Действие наиболее распространенных электроизмерительных приборов непосредственной оценки основано на возникновении в процессе измерений вращающего момента и вызванного им поворота подвижной части прибора. Особенности физических процессов, вызывающих появление вращающего момента, определяют деление приборов на магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические и др.
В магнитоэлектрическом приборе вращающий момент возникает в результате взаимодействия тока в катушке прибора с магнитным полем постоянного магнита. Перемещающийся элемент прибора — катушка.
Постоянный магнит прибора создает магнитное поле с большим значением индукции. Линии магнитной индукции замыкаются через магнитопровод , полюсные наконечники с цилиндрическими расточками и цилиндрический сердечник. Между сердечником и полюсными наконечниками имеется воздушный зазор, в котором создается сильное магнитное поле. Линии магнитной индукции этого поля направлены по перпендикуляру к поверхности цилиндра. Катушка прямоугольной формы, намотайная тонким проводом на алюминиевом каркасе, охватывает сердечник и соединяется с полуосями, заостренные торцы которых устанавливают в специальных подпятниках. К полуосям крепятся две закрученные в противоположные стороны изолированные пружинки. С одной из полуосей соединена стрелка прибора с уравновешивающими грузиками.
Если ток в катушке отсутствует, стрелка прибора находится против нулевого деления шкалы. Прохождение тока по катушке прибора вызывает появление силы взаимодействия этого тока с магнитным полем. Возникает вращающий момент. Катушка и стрелка прибора поворачиваются. Пружины закручиваются и создают противодействующий момент. Стрелка устанавливается против определенного деления шкалы. Угол поворота стрелки пропорционален току в катушке.
Приборы магнитоэлектрической системы измеряют токи малой величины; имеют равномерную шкалу; могут быть выполнены как приборы высокого класса точности. Постоянный магнит в них создает сильное магнитное поле, и поэтому эти приборы нечувствительны к внешним магнитным полям.
Величинами, характеризующими прибор, являются ток полного отклонения Iип, внутреннее сопротивление R и класс точности.
К магнитоэлектрическому прибору может быть присоединен преобразователь переменного тока в постоянный, и он может быть применен для измерений в цепях переменного тока. Приборы, содержащие в качестве преобразователя выпрямитель, называют детекторными.
Для преобразования переменного тока применяются также термоэлектрические преобразователи. Измерительный прибор с таким преобразователем называют термоэлектрическим. Термоэлектрический преобразователь состоит из нагревателя и миниатюрной термопары. Нагреватель — проводник из нихрома или константана, термопара — спаянные или сваренные проволоки из металлов или сплавов металлов. По нагревателю проходит измеряемый переменный ток и нагревает его. Одновременно нагревается контакт термопары. На ее выводах появляется напряжение, в цепи термопары и присоединенного к ней магнитоэлектрического прибора протекает ток. Величина тока зависит от температуры нагревателя, а следовательно, от величины измеряемого тока.
В приборах электромагнитной системы отклонение стрелки от положения равновесия возникает в результате взаимодействия магнитного поля катушки, по которой проходит ток, и железного сердечника. Катушка прибора может быть плоской или круглой. Наибольшее распространение получили приборы с плоской катушкой . Катушку наматывают из медного провода. На специальной оси, торцы которой упираются в подпятники, закреплен сердечник. Когда по катушке прибора проходит ток, сердечник намагничивается и втягивается внутрь катушки. Ось поворачивается, закручивает пружину , и стрелка устанавливается в определенном положении.
С осью подвижной системы прибора соединен алюминиевый лепесток . При повороте оси он перемещается в магнитном поле небольшого магнита. В лепестке наводится ток. Взаимодействие этого тока с магнитным полем создает тормозящий момент, что предотвращает колебания вращающейся системы.
Стрелка электромагнитного прибора отклоняется также в том случае, когда по катушке проходит переменный ток.
Электромагнитные приборы имеют невысокую чувствительность, неравномерную шкалу и невысокий класс точности.
Электродинамические приборы пригодны для измерений тока, напряжения, мощности и других величин как в цепях постоянного тока, так и в цепях переменного тока. На точность показаний приборов этой системы сильное влияние оказывают внешние магнитные поля.
Электромагнитные и электродинамические приборы являются основными, применяемыми для измерения токов, напряжений, мощности и других электрических величин в цепях переменного тока промышленной частоты (50 Гц). Специальные разновидности этих приборов могут быть использованы при частотах токов до 2000 Гц. Однако такие приборы применяют сравнительно редко.
