14. Электроизмерительные приборы магнитоэлектрической системы.

Электроизмерительные приборы магнитоэлектрической системы выпускают с подвижной рамкой и с постоянным магнитом. Служит для измерения постоянного выпрямленного тока и напряжения.

Магнитоэлектрические измерительные приборы применятся в Омметрах и в приборах выпрямительных систем.

Принцип действия основан на взаимодействии постоянного магнитного поля (постоянный магнит) и тока, протекающего по проводникам подвижной рамки прибора.

Устройство: подвижная часть состоит из алюминиевой прямоугольной рамки, на которую намотана катушка (обмотка) из тонкой изолированной медной проволоки. Диаметр проволоки 0,03. На рамке укреплены две полуоси, которые установлены в опорах – подпятниках. На одной из полуосей укреплена стрелка и конец спиральной пружины, по которой подводится ток к обмотке рамки. Магнитная цепь прибора представлена постоянным магнитом, двумя стальными пластинами, укрепленными на их концах стальным сердечником, которые устанавливаются между полюсами магнита. Постоянный магнит изготавливается из никель-кобальтовых сталей, что позволяет создать в воздушном зазоре сильное магнитное поле. Боковые стороны подвижной рамки входят в узкий воздушный зазор между сердечником и полюсными наконечниками при протекании по обмотке измеряемого тока, на ее проводнике будет действовать электромагнитная сила (закон Ампера). Направление действия силы определяется правилом левой руки.

- магнитная индукция

- протекающий ток

- длина активной части проводника

Так как угол между направлениями вектора магнитной индукции В в воздушном зазоре и активной части проводников с током I подвижной катушки ( ) равен 90º, следовательно .

Катушка имеет витков и укреплена на каркасе диаметром d. Поэтому вращающий момент, действующий на подвижную часть механизма равен:

,

где - площадь поперечного сечения катушки.

Таким образом, вращающий момент в магнитоэлектрическом приборе прямо пропорционален индукции и току.

В узком воздушном промежутке магнитной цепи прибора магнитная индукция равна обычно 0,2-0,3 Тл и поле почти равномерное. Следовательно вращающий момент магнитоэлектрического прибора можно считать прямо пропорциональным току:

Так как противодействующий момент, создаваемый спиральными пружинами, прямо пропорционален углу закручивания, т.е. , то угол поворота катушки прямо пропорционален измеряемому току:

- постоянная прибора (цена деления).

15.Электроизмерительные приборы электромагнитной системы

Назначение:

Приборы предназначены для измерения переменного тока и напряжения, однако этими приборами можно измерить постоянный ток и напряжение, но в этом случае точность измерения будет низкой.

Принцип действия:

Основан на взаимодействии магнитного поля неподвижной катушки, по которой пропускается измеряемый ток, и ферромагнитного сердечника, укрепленного на оси вращения.

Прибор состоит из подвижной и неподвижной частей:

- неподвижная часть представлена плоской катушкой, которая жестко крепится к корпусу прибора. Катушка имеет пластмассовый каркас. Выполнена у амперметра – из толстого провода малым числом витков; у вольтметра – из тонкого провода большим числом витков

- подвижная часть представляет собой ферромагнитный сердечник из специального сплава – ПЕРМАЛОЯ (высокая магнитная проницаемость)

Сердечник эксцентрично (центр масс не совпадает с центром фигуры) насажен на ось и представляет собой лепесток. При протекании тока по катушке сердечник втягивается в катушку, увеличивая ее индуктивность и обеспечивая максимальную магнитную энергию катушки. Противодействующая пружина обеспечивает равновесие подвижной части прибора.

О – центр масс

е – эксцентрия тела

- чувствительность прибора

Угол поворота прямо пропорционален квадрату тока, поэтому шкала будет квадратичной – неравномерной.

Чтобы объяснить более менее равномерную шкалу, осуществляют выбор формы сердечника и его расположение относительно катушки.

В приборах электромагнитной системы 20% длины шкалы является нерабочей, т.е. на шкале отсутствуют деления. Приборы электромагнитной системы могут измерять постоянный и переменный ток и напряжение. Угол поворота стрелки прибора пропорционален квадрату действующего значения синусоидального переменного тока. Приборы измеряют только действующие значения.

Достоинства:

- большая перегрузочная способность

- мех прочность измерительного механизма

- возможность измерять как постоянные, так и переменные значения токов и напряжения.

Недостатки:

-невысокий класс точности (1,5% и выше)

- неравномерная шкала