Электроника и электротехника. Шпаргалка

Измерительные приборы магнитоэлектрической системы находят применение также при измерениях в цепях переменного тока. При этом в цепь подвижной катушки включают преобразователи переменного тока в постоянный или пульсирующий ток.

Наибольшее распространение получили выпрямительная и термоэлектрическая системы.

Вольтметры и амперметры выпрямительной и термоэлектрической системы применяются для измерений в цепях переменного тока как промышленного тока, так и тока повышенных частот.

Достоинства приборов магнитоэлектрической системы – точность показаний, малая чувствительность к посторонним магнитным полям, незначительное потребление мощности, равномерность шкалы. К недостаткам следует отнести необходимость применения специальных преобразователей при измерениях в цепях переменного тока и чувствительность к перегрузкам (тонкие токопроводящие пружинки 5 и 5′ из фосфористой бронзы при перегрузках нагреваются и изменяют свои упругие свойства).

26. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СИСТЕМА

Принцип действия электромагнитных приборов основан на втягивании стального сердечника в неподвижную обмотку с током . Неподвижный элемент прибора – обмотка 1, выполненная из изолированной проволоки, включается в электрическую цепь (рис. 32).

Рис. 32. Устройство электроизмерительного прибора электромагнитной системы

Подвижный элемент – стальной сердечник 2, имеющий форму лепестка, он эксцентрично укрепленна оси O . С этой же осью жестко соединены указательная стрелка 3, спиральная пружинка 4, обеспечивающая противодействующий момент, и поршень 5 успокоителя. Ток I в витках обмотки 1 образует магнитный поток, сердечник 2 намагничивается и втягивается в обмотку. При этом ось O поворачивается, и стрелка прибора отклоняется на угол 6.

Магнитная индукция B в сердечнике (при отсутствии насыщения) пропорциональна току обмотки.

Сила F , с которой сердечник втягивается в обмотку, зависит от тока и магнитной индукции B в сердечнике. Приближенно можно принять, что сила F , а следовательно, и обусловленный ею вращающий момент пропорциональны квадрату тока в катушке:

M вр = CI 2.

Противодействующий момент, уравновешивающий вращающий момент, пропорционален углу α. В связи с этим угол отклонения стрелки находится в квадратичной зависимости от тока; шкала прибора оказывается неравномерной.

Для успокоения подвижной части прибора обычно применяют воздушный демпфер. Он состоит из цилиндра 6 и поршня 5, шток которого укреплен на оси О . Сопротивление воздуха, оказываемое перемещению поршня в цилиндре, обеспечивает быстрое успокоение стрелки.

Достоинства приборов электромагнитной системы – простота конструкции, пригодность для измерения в цепях постоянного и переменного тока, надежность в эксплуатации. К недостаткам относятся неравномерность шкалы, влияние посторонних магнитных полей на точность показаний. Последнее обусловлено тем, что магнитное поле обмотки расположено в воздушной среде и поэтому его магнитная индукция невелика.

Для ослабления влияния посторонних магнитных полей в некоторых приборах на оси подвижной части укреплены два одинаковых сердечника, каждый из них размещен в магнитном поле соответствующей обмотки (1 и 2), которые включены между собой последовательно. Направление намотки обмоток выполнено так, что их магнитные поля Ф 1 и Ф 2 направлены в противоположные стороны. Моменты, созданные магнитными полями каждой обмотки, действуют на ось согласно M вр1 + M вр2 = M вр. Постороннее магнитное поле Ф вн ослабляет поток Ф 1, но усиливает поток Ф 2. В результате общий вращающий момент М вр остается неизменным и зависит от измеряемого тока I . Приборы такой конструкции называются астатическими. Для уменьшения погрешности измерений, вносимой посторонними магнитными полями, некоторые приборы экранируют, помещая их в стальные корпуса.

27. ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

Приборы этой системы (рис. 33) состоят из двух обмоток: неподвижной (рис. 33а) и подвижной (рис. 33б). Подвижная обмотка укреплена на оси OO ′ и расположена внутри неподвижной обмотки. На оси OO подвижной обмотки укреплены указательная стрелка 3 и спиральные пружинки 4 и 4′, через которые подводится ток к обмотке 2. Эти же пружинки создают противодействующий момент М пр, пропорциональный углу закручивания α. Принцип действия прибора (рис. 33б) основан на взаимодействии тока 12 подвижной обмотки с магнитным потоком Ф 1 неподвижной обмотки.

Рис. 33. Устройство электроизмерительного прибора электродинамической системы (а); пояснение принципа действия прибора (б)

При постоянном токе электромагнитная сила F эм, действующая на проводники подвижной обмотки, пропорциональна току и магнитному потоку Ф 1.

Поскольку поток Ф 1 пропорционален току I 1 неподвижной обмотки, вращающий момент, действующий на подвижную обмотку, пропорционален произведению токов обмоток:

М вр = С ′ Ф 1 I 2 = С ′′ I 1 I 2,

где С и С ′′ – коэффициенты пропорциональности.