Электроизмерительные приборы непосредственной оценки низкой и высокой чувствительности

Измерительные приборы магнитоэлектрической системы. Прин­цип действия этих приборов основан на взаимодействии рамки с током с магнитным полем. Если в магнитное поле поместить рам­ку с током (рис.  17,а), то на активные стороны ее будут дейст­вовать силы F; они создадут вращающий момент, величина кото­рого при неизменном магнитном поле будет пропорциональна току в рамке, то есть M_вр=I.

Если движению рамки будет противодействовать пружина, то угол поворота станет пропорционален вращающему моменту, а следовательно, и силе тока в рамке. Пропустив измеряемый ток через рамку, по углу ее поворота можно судить о силе это­го тока.

О

 

 

Рис. 17. Измерительный прибор магнитоэлектрической системы:

а — принцип действия; б — схема устройства; в — образование момента, гасящего колебание подвижной системы.

 

Практически магнитное поле в приборах магнитоэлектрической системы создается с помощью постоянного магнита 1 (рис. 17, б), между башмаками 5 которого укреплен неподвижный точно цент­рированный сердечник 6 из мягкой стали. Между цилиндрически­ми поверхностями башмаков и сердечника имеется одинаковый (в радиальном направлении) воздушный зазор, в котором образу­ется сильное равномерное радиально направленное магнитное по­ле. В этом поле располагается рамка. Она содержит несколько десятков или сотен витков тонкой проволоки, намотанной на пря­моугольный алюминиевый каркас 2, который укреплен на двух полуосях 3 и удерживается от вращения двумя спиральными пружинами 4.

Ток в рамку подводится через полуоси и пружины, поэтому применение двух полуосей вместо одной оси и двух пружин избав­ляет от необходимости в каком-либо специальном устройстве для подвода тока.

Так как в той части воздушного зазора, где движутся актив­ные стороны рамки, магнитное поле равномерно и во всех точках этой части располагается радиально, то по мере поворота рамки ее активные стороны движутся все время перпендикулярно полю и величина действующих на рамку сил при ее вращении не меняет­ся. Поэтому величина вращающего момента по мере поворота рамки тоже не меняется и шкала прибора оказывается равно­мерной.

Благодаря тому, что рамка прибора находится в сильном маг­нитном поле, воздействие на прибор внешних магнитных полей становится практически незаметным. При этом прибор оказывается весьма чувствительным и не требует устройства специального успокоителя.

Гашение колебаний стрелки вокруг положения равновесия про­исходит следующим образом. При всяком движении подвижной системы изменяется магнитный поток, пронизывающий алюминие­вый каркас 2, и в нем индуктируется э. д. с. Так как каркас пред­ставляет собой накоротко замкнутый виток (рис. 17, в), то под влиянием этой э. д. с. в нем течет ток i_t, который создает свое магнитное поле. Согласно правилу Ленца, силы F_т, возникшие при взаимодействии этого поля с полем магнита, направлены против сил, вызывающих движение подвижной системы, поэтому колеба­ния стрелки быстро уменьшаются.

Под чувствительностью прибора по току подразумевают угол поворота его подвижной системы, соответствующий единице измеряемого тока,

 

                                              S_i  =                                                        

где S_i — чувствительность прибора по току;

а - угол поворота подвижной системы при прохождении по ней тока I.

Величина, обратная чувствительности,

                                                    С_i =                                                   

выражает собой ток, соответствующий единице угла поворота, и называется постоянной по току.

При изменении направления тока направление вращающего момента меняется и стрелка прибора отклоняется влево. Поэтому приборы магнитоэлектрической системы нельзя применять в цепях переменного тока непосредственно.

К достоинствам этих приборов относятся следующие:

1)  равномерность шкалы;

2) большая точность (вплоть до класса 0,05);

3) высокая чувствительность (до 5 дел/мка);

4) незначительное влияние температуры;

5) малая потребляемая мощность (может составлять несколь­ко микроватт);

6)  независимость показаний от воздействия внешних магнит­ных полей.

Благодаря этим качествам приборы магнитоэлектрической си­стемы получили самое широкое применение в качестве ампермет­ров и вольтметров в цепях постоянного тока, вытеснив приборы других систем. В сочетании с выпрямителями эти приборы могут быть использованы и в цепях переменного тока. Вместе с тем они имеют и ряд недостатков: возможность непосредственного исполь­зования лишь в цепях постоянного тока, чувствительность к пере­грузкам (из-за пружин, которые при перегрузке перегреваются и теряют свои упругие свойства), сравнительно высокую стоимость.

 

Технологическая карта№12