Попов В.С., Николаев С.А. Общая электротехника с основами электроники (1972) (1095872), страница 32
Текст из файла (страница 32)
По-углу поворота подвижной части измерительного механизма определяется значение измеряемой величины. Рис. 8-2. Получение вращаю- щего момента в магиитозлек- триееском измерительном ме- ханизме. Рис. 8-1. Магиитозлектрический измерительный механизм. тельная стрелка, под свободным концом которой расположена цгкала. Обмотка рамки состоит из изолированного провода малого сечения на номинальный ток 1Π— 100 мА. Ток к рамке подводится через спиральные пружины.
Этот ток, проходя по виткам .рамки, взаимодействуя с ! 196 а1 Магннтоваектрнчееннй нзмернтеааный меааннзм В воздушном зазоре А (рис. 8-1) между неподвижным стальным цилиндром Б и пплюснымн башмаками гт'8' магнит гтЯ создает однородное радиальное магнитное поле. В этом поле расположена прямоугольная катушка— рамка В, укрепленная на двух полуосях — кернах, установленных в опорах. На передней полуоси закреплена указа- магнитным полем, создает пару сил РР (рис. 8-2), образующих в р а щаю щи й момент. Под действием этого момента рамка (подвижная часть) повернется на угол а, при котором он уравновесится п р о т и в о д е й с т в у ющи м моментом, созданным пружинами.
Так как вращающий момент пропорционален току М = = я1, а противодействующий момент пропорционален углу закРУчиваниЯ пРУжин Мрр — — Ра, то можно 1)ДЬисатгп М =М,р — — й1=Ра, ',1 ' (8-4) где Й и Р— коэффициенты пропорциональности, Из написанного следует, что угол йоворота подвижной части а = ф1=. 511, а а ток в катушке ..Р" 11 1= —,а=с1а, (8-5) где Яг = а/1 — чувствительность прибора к току, опре.
деляемая числом делений шкалы, соответствующим единице тока; сг = Р/я = 11а — постоянная по току, известная для каждого прибора. Следовательно, измеряемый ток можно определить»роизведением угла поворота (отсчитывается по шкале) и постоянной по току сп У с п о к о и т е л е м называется устройство для уменьшения времени колебаний подвижной части, возникающих после включения прибора под нагрузку или после изменения значения измеряемой величины. В магнитоэлектрическом измерителе применяется м а ги и т о и н д у к ц и о н н о е у с п о к о е н и е.
Успокоителем служит каркас рамки. При повороте рамки изменяется магнитный поток„ пронизывающий каркас. Взаимодействие тока, индуктированного в каркасе, с магнитным полемсоздает то р м о з н о й ма и е н т, обеспечивающий успокоение. При переменном тоне вращающий момент изменяется Пропорционально мгновенному значению тока. При стандартной частоте момент изменяется настолько быстро, что вследствие инерции подвижная часть поворачивается на угол, пропорциональный среднему за период значению вращающего момента, а следовательно, и среднему значению тока. Среднее значение синусоидального тока равно нулю и подвижная часть не,отклоняется. Следовательно, рас- 197 Рис. 8-3. Вибратор л~агнитозлсктриче- скогоосциллогрзфа.
6) Электромагнитный измерительный макаиизм Э л е к т р о м а г н и т н ы й и з и е р и т е л ь (рис, 8-4) имеет неподвижную катушку А и подвижную часть, состоящую из укрепленных на оси стального сердеч- 3 Рис. 8-4. Электромзгнитный измерительный меха. низм. пика Б, указате.тьпой стрелки, пружины и алюминиевого сектора В успокоителя. Измеряемый ток, проходя по катушке, намагничивает сердечник и втягивает его в катушку. По углу поворота подвижной части определяют силу тока.
смотренный измерительный механизм пригоден только для цепей постоянного тока. Однако если подвижную часть измерителя выполнить в виде узкой петли 2 (рис. 8-3), то вследствие незначитель- ной инерции ее, при прохождении пе- 8 ременного тока по петле, средняя часть М ее с укрепленным на ней зеркальцем 3, . будет поворачиваться на угол, пропорциональный мгновенному значению тока. Ф По амплитуде отклонений луча, отра- женного от зеркальца, можно судить г о силе тока в петле.
'7 В осциллографах такимизмерителем (вибратором) магнитоэлектрической системы пользуются для получения на фотопленке кривой измеряемого тока, а также для визуального наблюдения кривой тока. При повороте подвижной части измерителя в секторе В успокоителя, расположенном в поле магнита М, возникают вихревые токи, взаимодействие которых с полем того же магнита создает тормозной момент, вызывающий успокоение. Электромагнитный измеритель применяется для измерения постоянного и переменного тока, так как сердечник втягивается в катушку при любом направлении тока, Из-за остаточной индукции сердечника угол поворота его может быть различным при одинаковых значениях тока при нарастании и при спаде его.
Это приводит к погрешности от т остаточной индукции. Для уменьшения ее сердечник изготовляют из материала с малой остаточной индукцией (пермаллой). Уменьшения влияния внешних магнитных полей на показания измерителя достигают: 1) окружая измеритель стальным экраном или кожухом; 2) применением астатического измерителя с двумя сердечниками на одной оси и соответственно с двумя катушками, соединенными последовательно. Поля катушек, созданные измеряемым током, направлены противоположно. Поэтому внешнее однородное поле ослабляет поле одной катушки и усиливает поле другой катушки, в результате влияние внешнего поля будет достаточно слабым.
л) Элентредннемннесннй нзмернтельный меленнлм Эл ект р од и нимич ее к и й из мер ит е л ь (рис. 8-5) состоит из двух катушек: неподвижной А и подвижной Б, Подвижная катушка, стрелка, крыло Б воздушного успокоителя и концы двух пружин укреплены па одной осн. В результате электродинамического взаимодействия'между токами 1т и 1„проходящими по катушкам, возникает вращающий момент (рис, 8-6). Под действием этого момента подвижная часть повернется на угол а, при котором он уравновесится противодействующим моментом пружин. В цепи постоянного тока вращающий момент и угол поворота подвижной части пропорциональны произведению токов, т.
е. ст = ьттт~т (8-6) В цепи переменного тока мгновенный вращающий момент пропорционален произведению мгновенных значений токов, а средний за период вращающий момент и угол поворота подвижной части зависит не только ат действующих значений токов, но и от косинуса угла сдвига между ними, т. е. а = й,1хУа соз зр. (8-7) По атому углу поворота (~ 8-4 и 8-5) определяют значение измеряемой величины. Слабому магнитному полю измерителя соответствует слабый вращающий момент,'и ддя получения высокой точности, которой обладают зги измерители, необходимо уменьшить погрешность от трения Рис. В.В. Получение вращающего момента в электрическом измерительном механизме.
Рис. В-5. Электродинами- ческий измерительный ме- ханизм. в опорах. Это достигается уменьшением массы подвижной части и хорошей обработкой осей и опор. Уменьшение влияния внешних магнитных полей достигается зкранированием или применением астатического измерителя. Электродинамические измерители чувствительны к перегрузкам. г) чрерредннамнчесннй измерительный механизм Магнитная цепь ферродинамического измерителя (рис. 8-7) состоит из магнитопровода А и неподвижногоцилиндрическогосердечника л, Б, выполненных из листовой стали. Неподвижная катушка 8 с током 7„ возбуждает магнитный поток, который Рнс. В-7. Ферродиня- взаимодействует с током гз в по мический измерительдвижной катушке Г, укрепленной на иый механизм, одной оси со стрелкой. Таким образом, принцип работы измерителя тот же, что и электродинамнческого.
Справедливыми остаются и формулы (8-6) и (8-7). Присутствие стали1усиливает магнитный поток и вращающий момент, что позволяет получить более прочную конструкцию. Внешнее поле практически не влияет на показания измерителя. 3-4. Измерение тека и напрюкения Показания амперметра зависят от тока 1д, идущего через него, поэтому для измерения тока в каком-либо приемнике энергии 1ар амперметр включают последовательно с этим приемником, так что 14 = 1аи (рис. 8-8). ПриемНик Включение амперметра не должно 8. р.Я~ „ влиять на измеряемый ток, поэтому 14 1пр сопротивление его должно быть малым Рис.
8-8. схема аиаю, по сравнению с сопротивлением при- чеиии амперметра. емннка, последовательно с которым он включается. Малому сопротивлению амперметра га соответствует и ')малая номинальная мощность потерь в нем Р „ = 1' ага. Для измерения токов, превышающих номинальный ток амперметра (измерителя), в цепях постоянного тока при- меняют 'шунты (9 8-4, б), а при,пере- ' менном токе — трансфорхеаторы тока гу 6 9-11).
Для измерения напряжения нз ка. ком-либо приемнике энергии У.р зажимы нольтметра соединяют с зажимами прите емника (рис. 8-9). В этом случае вольтметр покажет напряжение на своих зажимах н на зажимах приемника Рис. 8-9. Схема (1р (1ар. ииаючеиии вольт- Показания вольтметра зависят от его метра. тока 1ю Для того чтобы они однозначно завиеелн и от напряжения Ую сопротивление вольтметра должно быть постоянным, так как в этом случае Уи = 1иги = 1р сопз1. Сопротивление медной обмотки измерителя вольтметра г„изменяется на 0,4 иге при изменении температуры на 10' С. Включая последовательно с измерителем достаточно большое добавочное сопротивление г„ нз манганнна, величина 201 Которого практически неизменна, обеспечивают постоянство сопротивления вольтметра гл + г„ =.
г1, = сопз(, Включение вольтметра не должно влиять па измеряемое напряжение, поэтому сопротивление его должно быть большим относительно приемника энергии, параллельно которому он включен. При большом сопротивлении вольтметра гг поминальный ток его мал, мала и номинальная мощность потерь, так как еун ат Угн(гк И Рдл = Игн1гл = угаси ° Номинальный ток вольтметра равен номинальному току его измерителя, так что Ти 1... = Утл/гю а номинальное напряжение вольтметра Уты=Ти (гл+г.) =Тт гк пропорционально его сопротивлению. Применяя один измеритель с различными добавочными сопротивлейиями, получим различные сопротивления вольтметра и соответственно различные номинальные напряжения. Таким образом, добавочное сопротивление используют для расширения предела, измерения напряжения вольтметра. ' Для расширения йредела измерения напряжения в цепях переменного тока, кроме добавочного сопротивления, применяют измерительные транстрорматоры напряжения (~ 9-11).
Амперметры 'и вольтметры могут иметь измерители одинакового устройства, отличающиеся только своими параметрами, но они имеют разные внутренние измерительные схемы и по-разному включаются в измеряемую цепь. а) Мвтннтевлентрнчеенне вмлернетрм н вельтнетрм Магнитоэлектрические приборы для измерения малых токов — гальванометры, микроамперметры и миллиамперметры представляют собой измерительный механизм 8 8-3, а), катушка которого присоединена к зажимам прибора, а на шкале нанесены деления, соответствующие различным значениям измеряемой величины. М а г н и то э л е к т р и ч е с к и й а м п е р м е т р— это измеритель ($ 8-3, а), который присоединен параллельно шунту (рис.
8-10) для увеличения номинального тока прибора. Измеряемый ток 1 делится на ток шунта 1 и ток измерителя 1в. Напряжение У„на разветвлении(рис. 8-10) 1зге = 1 ги+г„,' откуда измеряемый ток г,„ (8-8) При неизменных сопротивлениях измерителя и шунта (г„, г„) между токами 1 н 1„сохраняется постоянноб отношение, что позволяет по углу поворота указательной стрелки измерителя определить ток !.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
