Изучение приборов электромагнитной системы

Цель работы. Изучить общее устройство и конструкцию при­боров электромагнитной системы, научиться включать их в цепь. Научиться расширять пределы измерения вольтметров с помо­щью добавочных сопротивлений.

План работы.

1. Изучить конструктивные элементы приборов электромагнитной системы и расположение их в приборах раз­личных типов.

2. Изучить способы расширения пределов измерения вольт­метров, конструкции добавочных сопротивлений и подобрать до­бавочные сопротивления к вольтметру, который будет использо­ван в этой работе.

3. Изучить устройство астатического механизма на ампер­метре типа ACT или вольтметре.

4. Собрать цепь   , используя токоприемники, величи­на сопротивлений которых известна.

 

 

 

5. Подсчитать приближенные значения напряжений на участках цепи и подобрать добавочное сопротивление к вольтметру для измерения этих напряжений.

6.  После проверки цепи руководителем подключить ее к источ­нику тока.

7. Измерить токи в участках и напряжения на зажимах участ­ков при двух-трех положениях регулировочного реостата. Резуль­таты измерения занести в таблицу.

8.  Переключив концы вольтметра или амперметра, убедиться в том, что для приборов электромагнитной системы полярность не имеет никакого значения.

9. Подсчитать мощно­сти отдельных участков и всей нагрузки.

Пояснение к работе.

Изучая устройство при­боров электромагнитной системы, следует обратить внимание на конструкцию воздушного успокоителя, на способ установки его, допускающий регулиров­ку положения камеры ус­покоителя относительно поршня, на устройство корректора и неравномерность шкалы.  

 

После сборки схемы определить токи в участках и напряжения на них. По этим напряжениям и вольтметру подобрать добавочное сопротивление к нему.

После проверки цепи преподавателем подключить ее к источ­нику тока и измерить токи и напряжения в участках и во всей цепи. Подсчитать мощности в участках и во всей цепи по показа­ниям приборов. Результаты измерений и вычислений записать в таблицу.

 

№ п/п

Измеряются

Вычисляются

I12

I34

I

U1

U2

U3

U4

U

Р1

Р2

Р3

Р4

Р

а

в

вт

 

 Проверить уравнение P = P₁ + P₂ +Р₃ + Р₄ и при наличии расхождений объяснить, чем они вызваны.

Объяснить назначение воздушного успокоителя и механизма астатического устройства.

Почему в приборах электромагнитной системы направление вращающего момента не зависит от направления тока, протекаю­щего через прибор       

Дополнительный материал к работе

Измерительные приборы электромагнитной системы. Принцип действия приборов электромагнитной системы основан на явлении втягивания стального сердечника в катушку с током.

 

 

 

Рис. 18. Измерительный прибор электромагнитной системы:

а — Принцип действия; б — схема устройства; в -схема устройства астатического механизма.

 

В большинстве случаев стальной сердечник представляет собой диск, укрепленный на оси эксцентрично, а катушка выполняется плоской с отверстием щелевидной формы (рис.18,а и б). При прохождении тока по катушке сердечник намагничивается и втя­гивается в нее. Возникающая при этом сила F вызывает образо­вание вращающего момента, и подвижная система поворачивается. Пружина подобрана так, что угол поворота подвижной системы пропорционален вращающему моменту, причем последний, в свою очередь, пропорционален квадрату силы тока в катушке:

 

                                             М_вр = КI²                                                     

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                       где К — некоторый коэффициент пропорциональности.

Из этого уравнения следует, что шкала прибора квадратичная, но, меняя форму сердечника и его расположение, можно добиться равномерности шкалы в рабочей ее части.

Для успокоения подвижной системы используют воздушные или магнитоиндукционные успокоители. Так как величина враща­ющего момента зависит от напряженности поля, созданного не­подвижной катушкой, то наложение на него внешнего магнитного поля, естественно, вызывает изменение величины вращающего мо­мента, а следовательно, и дополнительную погрешность измере­ния. Индукция собственного магнитного поля невелика, поэтому дополнительная погрешность от внешних полей может иметь весь­ма значительную величину.

Влияние внешних полей можно несколько уменьшить экрани­рованием механизма стальными экранами. В приборах класса 0,5 для уменьшения дополнительной погрешности от внешних магнит­ных полей используют механизмы астатического устройства. Как и в приборах электродинамической системы, они представляют собой два механизма, действующих на общую ось, на которой ук­реплена стрелка (рис.18, в). Катушки включены так, что их маг­нитные поля направлены в противоположные стороны, но, несмот­ря на это, вращающие моменты механизмов имеют одинаковое направление, благодаря чему на ось действует некоторый суммар­ный вращающий момент.

Если на астатический механизм будет действовать внешнее магнитное поле и если из-за этого магнитное поле одного из меха­низмов, например, усилится, то у другого механизма оно в такой же степени окажется ослабленным, так как поля катушек имеют противоположные направления. Таким образом, в результате дей­ствия внешнего магнитного поля вращающий момент одного ме­ханизма возрастет, а другого в такой же степени уменьшится, поэтому результирующий момент, действующий на подвижную си­стему, останется прежним.

Приборы электромагнитной системы применимы в цепях посто­янного и переменного токов, это объясняется тем, что изменение направления тока хотя и вызывает изменение направления маг­нитного поля катушки, но не меняет направления силы F, а сле­довательно, и вращающего момента, так как стальной сердечник втягивается и северным, и южным полюсом катушки в одинако­вой степени. К достоинствам этих приборов относятся следующие:

1) простота конструкции;

2) прочность и надежность в работе;

3) применимость в цепях постоянного и переменного токов;

4) устойчивость к перегрузкам;

5) низкая стоимость. Недостатки этих приборов:

1) зависимость показаний от внешних магнитных полей;

2) относительно невысокая точность (не выше класса 0,5).

Механизмы электромагнитной системы применяются в ампер­метрах и вольтметрах, предназначенных для измерений в цепях постоянного и переменного токов или только в цепях переменного тока.

 

 

Технологическая карта№13