1.1.4 Авиационные ферродинамические приборы

Малогабаритные ферродинамические приборы на летательных аппаратах применяются для измерения напряжения, силы тока, частоты, активной мощности в бортовых электрических сетях с номинальной частотой 400 Гц. Все эти приборы имеют измерительный механизм одной конструкции (рис. 1.12).

Рисунок 1.12 – Устройство ферродинамического измерительного механизма

Принципиальное отличие конструкции ферродинамического измерительного механизма от магнитоэлектрического прибора (см. рис. 1.1) состоит в том, что вместо постоянного магнита здесь применен электромагнит, состоящий из П-образного ферромагнитного сердечника, собранного из отдельных пластин, на кото­рый помещается неподвижная катушка ω_н. В равномерном магнитном зазоре помещается подвижная рамка ω_п.

Вольтметры ферродинамические (ВФ) выпускаются на 3 различных предела измерения напряжения: 45, 150 и 250 В (числа, следующие за маркой прибора, указывают на верхний предел измерения: вольтметров - в вольтах; амперметров - в амперах). Обе обмотки с встроенным в корпус добавочным сопротивлением включаются последовательно. Данные приборы имеют две моди­фикации ВФ-0,4 и ВФ-1, отличающиеся друг от друга габарит­ными размерами и массой.

Амперметры ферродинамические (АФ) выпускаются на следую­щие пределы измерения тока: 25; 50; 75; 100; 150; 200; 300; 400 и 600 А. Упрощенная схема авиационного ферродинамического амперметра приведена на рис. 1.13. Обе обмотки измерительного механизма АФ включаются между собой последовательно. Для уменьшения тока в подвижной рамке она шунтируется резистором R_ш. Все механизмы авиационных амперметров серии АФ имеют ток полного отклонения 1 А.

Рисунок 1.13 – Схема авиационного ферродинамического амперметра

Для расширения пределов измерения указатели работают в комплекте с трансформаторами тока типа ТФ-1 или ТФ-2.

Трансформатор тока представляет собой тороидальный (в виде кольца) ферромагнитный сердечник, собранный из отдельных пла­стин, на который наматывается вторичная обмотка w₂ с выводами u₁ и u₂. С этой обмоткой соединяется цепь измерительного ме­ханизма.

Первичной обмотки у трансформатора тока нет - она создается проводом, ток I в котором измеряется. Например, у амперметра типа АФ-25, работающего в комплекте с трансформатором тока ТФ-1, проводом в тороиде делается четыре витка; у прибора АФ-50 - 2 витка и т. п.

Переменный ток, протекая по проводу (первичной обмотке), создает переменный магнитный поток, под действием которого во вторичной обмотке индуктируется э. д. с. взаимной индукции и в цепи указателя протекает вторичный ток I₂, величина которого пропорциональна току первичной обмотки. Шкалы амперметров градуируются непосредственно в амперах.

1.1.5 Приборы электромагнитной системы

На рис. 1.14 показано устройство электромагнитного измерительного механизма наиболее распространенной конструкции. Механизм состоит из неподвижной катушки 1 с клеммами 2. Каркас катушки имеет узкую щель 5, против которой располагается сердечник 4, изготовленный из магнитно-мягкого материала, закрепленного эксцентрично на оси 5 вместе со стрелкой 6.

Неподвижная изогнутая камера 7 с алюминиевым поршнем 9, скрепленным с осью, образуют воздушный успокоитель. Вследствие малого зазора между камерой и поршнем при движении последнего давление воздуха с разных сторон поршня меняется, чем и создается демпфирующий момент.

Спиральные пружины 8 служат только для создания противодействующего момента.

Рисунок 1.14 – Устройство электромагнитного измерительного механизма:

1 – катушка; 2 – клеммы; 3 – щель; 4 – сердечник; 5 – ось; 6 – стрелка; 7 – камера;

8 – пружины (на рисунке показана одна); 9 – поршень

Принцип действия электромагнитного измерительного механизма основан на втягивании в катушку, по которой протекает измеряемый ток, ферромагнитного сердечника.

При прохождении по обмотке измеряемого тока создается магнитное поле. Под действием магнитного поля сердечник намагничивается и втягивается в щель, поворачивая подвижную систему.

Угол поворота подвижной системы электромагнитного измерительного механизма пропорционален квадрату тока, протекающего по катушке:

.

Отсюда следуют два вывода:

шкала электромагнитного измерительного механизма неравномерная (квадратичная), т. е. сжатая вначале и растянутая в конце. Соответствующим подбором формы сердечника практически оказывается возможным шкалу прибора сделать более равномерной;

измерительный механизм пригоден для измерения в цепях как постоянного, так и переменного тока. Вращающий момент при измерениях в цепях переменного тока не меняет своего направления, так как при изменении направления тока в катушке одновременно меняется и полярность магнитно-мягкого сердечника.

Электромагнитные измерительные механизмы по своей конструкции являются наиболее простыми и надежными в эксплуатации. Приборы этой системы широко используются для измерения электрических величин в промышленных цепях переменного тока.

По точности приборы электромагнитной системы уступают приборам магнитоэлектрической системы.

Главным достоинством электромагнитных приборов является их высокая перегрузочная способность, обусловленная тем, что ток по спиральным пружинам не протекает и они выполняют роль только противодействующих.