Теория и свойства

На рис. 9 показана подвижная рамка магнитоэлектрического прибора, находящаяся в радиальном магнитном поле. При проте­кании по обмотке рамки тока возника­ют силы F, стремящиеся повернуть рам­ку так, чтобы ее плоскость стала пер­пендикулярной к направлению магнитносиловых линий. При повороте рамки закручиваются пружинки и возникает противодействующий момент. При ра­венстве вращающего и противодейст­вующего моментов подвижная часть останавливается.

Рис.9 Подвижная катушка в радиальном

Магнитном поле

Для получения зависимости между углом отклонения и силой постоян­ного тока в рамке воспользуемся основ­ными положениями, изложенными в § 11.

Применительно к нашему случаю выражение (2) для вращаю­щего момента представится так:

(17)

где Ф — поток, сцепляющийся с рамкой;

I— ток в рамке.

Величина Ф может быть подсчитана как произведение индук­ции В в воздушном зазоре на число витков обмотки рамки и на сумму двух боковых поверхностей, описанных активными сторо­нами подвижной катушки при ее повороте на угол а от нейтраль­ного положения. В соответствии с рис. 9 активными сторонами обмотки рамки будут являться стороны, расположенные в плос­кости, перпендикулярной рисунку. Стороны рамки, находящиеся в плоскости рисунка, при своем движении скользят вдоль силовых линий, не пересекая их, и поэтому не будут участвовать в создании вращающего момента. Следовательно,

где r - радиус рамки;

l - длина рамки;

- угол поворота рамки от нейтрального положения.

Обозначив площадь катушки через s, можем написать

Подставляя это выражение в формулу (17) и дифференцируя его, получим

(18)

Так как противодействующий момент создается пружинками, то можно воспользоваться формулой (2) и для режима установив­шегося отклонения написать

,

откуда

(19)

Как видно из выражения (19), при перемене направления тока в обмотке рамки меняется на обратное и направление отклонения подвижной части.

Для получения отклонения указателя в нужную сторону необ­ходимо при включении прибора в сеть соблюдать указанную на приборе полярность.

Из выражения (19) и определения понятия чувствительности следует, что для магнитоэлектрических приборов

(20)

Из уравнения (20) видно, что чувствительность магнитоэлек­трического прибора не зависит от угла отклонения и постоянна по всей шкале, т. е. магнитоэлектрические приборы имеют равномер­ную шкалу. Это позволяет выпускать их комбинированными и многопредельными. Так, выпускаемый нашей промышленностью вольтамперметр типа М1107 (класса 0,2) имеет 29 пределов измерения: от 45мв до 600в по напряжению и от 0,75 ма до 30 а по току.

Магнитоэлектрические приборы относятся к числу наиболее точных. Они изготовляются вплоть до классов 0,1 и 0,2.Высокая точность этих приборов объясняется рядом причин. Наличие равномерной шкалы уменьшает погрешности градуировки и отсчета. Благодаря сильному собственному магнитному полю (порядка 0,3 тл) влияние посторонних полей на показания приборов весьма незначительно. Внешние электрические поля на работу приборов практически не влияют. Температурные погрешности могут быть скомпенсированы с помощью специальных схем, которые рассмотрены ниже.

Большим достоинством магнитоэлектрических приборов яв­ляется высокая чувствительность или малое собственное потребление мощности. В этом отношении магнитоэлектрические приборы не имеют себе равных. Известны магнитоэлектрические микроамперметры с током полного отклонения 0,1 мка (например, типа М-95, класса 1,5).

Благодаря этим достоинствам магнитоэлектрические приборы могут применяться с различного рода преобразователями перемен­ною тока в постоянный и для измерений в цепях переменного тока.

К недостаткам магнитоэлектрических приборов следует отнести несколько более сложную и дорогую конструкцию, чем, например, у электромагнитных приборов, невысокую перегрузочную способность (при перегрузке обычно перегорают токоподводящие пружинки для создания противодействующего момента) и, самое главное, отмеченную выше возможность применения, при отсутствии преобразователей, лишь для измерений в цепях постоянного тока.

Магнитоэлектрические приборы используются главным образом в качестве амперметров, вольтметров и омметров.