Умовне позначення принципу дії приладів

Назва системи та перетворювача	Умовне позначення
	Вимірювальний механізм з механічним створенням МПР	Логометричний вимірювальний механізм
Магнітоелектричний пристрій з рухомою рамкою
Електромагнітна система
Електродинамічна система
Феродинамічна система
Індукційна система
Магнітоелектрична система з випрямлячем
Електростатична система
Вібраційна система
Термоелектрична з контактним термоперетворювачем
Термоелектрична з ізольованим термоперетворювачем

Лекція 2 конструкція та принцип дії електровимірювальних приладів

2.1. Прилади магнітоелектричної системи

Схематично конструкцію вимірювального вузла приладу магнітоелектричної системи показано на рис. 2.1. Магнітопровід приладу складається з постійного магніту та циліндричного стального нерухомого осердя 2, яке знаходиться всередині обертової прямокутної алюмінієвої рамки 3. Обертальний момент у приладах магнітоелектричної системи створюється взаємодією вимірюваного постійного струму у рухомій котушці 4, виконаній з тонкого ізольованого проводу, намотаного на алюмінієву рамку 3 з полем постійного магніту 1. До осі каркасу закріплено стрілку-показник 5 приладу. Вимірюваний струм підводять за допомогою нерухомих провідників до пружин або розтягів механічного вузла приладу (рис. 1.1), а до них під'єднують юнці обмотки котушки 4.

Завдяки наявності нерухомого сталевого осердя 3, повітряний проміжок у магнітопроводі невеликий, що дає змогу отримати у ньому досить велику індукцію магнітного поля порядку 0,2-0,3 Тл. Якщо прийняти, що магнітне поле у повітряному проміжку між полюсами магніту 1 та осердям 2 рівномірне, то згідно з законом Ампера при проті­канні у котушці постійного струму на кожний провідник діє сила:

(2.1)

Тут В - магнітна індукція у повітряному проміжку, l — довжина провідника у повітряному проміжку, I - струм у провіднику котушки. Сила, що діятиме на всі провідники з однієї сторони котушки, складеної з w витків:

Рис. 2.1. Конструкція вимірювального вузла приладу

Позначивши ширину котушки як b, можна записати вираз для обертального моменту, що його розвиває котушка із струмом I:

,

(2.2)

де - конструктивна стала приладу.

Протидіючий момент пружин або розтягів М_ПР, пропорційний куту а повороту котушки М_ПР=С_Ж* (С_Ж - коефіцієнт пропорційності, залежний від жорсткості пружин або розтягів) врівноважує обертальний момент котушки:

.

Звідси:

(2.3)

Чутливість приладу S=d/di, тому з (2.3):

,

(2.4)

де К - конструктивний незмінний коефіцієнт.

Отже, чутливість магнітоелектричного приладу - величина незмінна. Завдяки цьому магнітоелектричні прилади мають зручну лінійну шкалу, а завдяки великому значенню магнітної індукції - і велику чутливість.

Через вимірювальну котушку приладу можна звичайно пропускати струм не більший, як 100-300 мА, оскільки при більших струмах відбувається недопустимий нагрів провідників котушки. Для обмеження струму у котушці в амперметрах використовують шунти, а у вольтметрах - додаткові резистори. Шунти - це прецизійні резистори з малим опором, які вмикають паралельно з вимірювальною котушкою приладу, так що через котушку тече лише частина струму. Додаткові резистори високоомні, їх вмикають послідовно з котушками вольтметрів.

Напрям обертального моменту котушки вимірювального механізму магнітоелектричного приладу залежить від напрямку струму в котушці. Тому при протіканні в котушці змінного струму середнє значення сил, що діють на провідники котушки, дорівнює нулю. Прилад даватиме нульовий відлік навіть при великих струмах у його котушці. Тому магнітоелектричні прилади можна використовувати лише у колах постійного струму. В колах пульсуючого струму магнітоелектричні прилади показують середнє значення вимірюваного струму або напруги.

Для вимірювань у колах змінного струму магнітоелектричні прилади оснащують випрямними або термоелектричними перетворювачами. Випрямні прилади являють собою поєднання магнітоелектричного приладу з напівпровідниковим випрямлячем, вбудованим до приладу. Випрямляч перетворює змінний вимірюваний струм у пуль­суючий струм незмінного напрямку. Термоелектричні перетворювачі складають з однієї або декількох з'єднаних послідовно термопар та електронагрівача, температура якого залежить від квадрату дійового значення струму, що у ньому протікає. Магнітоелектричний прилад власне вимірює ЕРС термопар.