Устройство и принцип действия магнитно-электрических измерительных механизмов

М/эл. приборы состоят из измерительного механизма со счётным устройством и измерительной цепи. Они применяются для измерения постоянных токов и напряжений, сопротивлений и количества электричества, а также для регистрации сигналов с помощью самописцев.

Вращающий момент в измерительном механизме возникает в результате взаимодействия поля постоянного магнита и магнитного поля катушки с током.

1 – постоянный магнит;2 – магнитопровод;3 – полюсные наконечники;4 – неподвижный сердечник;5 – спиральная пружина;6 – подвижная катушка;

7 – магнитный шунт;8 – указатель.При протекании тока через катушку, в ней возникает крутящий момент:

М = dW / dα = BSωI,

где B – индукция магнитного поля; S – площадь катушки; ω – число витков катушки; I – сила протекающего тока.

При некотором угле поворота произойдёт следующее: М - W_Уα = 0 – т.е. моменты сравниваются, тогда α = М/ W_У =(BSω/ W_У) • I = S•I,

S – чувствительность измерительного механизма.

М/эл. механизмы могут выполняться также с подвижным магнитом. В этом случае постоянный магнит крепится на оси, а неподвижная катушка создаёт внешнее магнитное поле.

В магнитоэлектрич. амперметрах измерительный механизм (ИМ) подключается либо непосредственно в цепь или при большом токе – с шунтом.

I = I_им + I_Ш

Свойство шунта таково, что он забирает на себя основной поток тока. Ток в этом случае разбивается на две ветви, причём основная его часть протекает по шунту. Сопротивление шунта подбирается таким образом, чтобы ток через него был в целое число раз больше, чем ч/з ИМ.

М/эл. ИМ с включённый последовательно с добавочным резистором может использоваться в качестве вольтметра. В этом случае происходит преобразование измеряемого напряжения в ток.

U_Н = I_BR_B, где I_B – ток через вольтметр; R_B - внутреннее сопротивление; R_К- сопротивление катушки; R_ПР- сопротивление пружины.

R_B = R_К + 2R_ПР + R_Д

Т. обр., изменяя R_Д (добавочный резистор) изменяют пределы измерений. М/эл. механизмы применяют и в качестве омметров с параллельным или последовательным подключением объекта измерений.

В случае последовательного подключения отклонение стрелки определяется соотношением: α = S•I = SU/(R_X + R_ИМ)

Для параллельного: α = S•I = SUR_XR_ИМ /(R_X + R_ИМ)

Угол отклонения определяется шкалой R_Х, но шкала неравномерная. Обычно схемы с последовательным подключением применяют для измерения больших сопротивлений, а с параллельным – для малых.

М/эл. приборы применяются также в качестве гальванометров, которые имеют большую чувствительность по току и напряжению. Высокая чувствительность достигается уменьшением противодействующего момента и использованием светового указателя. Они применяются в качестве нуль-индикаторов. При использовании нуль-индикаторов применяются механизмы логометрического типа:

Подвижная часть выполняется в виде 2-х жёстко скреплённых между собой катушек, по которым протекают токи, подводящиеся через металлические ленты, не создающие противодействующего момента.

Моменты, создаваемые катушкой, направлены навстречу друг другу, а угол соотношения между ними определяется соотношением протекающих по ним токов.

В магнитоэлектрических кулонометрах используются механизмы без противодействующего момента. В результате подвижная часть перемещается на угол, пропорциональный количеству прошедшего через него электричества.Возврат в исходное положение осуществляют либо вручную, либо пропусканием тока обратного направления.

приборов их пределы измерений различны и обычно составляют 25‒200 мВ. Для прибора с параметрами: R к = 2000 Ом и I и = 50 мкА величина U и составит 100 мВ.

Поиск по сайту: