I) Магнитоэлектрические приборы

Постоянный магнит (1) с полюсными наконечниками (2) и сердечником (3) создает в зазоре магнитной системы равномерное радиально направленное магнитное поле. Провод катушки (4) находится в этом поле, если в нем существует ток (измеряемый) то на витки катушки действует электромагнитная сила, что приводит к повороту катушки на угол, пропорциональный действующему току; катушка может быть каркасной или бескаркасной, ее положение фиксируется с помощью оси, к которой прикреплена стрелка.

Электромагнитная энергия в контуре с током равна ,

- потокосцепление всех витков рамки с полем постоянного магнита 1.

Вращающий момент действующий на рамку равен , , - индукция в зазоре, - площадь рамки, - количество витков.

Противодействующий момент создаваемый пружиной , , - уравнение шкалы прибора.

Угол отклонения подвижной части измерительного механизма прямо пропорционален току в обмотке рамки, поэтому магнитоэлектрические приборы имеют равномерную шкалу. Условное обозначение магнитоэлектрического прибора:

В этих приборах успокоение подвижной части – магнитоиндукционное, т.е. за счет взаимодействия вихревых токов в каркасе рамки и поля постоянного магнита.

Достоинства измерительного механизма: высокий класс точности до 0,05, равномерная шкала, малое потребление мощности, высокая чувствительность, большой диапазон измерений, малая чувствительность к внешним электромагнитным полям.

Недостатки: без преобразователей используется только в цепях постоянного тока, малая нагрузочная способность, высокая стоимость, зависимость показаний от температуры.

Применение: амперметры, вольтметры, гальванометры, омметры.

1) Амперметр

Магнитоэлектрический механизм, включенный последовательно с нагрузкой, позволяет измерять ток 20 – 50 мА. Для расширения пределов измерения используют шунты, включенные параллельно измерительному механизму, сопротивление которых должно мало зависеть от температуры. , - сопротивление провода рамки, - коэффициент шунтирования, - ток в рамке, - измеряемое значение тока.

2) Вольтметр

Включается параллельно нагрузке. Для расширения пределов измерения последовательно с измерительным механизмом включается добавочный резистор.

, - коэффициент шунтирования по напряжению, - допустимое напряжение на рамке измерительного механизма ,

- измеряемое напряжение.

3) Логометр (магнитоэлектрический)

Это электромеханические приборы, измеряющие отношение двух величин, обычно двух токов . Условное обозначение

Достоинства: измерение отношения токов позволяет исключить зависимость от напряжения источника питания. В логометрах вращающий и противодействующий моменты создаются электрическим путем и направлены встречно друг другу.

В поле постоянного магнита (1) с полюсными наконечниками (2) помещена подвижная часть, состоящая из сердечника (3) и двух жестко закрепленных под определенным углом рамок (4). Особой формой полюсных наконечников (2) и сердечника (3) создается в зазоре системы неравномерное магнитное поле. Токи к рамкам подводятся через безмоментные токопроводы не создающие противодействующего момента. Направление токов таковы, чтобы моменты и были направлены в разные стороны. Тогда в общем виде ; , , - токи в рамках. Равновесие наступит при равенстве этих моментов , откуда или - уравнение шкалы.

4) Омметры.

На основе магнитоэлектрических логометров строят приборы для измерения сопротивления: омметры, мегомметры.

, ; , - сопротивления рамок, - напряжение питания.

, - известное сопротивление (образцовое), - измеряемое сопротивление.

Тогда отклонение будет зависеть от и шкала прибора может быть сразу проградуирована в единицах сопротивления. Эта схема применяется для измерения больших сопротивлений.

Для измерения малых сопротивлений применяется схема параллельного соединения с обеими обмотками.

Ток не зависит от , ток зависит от ( - это известное образцовое сопротивление). Поэтому так же является функцией .

Обе схемы обычно объединяют в одном приборе, переход от одной к другой осуществляется с помощью переключателя.

Логометрические омметры – приборы невысокого класса точности (1,5; 2,5; 4). Погрешность омметра указывается в процентах от длины шкалы.

Аналогично магнитоэлектрическому логометру строят логометры других систем электромагнитной, электродинамической, ферродинамической и индукционной.

Лекция №5

Поиск по сайту: