4. Электростатические (ЭС).
2.1 Магнитоэлектрические приборы
Магнитоэлектрические
приборы состоят из постоянного магнита и подвижной рамки с током (рисунок 2.1),
на которой укреплена стрелка, отклоняющаяся на угол α под воздействием
постоянного тока – I.
При этом угол отклонения α определяется как
, (2.1) где N – число витков в рамке,
|
S – площадь рамки,
W – упругая сила спиральной пружины для возврата стрелки в нулевое положение.
Видно, что все входящие
величины являются постоянными и могут быть обозначены: - постоянная
гальванометра. Можно записать
.
МЭ прибор – прямопоказывающий с линейной шкалой, но предназначен только для измерения постоянного тока.
За счет большой запасенной индукции в МЭ приборы наиболее чувствительны, но обладают большим весом (постоянный магнит), не выдерживают тряски и вибрации, чувствительны к внешним магнитным полям. Эти достоинства и недостатки обусловили их использование в лабораторных условиях.
Если сопротивление рамки
прибора равно Rпр, то для расширения его диапазона
тока в n раз необходимо подвести
шунтирующее сопротивление ,
то есть для расширения пределов измерения тока в 2 раза необходимо подключить
параллельно Rш=Rпр.
При последовательном включении добавочного сопротивления Rд амперметр превратится в вольтметр с общим сопротивлением Rv=(Rд+Rпр).
При этом для расширения
пределов вольтметра n раз можно последовательно
добавлять .
Класс точности МЭ
приборов достигает 0.1 ().
Электромагнитные
приборы (ЭМ) представляют собой неподвижную катушку с током (рисунок 2.2),
в которую втягивается ферромагнитный сердечник, связанный со стрелкой α. При
этом угловое перемещение α будет пропорционально энергии, запасенной в катушке
, где L – индуктивность катушки,
|
Конструктивно изготавливают ЭМ приборы
так, чтобы и тогда
. ЭМ прибор
имеет квадратичную (нелинейную) шкалу, что плохо для измерения токов (или
напряжений), но удобно для измерения мощности. Диапазон рабочих частот ЭМ – (0
– 12 кГц), то есть это приборы как постоянного, так и переменного тока, но
менее чувствительные и худшей точности (класс
0.1), чем МЭ.
Однако эти приборы не боятся ударов, вибраций и поэтому широко используются на
подвижных объектах (автомобили, самолеты).
Электродинамические
приборы (ЭД) имеют две катушки: неподвижную, формирующую магнитное поле – L1 и внутри нее подвижную рамку – L2 (рисунок 2.3). Если обе катушки включить
последовательно, то перемещение подвижной катушки на угол α будет
, где M – коэффициент взаимоиндукции
катушек.
Конструктивно изменение
взаимоиндукции – ,
поэтому
.
Рисунок
2.3
ЭД приборы квадратичные, нелинейные и работают в диапазоне (0 – 20 кГц), с классом точности до 0.1. Но чаще всего эти приборы включаются так, чтобы выводы 1 – 2 были последовательны с нагрузкой, а 3 – 4 с добавочным сопротивлением включались параллельно (рисунок 2.4). При этом L1 носит название токовой катушки (мотается толстым проводом, малое число витков), а L2 – катушка напряжений.
Рисунок 2.4
Благодаря такому
включению отклонение (мощность
нагрузки).
Основное использование ЭД приборов – ваттметры низких частот.
Электростатические
приборы (ЭС) – это конденсатор, одна из обкладок которого перемещается на
угол . Если
, то ЭС прибор
превратится в высокоточный киловольтметр постоянного тока с нелинейной шкалой,
так как силы электростатического взаимодействия меньше Фарадеевских.
Все вышеперечисленные приборы ЭМП типа используются в диапазоне низких частот (или постоянного тока), что для техники связи не является актуальным. Поэтому уделим большее внимание измерению высокочастотных напряжений с помощью электронных вольтметров.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.