Магнитоэлектрические приборы

Магнитоэлектрический прибор (рис. 79) состоит из постоянного магнита N — S, магнитопровода из

мягкой стали 1, полюсных нако­нечников 5, стального цилиндра 8 и легкой алюминиевой рамки 7, на которую намотана тонкая изолированная проволока. К рамке, Установленной на двух полуосях, прикреплен стрелкодержатель 3 со стрелкой 2 и балластными грузиками 6. Рамка связана с противодействующими пружинами 4. Для установки стрелки на нуль служит корректор.

Работа прибора основана на воздействии магнитного поля посто­янного магнита на ток, протекающий по обмотке рамки, в результате этого рамка поворачивается в направлении, зависящем от направления тока.

На зажимах приборов магнитоэлектрической системы имеются обозначения «+» и «—», которые указы­вают, как надо включать прибор, что­бы стрелка отклонилась вдоль шкалы.

При вращении алюминиевой рамки в магнитном поле постоянного магнита в рамке, как в витке, индуктируется ток. Взаимодействие этого тока с маг­нитным полем обеспечивает успокоение колебаний подвижной части прибора при ее отклонении.

К достоинствам приборов магнито­электрической системы относятся: вы­сокая точность, малое собственное по­требление мощности, равномерность шкалы, независимость показаний от влияния внешних магнитных полей; а к недостаткам — непригодность для непосредственного измерения пе­ременного тока, сравнительно высокая стоимость и чувствитель­ность к перегрузкам.

ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ

Термоэлектрические измерительные приборы служат преиму­щественно для измерений переменных токов высокой частоты (до 25 Мгц).

Принцип действия такого прибора основан на использовании двух явлений: 1) выделении тепла при прохождении электрического тока по проводнику; 2) появлении по­стоянной э. д. с. при нагревании места спая термопары.

Термоэлектрический измерительный прибор представляет собой сочетание галь­ванометра магнитоэлектрической системы с термопреобразователем, состоящим из на­гревателя и термопары. Схема прибора тер­моэлектрической системы приведена на рис. 80.

Измеряемый переменный ток протекает по нагревателю 1, который выделяет тепло, нагревающее место спая 2 термопары. На холодных концах термопары образуется термо-э. д. с, под действием которой в цепи гальванометра возникает измеряемый им электрический ток. Нагреватель с термопарой на­зывают термопреобразователем. Он помещается в одном корпусе с гальванометром или отдельно от него.

Так как величина термо-э. д. с, возникающей на холодных кон­цах термопары, зависит от тока, протекающего по нагревателю, то стрелка гальванометра показывает по шкале, отградуированной в единицах тока, силу протекающего в цепи переменного тока.

Термоэлектрические приборы изготовляют в виде щитовых и переносных. Главным их недостатком является малая перегрузоч­ная способность термопреобразователя — они выдерживают пере­грузку по току примерно в 1,5 раза.

ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ

Основными частями электродинамического прибора (рис. 81) являются: неподвижная катушка 2 и подвижная катушка 1, рас­положенная на оси 6, к которой прикреплена стрелка 5. Ось связана

с алюминиевым крылом воз­душного успокоителя 4, поме­щающегося в камере 3. Ток к подвижной катушке подводится через спиральные пружины 7, создающие противодействую­щий момент. С нижней пружи­ной соединен корректор 8.

Работа приборов электро­динамической системы основа­на на взаимодействии токов в двух обмотках. Сила этого вза­имодействия поворачивает под­вижную обмотку вместе с осью и стрелкой. Угол поворота зави­сит от силы тока, протекающего по обмоткам, и силы противо­действия спиральных пружин.

Электродинамические при­боры можно применять в цепях постоянного и переменного тока. Это объясняется тем, что изменение направления переменного тока происходит одновременно в обеих катушках, вследствие чего направление силы взаимодействия меж­ду ними остается неизменным.

Электродинамические приборы употребляют для измерения силы тока, напряжения и мощности.

К преимуществам приборов этой системы наряду с возможно­стью использования их в цепях постоянного и переменного тока относится высокая точность. Недостатками их являются: влияние внешних магнитных полей на результаты измерения, большое собственное потребление мощности, относительно малая устойчи­вость к перегрузкам, малая чувствительность и высокая стоимость. Разновидностью приборов электродинамической системы явля­ются широко распространенные, главным образом в качестве щито­вых ваттметров, ферродинамические приборы (рис. 82), действие которых основано на том же принципе. Однако в отличие от прибо­ров электродинамической системы у ферродинамических приборов

неподвижные обмотки помещаются на стальном сердечнике, который усиливает магнитное поле и вращающий момент прибора, а также уменьшает влияние внешних магнитных полей на его пока­зания. Катушки электродинамических приборов соединяются меж­ду собой в зависимости от их назначения. В амперметрах катушки в большинстве случаев соединяют параллельно, в вольтметрах — последовательно, а в ваттметрах одна катушка включается в цепь последовательно, как амперметр, а другая — параллельно нагрузке, как вольтметр.

ИНДУКЦИОННЫЕ ПРИБОРЫ

К приборам индукционной системы относится счетчик (рис. 83), служащий для учета потребления электрической энергии. Основная часть счетчика — магнитная система 1 с двумя обмотками. Одна обмотка включается в цепь последовательно, а другая— парал­лельно. Переменные токи, протекающие по каждой обмотке, воз­буждают переменные магнитные потоки, которые образуют вращающееся магнитное поле. Эти потоки пронизывают алюминиевый диск 6 счетчика и индуктируют в нем вихревые токи. Воздействие вращающегося магнитного поля, образованного магнитными пото­ками, на вихревые токи приводит диск во вращение. Ось 2 диска через шестерни 3 передает движение счетному механизму 4. Для торможения диска служит постоянный магнит 5.

Воздействие магнитного поля на вихревые токи пропорциональ­но произведению мгновенных значений тока и напряжения, т. е. пропорционально мощности, следовательно, на диск воздействует вращающий момент, пропорциональный мощности:

где К_вр — постоянный коэффициент.

Диск счетчика при своем вращении проходит между полюсами постоянного тормозного магнита 5 и пересекает его магнитные линии. В результате этого постоянный магнит также индуктирует в диске вихревые токи. Взаимодействие магнитного поля постоян­ного магнита и вихревых токов создает необходимое торможение Диска, пропорциональное скорости его вращения.