Недостатки:
- сложность и относительно высокая стоимость,
- невысокая перегрузочная способность, обусловленная лёгким перегревом пружин и изменением их свойств,
- температурные влияния на точность измерения,
- пригодность для измерения только в цепях постоянного тока.
Применение. Магнитоэлектрические ИМ используют в амперметрах, вольтметрах, гальванометрах (обычных, баллистических и вибрационных) и омметрах.
Логометры. Логометры - электромеханические приборы, измеряющие отношение двух электрических величин, обычно двух токов: α = f(I1/I2), что позволяет сделать их показания независимыми в известных пределах от напряжения источника питания.
В логометрах вращающий и противодействующий моменты создаются электрическим путем и направлены навстречу друг другу.
На рисунке приведена схема устройства магнитоэлектрического логометра:
Рис. Схема устройства магнитоэлектрического логометра
В поле постоянного магнита помещена подвижная часть, состоящая из двух жестко закрепленных под определенным углом рамок.
Особой формой полюсных наконечников и сердечника, находящегося между ними, искусственно создается в зазоре между ними неравномерное магнитное поле постоянного магнита.
Токи к рамкам подводятся через безмоментные токоподводы, не создающие противодействующего момента.
Логометрические омметры - приборы невысокого класса точности (1,5; 2,5; 4,0).
Погрешность омметра указывается в процентах от длины рабочей шкалы.
Аналогично рассмотренному принципу построения логометрического ИМ магнитоэлектрической системы выпускают логометры электромагнитной, электродинамической, ферродинамической и индукционной систем.
Электромеханические приборы с преобразователями
В соответствии с используемым преобразователем приборы называют выпрямительными, термоэлектрическими, электронными.
Выпрямительные приборы
Представляют собой сочетание выпрямительного преобразователя и магнитоэлектрического ИП.
В качестве преобразователей (выпрямителей) используются полупроводниковые выпрямители (диоды) на основе кремния или германия.
В зависимости от числа применяемых диодов и схемы их включения осуществляется одно- и двухполупериодное выпрямление (преобразование) переменного тока.
Рис. Схемы включения прибора с однополупериодным (а) и двухполупериодным (б) выпрямителями
В цепи однополупериодного выпрямления (рис. а) ток через измеритель (микроамперметр), включенный последовательно с диодом VD1, протекает только в положительный полупериод напряжения U(t).
В отрицательный полупериод ток протекает через диод VD2.
Достоинства:
- высокая чувствительность,
- малое собственное потребление мощности,
- широкий частотный диапазон - возможность работы без частотной компенсации на частотах до 2000 Гц, с частотной компенсацией - до 20 кГц.
Недостатки:
- зависимость показаний от формы кривой измеряемого напряжения,
- необходимость введения частотной и температурной компенсации,
- невысокая точность (1,0; 1,5; 2,5; 4) из-за нелинейности вольтамперных характеристик диодов.
Применение: выпрямительные приборы широко используют в качестве комбинированных приборов для измерения постоянных и переменных токов, напряжений и сопротивлений - ампервольтомметры (авометры).
Эл.мех. св-ва с преобразователями. Термоэлектрические приборы
Представляют собой сочетание магнитоэлектрического механизма с отсчетным устройством и термоэлектрического преобразователя.
Термоэлектрический преобразователь состоит из одной или нескольких термопар и нагревателя, по которому протекает измеряемый ток.
Нагреватель обычно изготовляется из материала с большим удельным сопротивлением (нихром, константан, вольфрам) с допустимой температурой 600 ... 800 °С.
Для термопары подбирают материалы, дающие в паре высокую термо-ЭДС, обладающие устойчивыми термоэлектрическими характеристиками (хромель-копель, медь-копель и др.).
Различают
- контактные термоэлектрические преобразователи, у которых горячий спай термопары 2 приварен к нагревателю 1 (рис. а), и
- бесконтактные термоэлектрические преобразователи (рис. б), у которых нагреватель 1 и горячий спай разделены изолятором 3 (каплей стекла), что уменьшает чувствительность и увеличивает инерционность преобразователя:
Рис. Контактные (а), бесконтактные (б) термопреобразователи и термобатарея (в): 1 - нагреватель; 2 - термопара; 3 - изолятор
Преимуществом же бесконтактных преобразователей является изоляция цепи термопары от нагревателя и возможность создания термобатарей (рис. в).
Под действием теплоты, выделяемой нагревателем, и при разности температур горячего и холодного спаев термопары возникает термо-ЭДС Е, пропорциональная току Ix, протекающему по нагревателю, и измеряемая магнитоэлектрическим ИМ.
Достоинства:
- малое влияние частоты (и формы кривой) переменного тока;
- высокий частотный диапазон (10 Гц...100 МГц);
- диапазоны измерения по току 100 мА...10 А; по напряжению 0,75... 50 В;
- низкое входное сопротивление (200...300 Ом/В).
Недостатки:
- малая перегрузочная способность,
- зависимость показаний от температуры окружающей среды,
- низкая чувствительность,
- большое собственное потребление мощности,
- ограниченный срок работы,
- неравномерная шкала.
Применение: термоэлектрические приборы используются в качестве амперметров, вольтметров, ваттметров.
Компенсаторы постоянного тока (КПТ)
Используются для прямого измерения ЭДС и напряжений, а также косвенного измерения сопротивления, тока и мощности.
Упрощенная принципиальная схема компенсатора с ручным управлением приведена на рисунке:
Рис. Упрощенная принципиальная схема компенсатора постоянного тока
На этой схеме можно выделить три контура:
1) контур I нормального элемента, в который входят нормальный элемент EN, образцовое сопротивление RN и нуль-индикатор, в качестве которого используется гальванометр Г;
2) контур II - рабочий, который содержит вспомогательный источник питания компенсатора Ек (до 2В), реостат для установки рабочего тока Rрег, магазин сопротивлений Rк и сопротивление RN;
3) контур III - измерительный, состоит из источника измеряемого напряжения Uх, нуль-индикатора и магазина сопротивлений Rк.
У всех компенсаторов декады сопротивлений Rрег, RN, Rк и переключатель П находятся внутри корпуса прибора, ручки рычажных переключателей декад Rрег, Rк располагаются на панели прибора.
Источник питания компенсатора Ек, нормальный элемент ЕN, нуль-индикатор могут быть встроенными или подключаться снаружи к соответствующим зажимам.
Компенсаторы используют также для точных косвенных измерений токов и сопротивлений.