Приборы электромагнитной системы.

Приборы электромагнитной системы предназначаются для измерения напряжения и силы тока в цепях постоянного и переменного тока.

Принцип действия и устройство. Работа приборов электромагнитной системы основана на воздействии магнитного поля, создаваемого измеряемым током при прохождении его по обмотке неподвижной рабочей катушки, на подвижную часть того или иного устройства, сделанного из мягкой стали или специального сплава и укрепленного на одной оси со стрелкой прибора.

Одна из наиболее часто встречающихся конструкций изображена на рис.2.2.

Измеряемый ток проходит по обмотке катушки (1), выполненной таким образом, что магнитное поле образуется в узкой щели. Подвижный элемент - стальной сердечник (2), имеющий форму лепестка, эксцентрично закрепленный на оси (7), может входить в просвет катушки, поворачиваясь вокруг оси. Сила, с которой сердечник втягивается в катушку, а следовательно, и обусловленный ею вращающий момент пропорциональны квадрату тока в катушке. Противодействующий момент, создаваемый спиральной пружиной, и уравновешивающий вращающий момент, пропорционален углу поворота лепестка. В связи с этим угол поворота стрелки (3) находится в квадратичной зависимости от тока, шкала прибора оказывается неравномерной.

Для успокоения подвижной части прибора обычно применяют воздушный демпфер. Он состоит из изогнутого цилиндра (4) и поршня (5) , связанного с осью. Сопротивление воздуха, оказываемое перемещению поршня в цилиндре, обеспечивает быструю остановку стрелки на определенном делении шкалы.

Рис.2.2. Схема устройства прибора электромагнитной системы.

Для ослабления влияния посторонних магнитных полей в некоторых приборах (рис.2.3) применяют две катушки (1 и 2) и два сердечника, установленные на общей оси и создающие действующие в одну сторону вращающие моменты (М_вр1 + М_вр2 = М_вр.рез.).

Катушки расположены так, что их магнитные потоки (Ф₁ и Ф₂) направлены в противоположные стороны. Постороннее магнитное поле Ф_вн ослабляет поток Ф₁, уменьшая вращающий момент М_вр1 и одновременно усиливает поток Ф₂, увеличивая вращающий момент М_вр2. В результате общий вращающий момент М_вр остается неизменным и зависит только от измеряемого тока. Приборы такой конструкции называются астатическими.

Для уменьшения погрешности измерений, вносимой посторонними магнитными полями, некоторые приборы экранируют, помещая их в стальные корпуса.

Достоинства приборов: простота конструкции, пригодность для измерения в цепях постоянного и переменного тока, надежность в эксплуатации, высокая устойчивость при перегрузках.

Недостатки приборов: относительно низкая точность измеряемой величины; чувствительность к внешним магнитным полям, вносящим значительную погрешность в измерения; неравномерность шкал; непригодность для измерения малых токов и низких напряжений.

Рис.2.3. Схема устройства астатического прибора.

Приборы электродинамической системы.

Электродинамические измерительные приборы предназначаются в основном для измерения мощности и напряжения в цепях постоянного и переменного тока.

В измерительных приборах этой системы различают две разновидности: приборы без стали в измерительном механизме носят название электродинамических, а приборы со сталью - ферродинамических. Принцип их действия совершенно одинаков.

Принцип действия и устройство. Действие приборов электродинамической системы основано на взаимодействии двух магнитных потоков, создаваемых током, протекающим по обмотке подвижной катушки, и током, проходящим по неподвижной катушке. Если включить обмотки прибора так, чтобы ток в одной из них был пропорционален напряжению, а ток в другой обмотке был равен или пропорционален силе тока в приемнике, то показания такого прибора будут пропорциональны мощности потребителя.

Устройство электродинамического прибора показано на рис.2.4. Прибор состоит из двух катушек - неподвижной (1) и подвижной (2). Подвижная катушка укреплена на оси и расположена внутри неподвижной катушки. На этой же оси подвижной катушки укреплена указательная стрелка (3) и спиральные пружинки (4), через которые подводится ток к катушке (2). Эти пружинки одновременно создают противодействующий момент.

При прохождении тока по обмотке подвижной и неподвижной катушек, в результате взаимодействия возникающих при этом магнитных полей, подвижная катушка расположится так, что направление ее магнитного поля совпадет с направлением магнитного поля неподвижной катушки (Ф₁).

Угол поворота подвижной катушки зависит от величины протекающего тока (₁ и ₂) и противодействующего момента спиральных пружинок, величина которого зависит от угла поворота. Когда вращающий момент подвижной катушки (F_эм) будет равен противодействующему моменту спиральных пружинок, подвижная катушка остановится в определенном положении, а жестко скрепленная с ней стрелка укажет значение измеряемой величины на шкале.

Для успокоения подвижной части прибора служит воздушный успокоитель (5), идентичный демпферу приборов электромагнитной системы, или успокоитель с постоянным магнитом.

Рис.2.4. Схема устройства прибора электродинамической системы

Достоинства приборов: пригодность для измерения в цепях постоянного и переменного тока, высокий класс точности (0,1 и 0,2).

Недостатки приборов: влияние посторонних магнитных полей на точность измерений, сравнительно небольшая чувствительность, чувствительность к перегрузкам.