В основе ферродинамических приборов лежит ферродинамический измерительный механизм. Принцип действия ферродинамического измерительного механизма заключается во взаимодействии магнитных полей двух систем проводников с токами, и по существу является разновидностью электродинамического механизма. Отличие заключается в том, что для увеличения чувствительности ИМ содержит магнитопровод из магнитно-мягкого материала. Наличие магнитопровода значительно увеличивает магнитное поле в рабочем зазоре и при этом возрастает вращающий момент.
Рис. 3.18.
В общем случае ИМ механизм включает в себя неподвижную катушку (катушку возбуждения), подвижную часть и магнитопровод. На рис. 3.18 показан один из вариантов конструктивного исполнения ферродинамического ИМ. Магнитная цепь по устройству близка к магнитной цепи магнитоэлектрического ИМ, в котором постоянный магнит заменен электромагнитом. Вращающий момент ферродинамического ИМ возникает в результате взаимодействия подвижной катушки 1 с током и потока, создаваемого неподвижной катушкой 2. Подвижная часть соединяется с указателем 4. При протекании тока I1 по неподвижной катушке и работе на линейном участке кривой намагничивания материала магнитопровода 3 индукцию в рабочем зазоре можно найти как
, (3.32)
где К1 – коэффициент, зависящий от конструктивного исполнения ИМ.
Учитывая, что подвижная часть будет реагировать, вследствие своей инерционности, на среднее значение вращающего момента можно написать
, (3.33)
где S2, n2 и I2 - площадь, число витков и ток подвижной катушки; I1 и I2 - действующие значения токов в неподвижной и подвижной катушке; cos(I1, I2) – косинус угла между векторами токов I1 и I2.
Если противодействующий момент создается при помощи упругих элементов, то для статического равновесия
, (3.34)
α – угол отклонения подвижной части; К = К1S2n2.