6. Магнитоэлектрические приборы.

Магнитоэлектрический прибор - измерительный, прибор непосредственной оценки для измерения силы электрического тока, напряжения или количества электричества в цепях постоянного тока. Подвижная часть измерительного механизма магнитоэлектрического прибора перемещается вследствие взаимодействия магнитного поля постоянного магнита и проводника с током. Наиболее распространены магнитоэлектрического прибора с подвижной рамкой, расположенной в поле постоянного магнита (рис.). При протекании по виткам рамки тока возникают силы, образующие вращающий момент. Ток к рамке подводится через пружинки или растяжки, создающие противодействующий вращающий механический момент. Под действием обоих моментов рамка перемещается на угол, пропорциональный силе тока в рамке. Для расширения пределов измерений по току и по напряжению к рамке подключают шунтирующие и добавочные сопротивления, подключаемые извне или встроенные. Существуют магнитоэлектрические приборы, у которых постоянный магнит помещен внутри подвижной катушки, а также магнитоэлектрические приборы с подвижным магнитом, укрепленным на оси внутри неподвижной катушки. Применяются также магнитоэлектрические логометры.

Отличительные особенности магнитоэлектрических приборов - равномерная шкала, хорошее успокоение, высокие точность и чувствительность, малое потребление мощности; они чувствительны к перегрузкам, к механическим сотрясениям и ударам и мало чувствительны к влияниям внешних магнитных полей и окружающей температуры.

Схема устройства магнитоэлектрического прибора: 1 - постоянный магнит; 2 - магнитопровод; 3 - полюсные наконечники; 4 - подвижная рамка; 5 - сердечник; 6 - магнитный шунт для регулировки чувствительности прибора; 7 - растяжки; 8 - опоры; 9 - стрелка-указатель.

К достоинствам приборов магнито­электрической системы относятся: вы­сокая точность, малое собственное по­требление мощности, равномерность шкалы, независимость показаний от влияния внешних магнитных полей; а к недостаткам - непригодность для непосредственного измерения пе­ременного тока, сравнительно высокая стоимость и чувствитель­ность к перегрузкам.

7. Электромагнитные приборы.

Электромагнитные приборы действуют по принципу перемещения подвижного сердечника из ферромагнитного материала под влиянием магнитного поля неподвижной катушки. Сердечник укреплен на одной оси со стрелкой указателя (см. рис. 5.1). Лепесток 2 из ферромагнитного материала (мягкой стали или специального сплава) эксцентрично насаженный на ось со стрелкой, втягивается магнитным полем неподвижной катушки 1, которое образуется током, проходящим по ее обмотке.

Рис. 5.1

Вращающий момент в электромагнитных приборах может быть определен исходя из измерения энергии магнитного поля катушки прибора при изменении в ней тока и ее индуктивности при перемещении сердечника. Как известно, энергия магнитного поля

а потенциальная энергия упругодеформированной пружины, обусловленная поворотом сердечника на угол ,

При вращении сердечника, а, следовательно, и оси

откуда

В режиме установившегося отклонения при создании противодействующего момента пружиной , т.е. с учетом того, что , получим

откуда

Из полученного выражения видно, что знак угла отклонения стрелки прибора не зависит направления тока в катушке. Следовательно, приборы пригодны для измерения в цепях постоянного и переменного токов. В цепи переменного тока они измеряют действующее значение тока или напряжения.