Лабораторная работа №3 Поверка Логометров

Цель работы: Изучить принцип работы и конструкцию логометров, научиться проводить их поверку.

1. Краткие теоретические сведения

Логометры являются электроизмерительными приборами магнитоэлектрической системы, предназначенными для измерения соотношения двух токов. Наибольшее распространение логометры получили в качестве вторичных приборов для измерения температуры в комплекте с термометрами сопротивления стандартных градуировок.

Н а рис.1 показана упрощенная принципиальная схема логометра.

1 – рамки

2 – постоянный магнит

3 – сердечник

Рис.1. Принципиальная схема логометра.

Подвижная система логометра состоит из двух скрещенных под острым углом и жестко связанных между собой рамок. На схеме сопротивления рамок обозначены R_p и R_p’’. Обычно рамки имеют одинаковое число витков и потому R_p = R_p’’.

Магнитная система логометра подобна магнитной системе пирометрического вольтметра и отличается от нее только формой воздушного зазора: в логометре воздушный зазор увеличивается от центра полюсных башмаков к их краям. Благодаря этому магнитная индукция уменьшается от центра к краям примерно по квадратичному закону. Подвод тока к рамкам производится через спиральные пружины с малым противодействующим моментом. Эти же пружины обеспечивают возврат стрелки в исходное положение при отключении источника питания.

Рамки получают питание от общего источника с напряжением Е. в цепь первой рамки включено постоянное сопротивление R1, а в цепь второй – постоянное сопротивление R2 и термометр сопротивления R_t. Сопротивления соеденительных проводов - R_пр. Через рамки логометра протекают токи I ₁ и I ₂, по величине обратно пропорциональные сопротивлениям цепей, образующие свои магнитные поля. Взаимодействие последних с полем основного магнита создает ращение моменты М₁ и М₂, действующие на скрещенные рамки в противоположных направлениях.

Если сопротивления цепей одинаковы, т.е.

Rp + Rпр = Rp’’ + Rt + Rпр

(1)

то

I1 = I2

(2)

Тогда при симметрическом расположении рамок R_p и R_p’’ относительно полюсных наконечников вращающие моменты М₁ и М₂ будут равны. В этом положении при определенном значении R_t подвижная часть логометра находится в состоянии равновесия, и стрелка прибора устанавливается в середине шкалы.

При повышении измеряемой температуры сопротивление R_t увеличивается, ток I₂ уменьшается, значит момент М₂ уменьшается.

Под влиянием появившейся разности вращающих моментов подвижная часть логометра начнет поворачиваться в сторону действия большего момента до тех пор, пока не наступит новое состояние равновесия, которое возникнет благодаря тому, что рамка R_p с большей силой тока входит в расширяющуюся область воздушного зазора, т.е. в область более слабого магнитного поля, вызывая тем самым уменьшение момента М₁. Одновременно с этим рамка R_p с меньшей силой тока входит в сужающуюся часть воздушного зазора, т.е. в более сильное магнитное поля, что ведет к увеличению момента М₂. В новом состоянии равновесия М₁ и М₂ равны.

Вращающий момент, действующий на рамку при протекании по ней тока, равен

М1 = L1 ∙ b1 ∙ n1 ∙ B1 ∙ I1

(3)

М2 = L2 ∙ b2 ∙ n2 ∙ B2 ∙ I2

(4)

Геометрические размеры и число витков обеих рамок одинаковы:

L1 ∙ b1 ∙ n1= L2 ∙ b2 ∙ n2

(5)

поэтому

B1 ∙ I1= B2 ∙ I2

(6)

Или

B1/ B2 = I2 / I1

(7)

Отношение магнитных индукций B₁/B₂ есть функция угла поворота подвижной части, зависящая от формы полюсных наконечников и сердечников. Поэтому:

(8)

При напряжении U источника питания получим:

(9)

(10)

(11)

Так как сопротивление R_p , R_p’’ , R_пр, - постоянны, то

(12)

Следовательно, угол отклонения стрелки логометра зависит только от величины сопротивления R_t , определяемого температурой, и не зависит от ЭДС источника питания.

Однако, практически для логометров отклонение напряжения источника питания от нормы допускается в пределах , так как при очень малом напряжении возрастает влияние упругости проводников, подводящих ток к рамкам, и сил трения при перемещении подвижной части, а при слишком большом – происходит нагрев токов обмотки и рамок прибора, вызывающий изменение отношения токов в параллельных цепях логометра и, следовательно, увеличение погрешности.

Ток к рамкам подводится с помощью трех очень тонких спиральных волосков, создающих при повороте подвижной части ничтожный противодействующий упругий момент.