Приборы магнитоэлектрической системы

Принцип действия приборов магнитоэлектрической системы основан на использовании взаимодействия поля постоянного магнита и катушки (рамки), по которой протекает ток.

Устройство прибора схематически изображено на рис. 11.3. Между полюсами постоянного магнита NS с помощью полюсных наконечников 1 и цилиндрического сердечника 2 создается воздушный зазор такой формы, что силовые линии магнитного ноля при любом положении рамки 3 перпендикулярны к ее проводникам.

Сила, действующая на одну сторону рамки в магнитном иоле, определяется законом Ампера:

где I — ток в проводниках рамки; I — длина гой стороны рамки, которая находится в магнитном поле (активная длиНа вторую сторону рамки действует такая же сила, но противоположно направленная.

на); В — магнитная индукция в воздушном зазоре; w — число витков рамки.

Рис. 11.3.

Момент сил определяется как произведение силы на плечо. Следовательно,

Здесь р — ширина рамки; S — 1р — площадь рамки.

Величины В, S, w для каждого прибора постоянны, поэтому последнюю формулу можно записать в виде.

где — некоторый постоянный коэффициент.

Ток к рамке подводится через две спиральные пружинки, которые одновременно служат для создания противодействующего момента. Момент, создаваемый пружинкой, пропорционален углу закручивания пружины, поэтому.

где² — некоторый постоянный коэффициент; а — угол поворота рамки (равный углу закручивания пружины).

Учитывая, что в момент отсчета, когда стрелка неподвижна, М_вр = М_пр, получаем.

Из этого равенства находим.

Таким образом, угол поворота рамки и стрелки-указателя пропорционален току, т. е. прибор может быть отградуирован как амперметр.

На основании закона Ома имеем.

где U — напряжение на зажимах прибора; R_n — электрическое сопротивление рамки прибора.

После подстановки получаем.

Поскольку отношение к/Л_п для данного прибора — величина постоянная, последнее выражение показывает, что прибор может быть отградуирован как вольтметр.

Демпфирующий момент в магнитоэлектрических приборах создается обычно за счет вихревых токов, возникающих в алюминиевом каркасе рамки при перемещениях подвижной системы.

Магнитоэлектрические амперметры и вольтметры являются основными измерительными приборами в цепях постоянного тока.

Приборы магнитоэлектрической системы обладают высокой точностью, высокой чувствительностью, малым собственным потреблением энергии. Они имеют равномерную шкалу, их показания мало зависят от влияния внешних магнитных полей. Основной недостаток этих приборов — невозможность измерений в цепях переменного тока.

Для измерений в цепях переменного тока магнитоэлектрические приборы включают через выпрямители. Высокочувствительный магнитоэлектрический прибор, соединенный с выпрямительной схемой, получил название прибора выпрямительной системы. Выпрямительные элементы (диоды) монтируются в корпусе прибора и обеспечивают однополупериодное или двухполупериодное выпрямление переменного тока.

Приборы выпрямительной системы находят широкое применение. Обычно их изготовляют комбинированными, т. е. предназначенными для измерения тока, напряжения, сопротивления в цепях постоянного и переменного тока с различными пределами измерения.

Выпрямительные схемы вносят дополнительные погрешности в измерения, поэтому класс точности приборов выпрямительной системы относительно невысок и обычно составляет 1,5—2,5.

Карточка № 11.5 (243).

Приборы магнитоэлектрической системы.