Приборы для измерения тока и напряжения
1. Приборы магнитоэлектрической системы применяют в цепях постоянного тока для измерения тока и напряжения; они имеют целый ряд достоинств: высокую чувствительность и точность, равномерность шкалы и малое потребление мощности.
Прибор магнитоэлектрической системы с внутрирамочным магнитом (рис. 1) имеет постоянный магнит 1 и кольцевой магнитопровод 2, изготовленный из магнитомягкой стали.
В силу неравномерного магнитного потока постоянного магнита на различных участках воздушного зазора создается неравномерное магнитное поле. Для устранения этого недостатка устанавливают магнитомягкие стальные накладки 3, позволяющие создать равномерное радиальное магнитное поле.
Рис.1. Прибор магнитоэлектрической системы
В воздушном зазоре между магнитом 1 с накладками 3 и магнитопроводом 2 находится подвижная катушка 4, выполненная в виде рамки из изолированного медного провода. Рамку закрепляют на подпятниках, и она свободно вращается относительно своей оси. Спиральная пружина, связанная с осью прибора, при повороте рамки создает противодействующий момент.
При включении прибора в электрическую цепь в рамке возникает электрический ток. Взаимодействие тока в рамке с магнитным полем постоянного магнита приводит к созданию вращающего момента рамки, пропорционального току. Под действием вращающего момента рамка поворачивается, спиральные пружинки начинают закручиваться и создавать противодействующий момент. При равенстве вращающего и противодействующих моментов, действующих на рамку, наступает ее равновесие.
Приборы данной системы строго полярные и для правильного включения в электрическую цепь зажимы прибора имеют маркировку «+» и «–».
Измерение постоянного тока. Приборы для измерений тока называются амперметрами. В электрическую цепь амперметр включают последовательно, причем сопротивление прибора должно быть во много раз меньше сопротивления электрической цепи.
Для измерения токов, превышающих предельный ток прибора, используются шунты. Шунт представляет собой сопротивление Rш (рис. 2), включенное параллельно измерительному прибору. В некоторых случаях для удобства измерений малых и больших токов прибор имеет несколько шунтов. Чем меньше сопротивление шунта по сравнению с внутренним сопротивлением амперметра, тем меньший ток проходит через прибор.
Рис. 2. Схема включения Рис. 3. Электрическая схема вольтметра
амперметра с шунтом
Измерение постоянного напряжения. Прибор для измерения напряжения называется вольтметром. Вольтметр для измерения постоянного напряжения состоит из стрелочного прибора магнитоэлектрической системы, последовательно с которым включено добавочное сопротивление (рис. 3).
При измерении напряжения вольтметр подключается параллельно измеряемому участку электрической цепи.
2. Приборы электромагнитной системы широко применяют в цепях постоянного и переменного тока. Преимуществами приборов электромагнитной системы являются простота конструкции, надежность и устойчивость к перегрузкам.
Рис. 4. Измерительный механизм электромагнитной системы
Измерительный механизм электромагнитной системы с круглой катушкой показан на рис. 4. Внутри катушки 2 с экраном 1 установлены два ферромагнитных секторных сердечника: подвижный 3, укрепленный на оси, и неподвижный 4.
При протекании по катушке 2 измеряемого тока сердечники 3, 4 намагничиваются одноименно и поэтому отталкиваются друг от друга. Вследствие этого создается вращающий момент и указательная стрелка прибора отклоняется на определенный угол.
Противодействующий момент создается пружиной 5. Магнитоиндуктивный успокоитель прибора имеет подвижный алюминиевый сектор 6 и постоянные магниты 7.