Приборы магнитоэлектрической системы

Предназначены для измерения силы тока и напряжения в цепях постоянного тока. Принцип действия приборов магнитоэлектрической системы (рис. 1.2.) основан на взаимодействии магнитного поля постоянного магнита 2 с магнитным полем лёгкой подвижной рамки 3, по которой протекает измеряемый ток. В результате этого взаимодействия возникает вращающий момент М₁, под действием которого подвижная часть прибора вместе со стрелкой 1 поворачивается вокруг своей оси 6

(1.7)

Противодействующий момент создаётся закручивающимися спиральными пружинами 7, причём

(1.8)

где  − угол поворота при закручивании пружины. Вращающий момент М₁ уравновешивается вращающим моментом М₂ закручивающихся спиральных пружин, и при достижении равновесия

(1.9)

Отсюда видно, что зависимость угла поворота рамки от значения тока может иметь линейный характер

(1.10)

если коэффициент k не зависит от угла поворота. Для закручивающихся спиральных пружин k₂ не зависит от угла поворота, следовательно, необходимо обеспечить только постоянство k₁. Независимым от угла поворота k₁ будет только при движении рамки с током в радиальном магнитном поле, при взаимной перпендикулярности вектора индукции и нормали к поверхности плоской рамки (рис. 1.2. б). Необходимую конфигурацию магнитного поля по траектории движения рамки с током задают с помощью магнитопровода, расположенного между полюсами постоянного магнита, состоящего из ферромагнитных наполюсников и цилиндра, как указано на рис. 1.2. б.

Приборы электромагнитной системы.

Предназначены для измерения силы тока и напряжения в цепях переменного и постоянного токов. Принцип действия приборов электромагнитной системы основан на взаимодействии магнитного поля катушки 3 (рис. 1.3.), по которой протекает измеряемый ток, и эксцентричного укреплённого на оси железного сердечника 4, являющегося подвижной частью прибора. Под действием магнитного поля катушки сердечник, стремясь расположиться так, чтобы его пересекало возможно большее число силовых линий, втягивается в катушку и поворачивается по мере увеличения в ней силы тока. Противодействующий момент создаётся спиральной пружиной 1. Приборы электромагнитной системы снабжены воздушным успокоителем, представляющим собой камеру 6, в которой перемещается алюминиевый поршенёк 7 (демпфер). При повороте сердечника поршенёк встречает сопротивление воздуха, вследствие чего колебания подвижной части быстро затухают.

Д емпфирующее устройство может быть также основано на взаимодействии токов Фуко, возникающих в сердечнике, связанном с осью прибора 5, при его перемещении в магнитном поле вспомогательного постоянного магнита.

Магнитное поле катушки пропорционально измеряемому току. Намагничивание железного сердечника также возрастает с увеличением тока. Поэтому можно сказать, что вращающий момент пропорционален квадрату тока:

(1.11)

Противодействующий момент , создаваемый спиральной пружиной 1, пропорционален углу поворота подвижной части прибора:

(1.12)

При равновесии , откуда

(1.13)

Для измерения параметров переменного тока важно то, что показания прибора не зависят от направления тока в катушке (I²), но, при этом, шкала приборов электромагнитной системы нелинейная. Подбором формы сердечника удаётся в основном диапазоне измерений приблизить шкалу к линейной. Однако, диапазон, соответствующий малым значениям тока в катушке, как правило, выпадает из области измерений и на шкале ограничивается чёрной точкой (рис. 1.1. б).

Приборы электромагнитной системы просты по конструкции и недороги. Точность этих приборов зависит от внешнего магнитного поля, частоты измеряемого переменного тока и т.д. Следует отметить, что точность приборов электромагнитной системы, по сравнению с приборами других систем невелика.