В основе устройства основных электроизмерительных прибо-ров лежат токоизмерительные механизмы, которые могут быть весьма различных систем и конструкций. Ниже коротко описыва-ется устройство и принцип действия наиболее распространённых из них (см. также плакаты над доской в лаборатории).
а) Приборы магнитоэлектрической
системы
Работа приборов этой системы основана на взаимодействии маг-нитного поля постоянного магнита и подвижной катушки (рамки), по которой протекает измеряемый ток. Основой этого типа приборов яв-ляется постоянный магнит, между полюсами которого находится лёг-кая рамка, по виткам которой протекает измеряемый ток. Для созда-ния однородного магнитного поля в зазоре, в котором движется рамка, внутри рамки помещён неподвижный железный сердечник. Ток к на-чалу и концу обмотки рамки подводится через гибкие пружинящие спирали из фосфористой бронзы. В высокочувствительных приборах – гальванометрах вместо спиралей применяются упругие ленты-растя-жки или подвесы.
Достоинством приборов этой системы чвляется их высокая чув-ствительность и линейная зависимость угла поворота рамки от вели-чины протекающего по ней тока
 |
Линейная зависимость между током I и углом отклонения β обеспечивает равномерность шкалы прибора.
Приборы магнитоэлектрической системы применяются для изме-рения в цепях постоянного тока. Иногда, применяя различные преоб-разователи, их используют также для измерения в цепях переменного тока высокой частоты и для измерения неэлектрических величин (температуры, давления, перемещения и т.д.).
Обмотка рамки магнитоэлектрического прибора обычно рассчи-тывается на ток порядка нескольких миллиампер. При необходимости измерять большие токи параллельно рамке включается небольшое сопротивление – шунт, в который ответвляется излишний ток.
Эти же приборы используются для измерения потенциалов (нап-ряжений). В этом случае вместо шунта последовательно к рамке включается большое добавочное сопротивление.
В современных точных лабораторных приборах обычно на основе одного токоизмерительного механизма компонуются амперметр и вольтметр, каждый на несколько пределов измерений.
Для измерения очень слабых токов, вплоть до 10-12 А, применяют-ся зеркальные гальванометры, в которых рамка висит на очень тонких металлических лентах, служащих одновременно токопдводящими проводниками. Отсчёт ведётся по методу зеркала и шкалы. Гальвано-метры с очень малым, порядка нескольких омов, сопротивлением об-мотки и токопроводов позволяют измерять разности потенциалов до 10-8 В.
Достоинством магнитоэлектрических приборов является: высо-кая чувствительность и точность измерений; нечувствительность к внешним магнитным полям; малое потребление энергии; равномер-ность шкалы; апериодичность (быстрое установление стрелки на со-ответствующем делении почти без колебаний). К недостаткам прибо-ров этой системы относятся: возможность измерения только в цепях постоянного тока, чувствительность к перегрузкам.
б) Приборы электромагнитной
системы
Принцип действия приборов электромагнитной системы основан на взаимодействии магнитного поля катушки, по которой протекает измеряемый ток, и подвижного сердечника, намагниченного по индукции магнитным полем катушки. Железный сердечник особой формы закреплён эксцентрично на оси. Под действием магнитного поля катушки сердечник стремясь расположиться так, чтобы его пересекало возможно больше силовых линий поворачивается по мере увеличения тока в катушке. Такую систему можно приближённо рассматривать как электромагнит, у которого подъёмная сила пропорциональна квадрату индукции магнитного поля.
Угол поворота стрелки прибора грубо приближённо можно счи-тать пропорциональным квадрату измеряемого тока
 |
Выражение (4) показывает, что шкала такого прибора не равно-мерная. С изменением направления тока меняется как направление магнитного поля, так и полярность намагничивания сердечника. Поэ-тому приборы этой системы применяются для измерения как на пос-тоянном, так и на переменном токе низких частот.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.