Электротехника Касаткин (967630), страница 56
Текст из файла (страница 56)
е. М„ = 1ги а, то угол поворота катушки при равенстве моментов М =4„ прямо пропорционален измеряемому току: и ~ в и где С вЂ” постоянная прибора ("цена деления") . ир Постоянный магнит создает сильное мапштное поле в воздушном зазоре магнитной цепи прибора (0,2-0,3 Тл), и даже прн малых значениях измеряемых токов можно получить достаточный вращающий момент. Поэтому магннтоэлектрические приборы весьма чувствительны, внешние магнитные поля мало влияют на их показания, и их собственное потребление энергии относительно мало.
В частности„гальванометры в болыпинстве случаев изготовляются магнитоэлектрической системы. Высокая чувствительность прибора позволяет уменьшить плотность тока в токоведущих частях. Поэтому магнитоэлектрический прибор достаточно вынослив к перегрузкам. Этому способствует также линейная зависимость его вращающего момента от тока, а не квадратичная, характерная для большинства других систем приборов. Для расширения пределов измерения приборы магнитоэлектрической системы; а также приборы других систем снабжают набором резисторов для делителей измеряемых величин.
Резистор, вкпючаемый последовательно с катушкой измерительного механизма, называется добавочным резистором; резистор, который включается параллельно с катушкой измерительного. механизма нли с ветвью, содержащей катушку и добавочный резистор, называется шуигом. При изменении направления тока изменяется н направление вращающего момента, Прн переменном токе на подвижную часть прибора действуют быстро чередухациеся вращающие моменты противоположного направления, Их результирующее действие не изменит положения подвижной части прибора. Для измерения переменного тока магнито- 349 электрический измерительный механизм должен быть соединен с тем или иным преобразователем, Преобразователем может быть, например, двухполупернодный выпрямитель (рис.
12 В) . Ток в магннтоэлектрическом измерительном механизме с такими преобразователями периодически пульсирует, и так как у подвижной части прибора значительная инерция, то ее отклонение пропорционально среднему за период значению вращающего момента; 1 Т 1 Т М = — 3' ссВВЫг = иВ — ( ! сй = юВВГ аР Т и Следовательно, прибор измеряет среднее значение тока в цепи.
Для измерений в цепях переменного тока на шкале прибора указываются действуиацие значения, При синусондальном токе действую~нее значе. ние больше среднего в 1,11 раза 1см. (2дба) и (2,18а)) . Для измерения токов высокой частоты применяются термопреобразователи (рис. 12,10). Термопреобраэователь обычно состоит нз одной или нескольких термэпар 1 и нагревателя 2, через который проходит измеряемый переменный ток, Можно считать ЭДС термопары пропорциональной разности температур между ее горячим и холодным концами, т, е. мощности нагревателя, которая пропорциональна квадрату действующего значения Х переменного тока 1см.
(2,50) 1, Поэтому и вращающий момент, действующий на подвижную часть измерительного механизма, пропорционален Г, а следовательно, шкала прибора квадратичная, Б. Электромагнитная система. В измерительных механизмах электромагнитной системы в1жшаюший люмент обусловлен действием магнитного поля иэмеряемэго тока в неподвижной катушке прибора на подвижный ферромагнитный якорь. Механические силы в подобном Рис.12Л1 Рис. 12.9 Рис. 12.10 350 устройстве стремятся переместить якорь так, чтобы энергия магнитного поля устройства стала возможно большей. В механизме с ллоской кагуиагой (рис.
12Л1) якорь 1 втягивается в катушку 2 с измеряемым током. Зля усиления магнитного поля и регулирования вращающего момента служит неподвижный сердечник 3. Противодействующий момент создается спиральном пружи. ной, Для защиты от внешних магнитных полей измерительный механизм со всех сторон закрыт ферромагнитным экраном 4 (на рис, 12.11 верхняя крышка экрана снята).
В общем случае вращшощий момент, действующий на подвижную часть, равен производной энергии мапщтного поля и'„= 1. (а)1 !!2 по координате перемещения а 1см. (7.16) 1: и'н! ! ' ж (а) М аР аа 2 а(а) (12.3) где 1 (а) н 1 — индуктивность н ток катушки.
Если ток катушки синусоидальный (1 = 1 атпссг), то равновесие подвижной части наступит при равенстве среднего за период вращающегоо момента и противодействующего момента пружины: а1. (а) М = — ю 1' 1 2 г!1 г ая аа с 1 И. (а) — — =М =х а, 2 аа (12 А) где 1 — действующее значение тока, Следовательно, действующее значение измеряемого тока 2адР 1 = — — с/а = С(а) хна, а. (а)/иа (12.5) Зы где С(а) — цена деления. Аналогичную зависимость имеет электромагнитный механизм при измерении постоянного тока 1 = 1., Неравномерность шкалы — недостаток приборов электромагнитной системы. Магнитное иоле прибора возбуждается самим измеряемым током н относигельно слабое, так как большая часть пути магнитного потока проходит в воздухе, По этой причине у измерительного механизма электромагнитной снстемл! малая чувствительность.
Из-за слабости собственного магнитного ноля прибор приходится защищать от внешних магнитных влияний. Лля эгон! применяются ферромагнитные эк- раны (рис, 12.11) нли же измерительные механизмы изготовляются астатическими, Общий принцип астатического устройства измерительной системы заключается в следующем. Число катушек в механизме удваивается, причем обе катушки в равной мере участвуют в образовании вращающегоо момента, но их собственные магнитные поля имеют противоположные направления. Всякое внепшее однородное магнитное поле, усиливая магнитное поле одной катушки, на столько же ослабляет магнитное поле второй катушки.
В результате внешнее магнитное поле не изменяет общий вращающий момент измерительного механизма. Класс точности электромагнитных приборов обычно не выше 1,5, главным образом из.за влияния гистерезиса (остаточного намагничивания), что особенно сказывается прн измерениях постоянного тока, и потерь энергии на перемагничиванне при измерениях переменного тока (частотой не выше 1500 Гц) . Электромагнитный измерительный механизм обладает рядом ценных свойств, Неподвижную катушку с током легко выполнить с достаточным запасом сечения проводов на случай перегрузок. Приборы этой системы допускают большие перегрузки, дешевы и просты по устройству. Электромагнитными приборами измеряют преимущественно переменные напряжения и токи (невысоких частот).
В промышленных установках переменного тока низкой частоты большинство амперметров и вольтметров — приборы электромагнитной системы. В, Электродинамнческая система. В злектродинамическнх нзмерн. тельных механизмах для создания вращающего момента используется взаимодействие двух катушек с токами. Измерительный механизм этой системы состоит в основном из неподвижной 1 и подвижной 2 катушек (рнс. 12.12).
Противодействующий момент создают специальные пружины 3, которые вместе с тем служат для подвода тока в подвижную катушку. Последняя под действием электромагнитных сил стремится занять такое положение, при котором направление ее магнитного поля совпадает с направлением поля неподвижной катушки (максимальная энергия суммарного магнитного поля) .
Вращающий момент электродинамического измерительного мйханизма определяется так же, как электромагнитного механизма (см. (12.3) 1: е Н' еМ (а) М = — '" = !1!з (12.6) ыа па где в выражении энергии магнитного поля по (2.80) от угла поворота а подвижной катушки зависит только составляющая М(а)1,15, 1, и !з— переменные (сннусоццальные) токи подвижной и неподвижной катушек. Так как в приборе двс катушки, то можно существенно расширить область применения это~о механизма. В зависимости от назначения прибора изменяется н характер его шкалы.
352 В вольтметре обе катушки с большими числами витков обычно соеди. няются последовательно между собой (рис. 12.13, а) и последователь. но с добавочным резистором, сопротивление которого Таким образом, в злектродинамическом вольтметре 6 = 1г = и/г и где и — измеряемое напряжение; г, = г„+ г — общее сопротивление измерительной цепи вольтметра, равное сумме сопротивлений двух катушек г и добавочного резистора х л Подставив выражения токов в (12,б) и выполнив преобразования, аналогичные (12.4) и (12.5), получим а У = — — /а = С (а) ~/с, ям(а)/ га где с 1(а) — цена деления; У вЂ” действующее значение напряжения, В злектродинамнческих амперметрах на токи до 0,5 А подвижная и неподвижная катушки также соединяются последовательно. При большем значении измеряемого тока ) подвижная и неподвижная катушки соединяются параллельно (рис.
12.13, б). В зтом случае токи Рак 12,13 а) 12-27 1з =йА И =йзй Следовательно, а~ваап 1= ч/а=С (а)с/а, «м (а)/ла где С (а) — цена деления: У вЂ” действующее значение тока, г Электродинамические вольтметры и амперметры имеют неравно- мерную шкалу. В ваттметре (рис. 12 13, в) ток в неподвижной катушке равен току в контролируемой установке (в сопротивлении нагрузки га),, т, е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
