Изучение электроизмерительных приборов (Лабораторная работа № 30), страница 2

Катушка прибора намотана на алюминиевую рамку. При вращении катушки в поле постоянного магнита эта рамка представляет собой короткозамкнутый виток, в котором индуктируется ток при вращении и тормозит движение катушки. Таким путём осуществляется принцип магнитоиндукционного успокоителя колебаний подвижной части.

Магнитоэлектрические приборы очень чувствительны, не боятся внешних магнитных полей, мало реагируют на изменение температуры, потребляют мало энергии. Классы точности от 0,1 до 4,0. Недостатком их является непригодность для переменного тока. Но и в переменных токах используются приборы магнитоэлектрической системы. Например, приборы для измерения термоэдс  представляют собой соединение магнитоэлектрического прибора и термоэлемента, подогреваемого переменным током. И ещё приборы выпрямительной системы являются соединением магнитоэлектрического прибора и одного или нескольких полупроводниковых выпрямителей.

1.2.2 Электромагнитная система.

Приборы основаны на принципе механического воздействия магнитного поля на железо. Кусок стали всегда стремится расположиться внутри катушки так, чтобы магнитный поток был наибольшим. Существуют приборы с плоской катушкой (а)  и   с  круглой катушкой (б) (Рис.1.2).

 


Рис. 1.2

В первых из них листочек электротехнической стали 1 втягивается в узкую щель плоской катушки 2. Эти приборы снабжены магнитоиндукционным успокоителем. Во вторых приборах ток, проходящий по катушке  К , намагничивает  две стальные  пластины – неподвижную 1  и подвижную 2. Одноимённые полюсы намагниченных пластин отталкиваются, и подвижная пластина поворачивается вместе с прикреплённой к её оси стрелкой. Этот прибор снабжён воздушным успокоителем колебаний стрелки D.

Вращающий момент определяется изменением магнитной энергии при повороте подвижной системы.

   

где  - магнитная энергия, Дж;  I- сила тока в катушке, А;   L- индуктивность системы пластин, Гн;  a -  угол поворота системы.

Вращающий момент пропорционален квадрату тока. Поэтому приборы применяются в цепях постоянного и переменного токов. Начальные деления шкалы приборов очень сильно сжаты, шкала неравномерная.

Приборы выносливы к перезагрузкам, так как ток не проходит по движущимся частям системы и конструктор может дать неподвижной катушке достаточный запас сечения меди на случай перегрузок.

Областью  применения электромагнитных  приборов являются преимущественно технические измерения переменных напряжений и токов (кроме высокой частоты), а также постоянных напряжений и токов.

Недостатком электромагнитных приборов является их малая чувствительность и, следовательно, низкий класс точности от 0,5 и ниже, а также относительно большое потребление мощности.

1.2.3 Электродинамическая система.

Приборы основаны на принципе электродинамического воздействия двух (или более) контуров с током.

По закону Ампера два проводника с одинаково направленными токами притягиваются, с противоположно направленными – отталкиваются.

Механизм  прибора состоит из не подвижной катушки  1  и подвижной катушки 2, которой подводится ток через спиральные пружины (Рис.1.3). При повороте катушки 2 в спиральных пружинах

Рис. 1.3

возникает противодействующий вращающий момент.

Подвижная катушка стремится стать так, чтобы направление её магнитного поля совпало с направлением поля  неподвижной катушки. Вращающий момент прибора равен изменению магнитной энергии общего магнитного поля катушек        

где  Wм – магнитная энергия, Дж;   I1, I2 – токи катушек, А;  M – взаимная индуктивность катушек, Гн.

Вращающий момент   равен  

где  a - угол поворота одной катушки относительно другой.