Aparate Electrodinamice și Ferodinamice

Sunt aparate de precizie ridicată, construindu-se uzual ca aparate de laborator de clasă 0,2 şi 0,1 pentru curent alternativ şi curent continuu.

Cuplul activ al dispozitivelor electrodinamice şi ferodinamice este produs de forţele electrodinamice ce se exercită între una sau mai multe bobine fixe şi una sau mai multe bobine mobile parcurse de curenţi.

Dispozitivele se numesc electrodinamice dacă nu se folosesc piese feromagnetice şi ferodinamice în caz contrar.

După natura cuplului rezistent, dispozitivele electrodinamice şi ferodinamice pot fi cu cuplu rezistent mecanic sau electric iar după spectrul câmpului magnetic, cu câmp uniform sau radial.

a) Dispozitivul electrodinamic prezentat în figura 3 este alcătuit din douǎ bobine fixe identice (cilindrice sau dreptunghiulare) coaxiale şi dintr-o bobină mobilă 2 de formă rotundă sau dreptunghiulară fixată pe axul 3, dispus perpendicular pe axul bobinelor fixe.

fig.3

Curentul este adus la bobina mobilă prin două resoarte spirale care creează şi cuplul mecanic rezistent. Pe ax mai sunt fixate : acul indicator 5 cu contragreutăţile 6 şi paleta 7 a amortizorului cu aer 8. La trecerea curenţilor continui I1 şi I2 prin bobina fixă, respectiv cea mobilă, forţele de interacţiune care apar, tind să rotească bobina mobilă în poziţia în care fluxul său ar coincide cu cel al bobinei fixe.

Cuplul activ corespunzător acestor forţe se poate calcula pornind de la expresia energiei magnetice Wem a sistemului format din cele două bobine :

unde: L1, L2 sunt inductivităţile proprii ale celor 2 bobine iar L12 este inductivitatea mutuală.

Din toate mărimile care apar în relaţia (1) numai inductanţa mutuală L12 variază cu deviaţia α, astfel încât expresia cuplului activ al dispozitivului electrodinamic este:

La echilibru: Ma = - Mr = Dα de unde rezultă :

Din relaţia (3) rezultă că deviaţia α depinde de produsul curenţilor printr-o exprimare implicită (deoarece şi factorul dL12/dα depinde de α).

În curent alternativ, curenţii i1 şi i2 care trec prin bobine creează un cuplu activ instantaneu a cărui expresie este:

Sistemul mobil se deplasează sub acţiunea valorii medii a cuplului activ, dată de expresia :

unde : T este perioada de variaţie a cuplului activ instantaneu.

Dacă curenţii i1 şi i2 sunt sinusoidali şi au aceeaşi frecvenţă :

cuplul activ mediu devine :

La echilibru deviaţia bobinei mobile este dată de :