Файл: Атамалян Э.Г. Методы и средства измерения электрических величин учеб. пособие.pdf

использовать как многопредельные амперметры, вольтметры, а также как омметры, указатели равновесия — гальванометры в цепях по­ стоянного тока. Механизмы магнитоэлектрической системы используют в приборах для измерения различных электрических и неэлектричес­ ких величин.

Измерительные приборы электромагнитной системы. В приборах электромагнитной системы (рис. 2-2) для создания вращающего мо­

на ось 3 прибора. Противодействующий момент создается спиральной пружинкой 4. При прохождении по неподвижной плоской катушке измеряемого тока / возникает магнитное поле, которое, воздействуя на лепесток, стремится расположить его так, чтобы энергия магнитного поля была наибольшей, т. е. втянуть лепесток внутрь катушки. Под­

Прибор реагирует на среднее значение вращающего момента:

тт

Мв? = у ^ Mt dt — y y i2 dt у у =

оо

Из (2-10) следует, что отклонение подвижной части пропорционально квадрату эффективного значения тока.

27

Успокоение в приборе воздушное или магнитоиндукционное. При­ боры электромагнитной системы конструктивно выполняются как

сплоской катушкой, так и с круглой.

Кдостоинствам прибора электромагнитной системы следует от­

нести простоту и надежность, хорошую перегрузочную способность и одинаковую пригодность для измерений в цепях постоянного и пе­ ременного тока.

К недостаткам прибора электромагнитной системы относится боль­ шое собственное потребление энергии, невысокая точность (при из­ мерениях в цепях постоянного тока сказывается явление гистерезиса

вижную катушку и создания противодействующего момента приме­ няют спиральные пружинки. Чтобы создать вращающий момент Мвр, используют энергию \17э потоков взаимной индуктивности М двух катушек с токами Д и /2:

и взаимного расположения катушек (в механизмах с радиальным полем <Мизменяется пропорционально углу поворота, т.е. де^/да = == const).

Под действием вращающего момента подвижная катушка стре­ мится занять такое положение, чтобы направление ее магнитного поля совпадало с направлением магнитного поля неподвижных катушек. При этом она будет поворачиваться до тех пор, пока вращающий и

28

При включении электродинамического прибора в цепь перемен­ ного тока мгновенное значение вращающего момента

Среднее значение момента за период, на который реагирует под­ вижная часть прибора,

т

где !ъ /2 — действующие значения токов в катушках; ip =. т(>3 — ф2 —

где k — коэффициент пропорциональности.

Следовательно, отклонение подвижной части прибора пропорцио­ нально квадрату тока (или соответственно напряжения). При изме­ нении направления токов в обеих катушках отклонение подвижной части прибора останется прежним. Так как токи Д и / 2 совпадают по фазе, то прибор может иметь одну шкалу для постоянных и пере­ менных токов (например, для амперметров на малые токи до 0,1 А и вольтметров).

При токах выше 0,1 А катушки соединяются параллельно и через них соответственно протекают токи:

Ix —kxI\ I2 = k2I.

Достоинствами электродинамических приборов являются высокая точность (приборы класса 0,1; 0,2; 0,5) и возможность использования

29

их как в цепях постоянного тока, так и в цепях переменного тока при одной и той же шкале.

К недостаткам электродинамических приборов следует отнести: малую чувствительность; влияние внешних магнитных полей на по­ казания прибора (слабое собственное магнитное поле); большое соб­ ственное потребление энергии; ограниченный частотный диапазон

(до 1,5 кГц).

Приборы электродинамической системы используют как амперметры, вольтметры, ваттметры при лабораторных измерениях в цепях постоян­ ного и переменного токов промышленной частоты. Большое практиче­ ское применение имеют ферродинамические приборы, являющиеся разновидностью электродинамических приборов. В них магнитопровод

неподвижной катушки выполняется из фер­ ромагнитного материала, что позволяет уси­ лить собственное магнитное поле и увеличить вращающий момент, а следовательно, и чув­ ствительность прибора (точность измерения при этом значительно снижается).

Измерительные приборы электростатиче­ ской системы. Приборы электростатической системы работают на принципе взаимодейст­ вия электрически заряженных электродов, разделенных диэлектриком. Конструктивно они представляют собой разновидность плос­ кого конденсатора, так как в результате пе­ ремещения подвижной части изменяется ем­ кость системы. Практически применяют две разновидности таких приборов: а) с поверх­ ностным механизмом (изменение емкости осу­ ществляется за счет изменения активной площади электродов); б) с линейным меха­

низмом (изменение емкости осуществляется за счет изменения рас­ стояния между электродами).

На рис. 2-5 представлен прибор с поверхностным механизмом. Прибор состоит из неподвижных электродов 1 и подвижных электро­ дов 2, укрепленных на оси 3. Электроды выполняются из алюминия. Измеряемое напряжение U, приложенное к неподвижным и подвиж­ ным электродам, создает между ними электростатическое поле, энер­

гия которого W3 = (CU2)/2, (2-18)

где С — емкость между электродами.

Электростатические силы взаимодействия заряженных электродов создают вращающий момент, под действием которого подвижные элек­ троды втягиваются в пространство между неподвижными и изменяют

Подвижная часть втягивается до тех пор, пока вращающий момент не станет равен противодействующему моменту.

30