7.4. Прилади магнітоелектричної системи

Прилади магнітоелектричної системи застосовують у колах постійного струму для вимірювання струму й напруги. Вони мають цілу низку позитивних якостей: високу чутливість і точність, рівномірність шкали й мале споживання потужності.

Принцип дії ЕВП магнітоелектричної системи заснований на взаємодії магнітного поля, створеного вимірюваним струмом у рухомій котушці, з магні­тним полем постійного магніту, в результаті якої котушка повертається на кут, пропорційний вимірюваному струму. На рис.7.1 показано будову ЕВП магніто­електричної системи з внутрішньорамковим магнітом. У приладі є постійний магніт 1 і кільцевий магнітопровід 2, виготовлений з магнітом'якої сталі.

Внаслідок нерівномірного магнітного потоку постійного магніту на різ­них ділянках повітряного зазору створювалося б нерівномірне магнітне поле. Для усунення цього недоліку встановлюють магнітом'які сталеві накладки 3, які дозволяють створити рівномірне радіальне магнітне поле.

У повітряному зазорі між магнітом 1 з накладками 3 і магнітопроводом 2 знаходиться рухома котушка 4, виконана у вигляді рамки з ізольованого мідно­го проводу. Рамку закріплюють на підп'ятниках і вона вільно обертається на­вколо своєї осі.

Подпись:
Спіральна пружина, з'єднана з віссю приладу, при повороті рамки ство­рює протидіючий момент.

При вмиканні приладу до електрич­ного кола в рамці виникає електричний струм. Взаємодія струму в рамці з магніт­ним полем постійного магніту призводить до створення обертового моменту рамки, пропорційного струму

де Моб - обертовий момент; I - струм у ра­мці; к - коефіцієнт пропорційності, що залежить від розмірів рамки, кількості ви­тків, величини магнітної індукції в повіт-

Рис.7.1 - Будова ЕВП магнітоеле- ряному зазорі між наконечниками постій-

ктричної системи

ного магніту й осердям і системи одиниць вимірювання.

Під дією обертового моменту рамка повертається, спіральні пружинки починають закручуватися й створювати протидіючий момент

(7.7)

де £2 - коефіцієнт, що залежить від пружних властивостей пружини; а - кут за­кручування пружини (кут повороту рамки).

При рівності обертового й протидіючого моментів, які діють на рамку, настає її рівновага Моб = Мпр, тобто к^І = звідки кут повороту рамки зі стрілкою дорівнює а = (к^к^ I = кі.

З останнього рівняння випливає, що кут повороту стрілки магнітоеле­ктричного приладу прямо пропорційний значенню струму, що проходить через рамку, а шкала приладу є рівномірною.

Прилади цієї системи строго полярні і для правильного включення до електричного кола затискачі приладу мають маркування «+» і «-».

7.4.1. Вимірювання постійного струму. Прилади для вимірювання струму називаються амперметрами. До електричного кола амперметр вмика­ють послідовно, до того ж опір приладу повинен бути на багато разів меншим за опір електричного кола.

Для вимірювання струмів, що перевищують граничний струм приладу, використовують шунти. Шунт становить собою опір і?ш увімкнений паралельно вимірювальному приладу. У деяких випадках для зручності вимірювань малих і великих струмів прилад має кілька шунтів. Чим менший опір шунта порівнянно з внутрішнім опором амперметра, тим менший струм проходить через прилад.

Оскільки в паралельно увімкнених електричних колах падіння напруг рі­вні між собою, то для шунта й амперметра (рис. 7.2) можна записати наступну рівність: Io R =Іш , звідки і?ш = Io ЗДш.

За законом Кірхгофа повний струм у колі дорівнює І = І0 + Іш, тоді, під­ставляючи значення струму І, визначимо опір шунта і?ш = І0 R-c/Q- І0), де І0 -струм повного відхилення амперметра, R0 - внутрішній опір амперметра, І - ви­мірюваний струм у колі.

7.4.2. Вимірювання постійної напруги. Прилад для вимірювання напру­ги називається вольтметром. Вольтметр для вимірювання постійної напруги складається із стрілочного приладу магнітоелектричної системи, послідовно з яким увімкнений додатковий опір (рис. 7.3).

Додатковий опір підбирають так, щоб при граничному значенні вимірю­ваної напруги стрілка приладу мала граничне відхилення. Величину додатково­го опору визначають за формулою

Ra= (Un/Іо) - Ro, (7.8)

де Un - граничне значення вимірюваної напруги, І0 - струм повного відхилення приладу, R0 - внутрішній опір приладу.

При вимірюванні напруги вольтметр вмикають паралельно вимірюваній ділянці електричного кола.


Авторы: 239 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 268 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я