1.3.2.1 Логометры
Многие электрические величины, например, сопротивление, емкость, индуктивность, частота и т.п. (пассивные величины) сами по себе не являются носителями электроэнергии и для измерения они должны быть предварительно преобразованы в какую – либо электрическую величину, обычно в ток. Такое преобразование осуществляется с помощью специальных схем (измерительной цепи, питаемой от внешнего источника.)
Для того чтобы показания измерительного устройства, измеряющего пассивную величину, зависели бы только от этой величины и не зависели от напряжения источника питания, в таких измерительных схемах применяются логометры – механизмы, измеряющие отношение двух величин, обычно токов. Иными словами показания логометра определяются не абсолютным значением подведенных к нему электрических величин, а только их отношением, что позволяет сделать показания независимыми в известных пределах от напряжения источника питания.
Поскольку логометр измеряет отношение двух величин, его механизм состоит из двух элементов, на каждый из которых действует одна из электрических величин, образующих измеряемое соотношение. Подвижные части элементов жестко соединены между собой и снабжены одним указателем. Вращающие моменты, создаваемые обоими элементами, направлены навстречу друг другу, причем по мере поворота подвижной части оба момента меняются, например, один из моментов уменьшается, а другой увеличивается (или остается постоянным). Равновесие наступает при равенстве обоих моментов.
По аналогии с обычными механизмами, момент, стремящийся повернуть подвижную часть в положительном направлении (по часовой стрелке), будем называть вращающим, тогда другой момент, создаваемый такой же электрической величиной, будет противодействующим. При отсутствии токов на подвижную часть не действуют никакие моменты, и она занимает любое случайное положение.
В качестве примера на рисунке 1.11 показано устройство одной из конструкций логометра магнитоэлектрической системы. В магнитном поле постоянного магнита вокруг сердечника 1 из магнитомягкого материала может поворачиваться подвижная часть из двух жестко скрепленных рамок 2 и 3 по которым проходят токи J1 и J2. В рамках возникают направленные навстречу вращающие моменты M1 и M2 и подвижная часть занимает положение равновесия, соответствующее условию M1=M2.
Для устройства логометра могут быть использованы механизмы любой из систем, входящих в электромеханическую группу, однако наибольшее распространение получили логометры: магнитоэлектрические, электродинамические, ферродинамические.
В логометре вращающие моменты создаются действующими величинами токов J1 и J2 и могут быть выражены:
При равновесии
,
,
откуда
или
.
Как было показано выше, логометры в сочетании с измерительной целью находят применение для измерения многих электрических и неэлектрических величин. Шкала логометра обычно градуируется непосредственно в единицах измеряемой величины.
Магнитоэлектрические логометры находят широкое применение для измерения сопротивления – омметрах и мегомметрах, в выпрямительных частотомерах и в устройствах для измерения неэлектрических величин (температуры, давления, уровня жидкости и др.), в которых находят применение преобразователи измеряемой величины в сопротивление.