2.4. Приборы магнитоэлектрической системы

В магнитоэлектрических измерительных приборах перемещение подвижной части вызывается силами взаимодействия поля постоянного магнита и магнитного поля тока, проходящего по катушке.

Следует отметить достоинства магнитоэлектрических приборов:

1)высокая точность;

2)линейность преобразования (линейная шкала);

3)малая потребляемая мощность.

Измерительный преобразователь (рис. 2.1, а)состоит из неподвижной магнитной цепи и подвижной части. Магнитная цепь образуется постоянным магнитом NSс полюсными башмаками 1, стального цилиндра 6.В зазоре между цилиндром и полюсными башмаками образуется однородное радиальное магнитное поле. Подвижная часть измерительного механизма включает, прежде всего, рамку 7, состоящую из легкого прямоугольного алюминиевого каркаса с наложенной на него обмоткой из медной или алюминиевой проволоки изmвитков.

В результате взаимодействия магнитного поля тока, проходящего по обмотке рамки и магнитного поля, в зазоре магнитопровода возникают силы F, действующие на рамку

F = J B e m.

Вращающий момент, созданный этими силами, вызывает поворот подвижной части. Его величина равна

М= 2Fb/2 = J B e b m = J B S m,

где J -- ток в рамке,

B -- магнитная индукция в зазоре,

e -- активная длина одной стороны рамки,

b -- ширина рамки,

S = be - -активная площадь рамки.

Установившееся положение подвижной части определяется равенством вращающегося и противодействующего моментов

J B S m = E a ,

где Е --удельный противодействующий момент пружин, величина для данного прибора постоянная. Угол поворота подвижной части определяется при этом :

α

(17а)

)

= J B S m/E = J (17а)

откуда видно, что угол поворота подвижной части пропорционален току и, следовательно, прибор имеет пропорциональную линейную равномерную шкалу ( -- чувствительность прибора).

Устройство измерительных механизмов магнитоэлектрической системы весьма разнообразно. Кроме рассмотренного механизма с подвижной катушкой, широкое распространение получили магнитоэлектрические механизмы с внутрирамочным магнитом (в котором неподвижный постоянный магнит укрепляется внутри рамки) и с подвижным магнитом (рис. 2.1, б, в). Измерительные механизмы без механического противодействующего момента, угол поворота рамки которых зависит от отношения токов, называются логометрами. В этих приборах используются две рамки, укрепленные на одной оси. Ток к рамкам подводят при помощи безмоментных ленточек. При отсутствии вращающих моментов подвижная часть находится в положении безразличного равновесия.

Основная погрешность магнитоэлектрических приборов обусловлена трением в опорах, неточностями градуировки шкалы, несовершенством сборки измерительного механизма. Все эти погрешности могут быть сведены к очень незначительной величине и приборы этой системы считаются наиболее точными (класса точности 0,1 и 0,2). Влияние внешних магнитных полей на измерительный механизм невелико. Изменение температуры окружающей среды приводит к погрешностям, которые обусловлены изменением сопротивления катушки, магнитного потока постоянного магнита и удельного противодействующего момента пружины.

Приборы магнитоэлектрической системы могут быть использованы в качестве амперметров, вольтметров и омметров. Для измерения напряжений применяют милли либо микроамперметры с добавочным сопротивлением для установлений необходимого значения тока в измерительном механизме.

Рис 2.1 . а -- устройство электромагнитных механизмов

Рис. 2.1. б, в -- с подвижной катушкой и подвижным магнитом