Прилади магнітоелектричної системи
Прилади магнітоелектричної системи застосовують у колах постійного струму для вимірювання струму й напруги; вони мають цілий ряд позитивних якостей: високу чутливість і точність, рівномірність шкали і мале споживання потужності.
Принцип дії ЕВП магнітоелектричної системи заснований на взаємодії магнітного поля, створюваного вимірюваним струмом у рухомій котушці, з магнітним полем постійного магніту, в результаті якої котушка повертається на кут, пропорційний вимірюваному струму. На рис.7.1 показано будову ЕВП магнітоелектричної системи з внутрішньорамковим магнітом. У приладі є постійний магніт 1 і кільцевий магнітопровід 2, виготовлений з магнітом’якої сталі.
Внаслідок нерівномірного магнітного потоку постійного магніту на різних ділянках повітряного зазору створювалося б нерівномірне магнітне поле. Для усунення цього недоліку встановлюють магнітом’які сталеві накладки 3. У повітряному зазорі між магнітом 1 з накладками 3 і магнітопроводом 2 знаходиться рухома котушка 4, виконана у вигляді рамки з ізольованого мідного проводу. Рамку закріплюють на підп'ятниках і вона вільно обертається навколо своєї осі. Спіральна пружина, зв'язана з віссю приладу, при повороті рамки створює протидіючий момент.
При включенні приладу до електричного кола в рамці виникає електричний струм, взаємодія якого з магнітним полем постійного магніту приводить до створення обертового моменту
|
гггт^_ |
|
Рис.7.1 - Будова ЕВП магнітоелектричної системи |
|
|
м0б =кіІ, (7.6)
де І - струм у рамці; k1 - коефіцієнт пропорційності, що залежить від розмірів рамки, числа витків, величини магнітної індукції в повітряному зазорі і системи одиниць вимірювання.
Під дією обертового моменту рамка повертається, спіральні пружинки закручуються й створюють протидіючий момент
. . . (7.7)
де k2 - коефіцієнт, що залежить від пружних властивостей пружини; а - кут закручування пружини (кут повороту рамки).
При рівності обертового й протидіючого моментів, які діють на рамку, настає її рівновага МОБ = МПР, тобто k^I = =k2a, звідки кут повороту рамки зі стрілкою дорівнює а = (k1/k2) І = ЬІ.
З останнього рівняння випливає, що кут повороту стрілки магнітоелектричного приладу прямо пропорційний значенню струму, що проходить через рамку, а шкала приладу є рівномірною.
Прилади даної системи строго полярні і для правильного включення до електричного кола затискачі приладу мають маркування «+» і «-».
Мщ> k2a
7.4.1. Вимірювання постійного струму. Прилади для вимірювання струму називаються амперметрами. До електричного кола амперметр включають послідовно, причому опір приладу повинен бути на багато разів меншим за опір електричного кола.
Для вимірювання струмів, що перевищують граничний струм приладу, використовують шунти. Шунт являє собою опір Rm, включений паралельно вимірювальному приладу. В деяких випадках для зручності вимірювань малих і великих струмів прилад має кілька шунтів. Чим менший опір шунта в порівнянні з внутрішнім опором амперметра, тим менший струм проходить через прилад.
Оскільки в паралельно включених електричних колах падіння напруг рівні між собою, то для шунта й амперметра (рис. 7.2) можна записати наступну рівність: То Ro =ТШRm, звідки Rm = То Ro/Тш.
Внаслідок закону Кірхгофа повний струм у колі дорівнює Т = Т0 + Тш, тоді, підставляючи значення струму Т, визначимо опір шунта Rm = Т0 R0/(T - Т0), де Т0 - струм повного відхилення амперметра, R0 - внутрішній опір амперметра, Т - вимірюваний струм у колі.
|
R0
Рис.7.2 - Схема включення Рис7.3 - Електрична схема амперметра з шунтом вольтметра |
7.4.2. Вимірювання постійної напруги. Прилад для вимірювання напруги називається вольтметром. Вольтметр для вимірювання постійної напруги складається із стрілочного приладу магнітоелектричної системи, послідовно з яким включений додатковий опір (рис. 7.3).
Додатковий опір підбирають так, щоб при граничному значенні вимірюваної напруги стрілка приладу мала граничне відхилення. Величину додаткового опору визначають за формулою
Rд= (Ц/ТО - R0, (7.8)
де Un - граничне значення вимірюваної напруги, Т0 - струм повного відхилення приладу, R0 - внутрішній опір приладу.
При вимірюванні напруги вольтметр підключають паралельно вимірюваній ділянці електричного кола.
