

Если токи синусоидальны и сдвинуты по фазе на угол , то есть i₁ = I_m1sint и i₂ = I_m2sin(t – ), то, выполнив подстановки, получим:

(13)

,

где  действующие значения синусоидальных токов катушек.

Положение равновесия подвижной части измерительного механизма определяется равенством М_ср = М_пр, откуда

(14)

.

Следовательно, при синусоидальном переменном токе вращающий момент М_вр = М_ср, и угол отклонения стрелки  зависит от произведения действующих значений токов в катушках и косинуса угла  сдвига фаз между этими токами.

В зависимости от способа включения катушек электродинамический прибор может быть использован как амперметр, вольтметр, ваттметр или фазометр.