Аналоговые измерительные приборы делят на две группы: при­ боры непосредственного оценивания и приборы сравнения (приборы уравновешивающего преобразования). К первой группе относятся магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические, электростатистические и индукционные приборы, ко второй — изме­ рительные мосты и компенсаторы (потенциометры).

Отличительные признаки приборов (принцип действия, род то­

ка и др.) наносят	на шкалы	или	корпус в виде условных обоз­
начений (см. табл.	3 прил.);	на	шкалы приборов наносятся:

класс точности; условное обозначение степени защищенности от магнитных и электрических полей; год выпуска и заводской номер; номер стандарта на данную группу приборов; товарный знак заво­ да-поставщика, заводское обозначение прибора.

Магнитоэлектрические приборы

Работа приборов основана на взаимодействии магнитного поля постоянного магнита 5 (рис. 23) и магнитного поля проводника тока, выполняемого обычно в виде рамки /. Различают приборы с подвиж­ ной рамкой и подвижным магнитом. Приборы с подвижной рамкой получили большее распространение.

Магнитная цепь прибора образуется постоянным магнитом 5 и стальным цилиндрическим сердечником 6. В зазоре между сердеч­ ником и полюсным наконечниками магнита создается однородное радиальное магнитное поле. Постоянный магнит изготовляют из вы­ сококачественных никельалюминиевокобальтовых сталей, что по-

ш

а)

Рис. 23. Схема работы магнитоэлектрического прибора:

а — измерительны!*! м е хан и зм ; б — располож ение рам ки а магнитном поле

зволяет получить в зазоре большую магнитную индукцию. Магнит­ ная индукция постоянна в любой точке воздушного зазора (шири­ ной 1 2 мм), где и размещается прямоугольная рамка /, выпол­ ненная из медного или алюминиевого изолированного провода диа­ метром 0,03 ...0,2 мм, намотанного на алюминиевый каркас (выпус­ каются приборы и с бескаркасной рамкой). Рамка крепится к под­ вижной оси 2, на которой укреплены концы спиральных пружинок 4, предназначенных для создания противодействующего момента, и стрелочный указатель 3. В приборах с каркасной рамкой момент ус­ покоения создается за счет взаимодействия вихревых токов, возни­ кающих в цепи обмотки рамки, с магнитным полем магнита. Ток к рамке подводится при помощи пружинок 4.

При протекании по обмотке рамки тока возникают силы, создаю­ щие вращающий момент, который определяется запасом энергии магнитного поля И?а и углом поворота рамки а

MMV^dW jda^d(< t> J)dat

(48)

где Ф = Вашрам2/г — магнитный поток постоянного магнита, сцепляющийся с рамкой (В — магнитная индукция в воздушном зазоре; дорам— число витков рамки); / — сила тока в обмотке рамки.

Подставив значение потока в выражение (48), после дифференци­ рования получим

^вр ^'SpaM ^рам Л

(49)

где 5 рам = 21г— активная площадь рамки.

При равенстве М вр	и М ар на основании выражений (49) и (2)
можно определить угол	поворота подвижной части (показания при-

бора)

* = BSpaMwf,aMI/m	(50)
или
а = SI,	(51)

где-S = BS рамдорам//л — чувствительность прибора.

Из выражения (51) следует, что при перемене направления тока в рамке меняется на обратное и направление отклонения подвижной

Ярам Ян

О)

Рис. 24. Схемы приборов:

а и б —•ам перм етр ов; в — в о л ь тм е тр о в

Рис. 25. Схемы омметров

части. Для получения от­ клонения указателя в нуж­ ную сторону необходимо при включении прибора в сеть соблюдать указанную на приборе полярность. Поэтому магнитоэлектри­ ческие приборы предназна­ чены для измерения только в цепях постоянного тока (при использовании приборов в цепях переменного

тока применяют выпрямители).

Выражение (51) называют уравнением шкалы прибора— угол поворота указателя пропорционален силе тока, т. е. приборы име­ ют равномерную шкалу.

Благодаря сильному собственному магнитному полю магнито­ электрические приборы обладают высокой чувствительностью и точ­ ностью (класс точности достигает 0,05). Они характеризуются малым потреблением мощности (порядка 10" 1Вт) и слабой чувствительно­ стью к внешним магнитным полям. К недостаткам приборов следует отнести возможность их использования лишь для измерений в цепях постоянного тока.

Амперметры магнитоэлектрической системы выпускают с пределами измерений 10~10 104А; вольтметры — 10“9 10е В.

При измерении силы тока до 50 мА амперметр (Ярам) включают последовательно с нагрузкой (Ян) (рис. 24, а); при измерении боль­ ших сил тока рамку совместно с добавочным резистором (Ярам + Я Д)

— параллельно шунту (Я ш) нагрузки (рис. 24, б), у вольтметров— параллельно нагрузке (рис. 24, в).

На рис. 25 приведены схемы омметров магнитоэлектрической си­ стемы. В схемах последовательного соединения измеряемого сопро­ тивления Я х с рамкой прибора (рис. 25, а) отклонение указателя является не только функцией R x, но и значения ЭДС источника пи­ тания G. Для исключения влияния ЭДС и ее стабилизации в оммет­ рах предусмотрено устройство (реостат Я и переключатель SA), с помощью которого указатель устанавливают на нулевую отметку перемещением ползунка реостата при замкнутом ключе SA.

В омметрах с логометрической схемой (рис. 25, б) показания не зависят от значения ЭДС источника питания.

Для измерения малых постоянных токов и напряжений приме­ няются гальванометры, строящиеся на базе высокочувствительных измерительных механизмов с легкой бескаркасной рамкой, закреп­ ленной на растяжках или подвесах. Классы точности магнитоэлект­

рических приборов лежат в диапазоне 0,05

2,5.

Электромагнитные приборы

Принцип действия приборов основан на взаимодействии магнит­ ного поля неподвижной катушки измеряемого тока и подвижного ферромагнитного (обычно пермаллоевого) сердечника. Наибольшее распространение получили приборы с плоской и круглой катушками.

На рис. 26 показан измерительный механизм прибора с плоской катушкой. Катушка 1 наматывается медным проводом и имеет воз­ душный зазор, в который может входить эксцентрично укреплен­ ный на оси 4 сердечник 2. Ток, проходя по катушке, намагничивает сердечник. Сила, втягивающая сердечник внутрь катушки, стремит­ ся переместить его в положение, при котором энергия магнитного по­ ля Wa — 0,5 L12 имеет наибольшее значение. При повороте сердеч­ ника закручиваются пружинки 6, создающие противодействующий момент. Для успокоения движения подвижной части служит магни­ тоиндукционный успокоитель 3. На оси 4 закреплен стрелочный ука­ затель 7 с грузиками 5.

Вращающий момент электромагнитного измерительного механиз­

ма определяется выражением (1):
M,p = AWjAa = - ^ ± ! 2 - = 0,5I*(&.L/&a).	<52)
Асе
Противодействующий момент М пр создается пружинками	или

растяжками	[в соответствии с выражением (2)]. Положение равно­
весия подвижной части определяется равенством моментов 0,5 / 2 X
х (AL/Aa) =	т а , откуда	показания прибора	(угол отклонения
стрелки)	a =	0,5 (/2/m) (AL/Aa).	(53)

Из выражения (53) следует: знак угла отклонения подвижной части не зависит от направления тока в катушке, т. е. приборы электромаг­ нитной системы могут применяться в цепях как постоянного, так и переменного тока; шкала прибора неравномерная (меняя форму сер­ дечника, получают различные зависимости между AL/Aa от а, до­ биваясь тем самым практически равномерной шкалы).

При прохождении по катушке переменного тока момент М вр из­ меняется пропорционально квадрату мгновенного значения силы то­ ка М вр = Si2. Вследствие значительного момента инерции подвиж­ ной части среднее за период Т значение момента:

т

М сР M ,pdt = (\!T) j S l t dt= Sll.„ (54) 0

где /д.з — действующее значение силы тока. Угол поворота

a = 0,5 (/д.з//л) (AL/Aa).

(55)